Linux预备知识（二）：进程空间地划分-用户空间/内核空间

查看机器上栈大小命令

ulimit -a

或者

ulimit -s

大小不固定，可以用 ulimit -s 进行调整，默认一般为 8M

栈区(stack sagment)：由操作系统自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。 如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。栈大小是有默认值的，如果申请的临时变量太大的话就会超过栈大小，造成栈溢出。

堆栈溢出就是不顾堆栈中分配的局部数据块大小(在栈中分配的局部数据块大小和局部变量的声明的大小有关)，向该数据块写入了过多的数据，导致数据越界，结果覆盖了老的堆栈数据(包括函数的返回地址)。 或者解释为在长字符串中嵌入一段代码，并将过程的返回地址覆盖为这段代码的地址，这样当过程返回时，程序就转而开始执行这段自编的代码了.这东西很像病毒。

堆（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收，分配方式倒是类似于链表。堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）

BSS段：存放的是未初始化的全局变量和静态变量。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

数据段：初始化过的数据(Data)，存放已初始化的全局变量、静态变量（全局和局部）、常量数据。数据段属于静态内存分配。

代码段：存放CPU执行的机器指令，代码区是可共享，并且是只读的。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定

用户空间就是用户进程所在的内存区域，相对的，系统空间就是操作系统占据的内存区域。用户进程和系统进程的所有数据都在内存中。

为什么要划分用户空间和系统空间呢？当然是有必要的。操作系统的数据都是存放于系统空间的，用户进程的数据是存放于用户空间的。分开来存放，就让系统的数据和用户的数据互不干扰，保证系统的稳定性。分开存放，管理上很方便，而更重要的是，将用户的数据和系统的数据隔离开，就可以对两部分的数据的访问进行控制。这样就可以确保用户程序不能随便操作系统的数据，这样防止用户程序误操作或者是恶意破坏系统。处于用户态的程序只能访问用户空间，而处于内核态的程序可以访问用户空间和内核空间。

Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用，每个进程有各自的私有用户空间（0～3G），这个空间对系统中的其他进程是不可见的，最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。

用户态切换到内核态的3种方式

a. 系统调用

这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作，比如fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用。而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，例如Linux的int 80h中断。

b. 异常

当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就转到了内核态，比如缺页异常。

c. 外围设备的中断

当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换。比如硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。

这3种方式是系统在运行时由用户态转到内核态的最主要方式，其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的，异常和外围设备中断则是被动的。