Linux的用戶空間和內核空間的一些了解 (user space與kernel space)


本文是針對阮一峰大佬的一篇文章的閱讀學習筆記, 原文鏈接: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/12/user_space_vs_kernel_space.html,侵權即刪。
 
 
user space 和kernel space .
簡單說,Kernel space 是 Linux 內核的運行空間,User space 是用戶程序的運行空間。為了安全,它們是隔離的,即使用戶的程序崩潰了,內核也不受影響。
 
 

 

 

Kernel space 可以執行任意命令,調用系統的一切資源;User space 只能執行簡單的運算,不能直接調用系統資源,必須通過系統接口(又稱 system call),才能向內核發出指令。
 
str = "my string" // 用戶空間
x = x + 2
file.write(str) // 切換到內核空間
y = x + 4 // 切換回用戶空間
上面代碼中,第一行和第二行都是簡單的賦值運算,在 User space 執行。第三行需要寫入文件,就要切換到 Kernel space,因為用戶不能直接寫文件,必須通過內核安排。第四行又是賦值運算,就切換回 User space。
 
查看 CPU 時間在 User space 與 Kernel Space 之間的分配情況,可以使用top命令。它的第三行輸出就是 CPU 時間分配統計。

 

這一行有8項統計指標:

 

其中第一項 0.6%us user的縮寫,就是CPU消耗在user space的時間百分比,第二項0.7%sy(system的縮寫)是消耗在kernel space的時間百分比。
其他6個指標的含義:
- ni:niceness 的縮寫,CPU 消耗在 nice 進程(低優先級)的時間百分比
- id:idle 的縮寫,CPU 消耗在閑置進程的時間百分比,這個值越低,表示 CPU 越忙
- wa:wait 的縮寫,CPU 等待外部 I/O 的時間百分比,這段時間 CPU 不能干其他事,但是也沒有執行運算,這個值太高就說明外部設備有問題
- hi:hardware interrupt 的縮寫,CPU 響應硬件中斷請求的時間百分比
- si:software interrupt 的縮寫,CPU 響應軟件中斷請求的時間百分比
- st:stole time 的縮寫,該項指標只對虛擬機有效,表示分配給當前虛擬機的 CPU 時間之中,被同一台物理機上的其他虛擬機偷走的時間百分比
如果想查看某個單個進程的耗時,一般用time命令。
client-2: #time ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=51 time=169 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=51 time=170 ms
^C
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1616ms
rtt min/avg/max/mdev = 169.827/170.278/170.729/0.451 ms
real    0m1.622s
user    0m0.000s
sys    0m0.007s
進程名前加 time命令,會在程序執行完畢后,默認顯示三行統計。
 
- real:程序從開始運行到結束的全部時間,這是用戶能感知到的時間,包括 CPU 切換去執行其他任務的時間。
 
- user:程序在 User space 執行的時間
 
- sys:程序在 Kernel space 執行的時間
 
user和sys之和,一般情況下,應該小於real。但如果是多核 CPU,這兩個指標反映的是所有 CPU 的總耗時,所以它們之和可能大於real

 


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