1. 内核态与用户态
（该图来自：https://www.jianshu.com/p/85e931636f27）
分态原由
- 操作系统资源固定：如 CPU，内存，磁盘，网路接口。
- 为保证系统资源有效利用，统一由内核进行分配，防止某些进程过分占用导致系统崩溃。
- Linux 给不同的操作给与不同的“权限”。
两种态
- Linux 有2 个权限等级：内核态，用户态。
- 内核态 可 访问系统资源。
- 用户态 不可 访问系统资源。
- 一个进程可运行在用户态，也可运行在内核态。故需要在二者之间切换。
态切换
- 系统调用是操作系统中的最小功能单位。
从用户态进入内核态的三种方式：
- 系统调用：调用内核提供的接口进入内核态，并返回资源。如：C 库接口 malloc 申请动态内存，malloc 的实现内部最终还是会调用 brk（）或者mmap（）系统调用来分配内存。
- 异常：用户态进程发生异常，会触发切换到处理此异常的内核相关程序。如：缺页异常。
- 外设中断：当外设完成用户的请求时，会向CPU发送中断信号。如：硬盘读写操作完成，系统切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作。
2. 用户态到内核态的切换过程
- 具体过程
这个涉及 linux 内核知识，不太懂。参考此文：https://www.cnblogs.com/gtblog/p/12155109.html
- 态切换为什么消耗时间？
先记个结论：保存现场 -> 内核态执行 -> 恢复现场。所谓现场主要指用户态的寄存器里的内容。
从网上摘抄一段：
当程序中有系统调用语句，程序执行到系统调用时，首先使用类似 int 80H 的软中断指令，保存现场，去系统调用，在内核态执行，然后恢复现场。
每个进程都会有两个栈，一个内核态栈和一个用户态栈。当 int 中断执行时就会由用户态栈转向内核态栈。系统调用时需要进行栈的切换。而且内核代码对用户不信任，需要进行额外的检查。系统调用的返回过程有很多额外工作，比如检查是否需要调度等。
系统调用一般都需要保存用户程序得上下文(context), 在进入内核的时候需要保存用户态的寄存器，在内核态返回用户态的时候会恢复这些寄存器的内容。这是一个开销的地方。 如果需要在不同用户程序间切换的话，那么还要更新 cr3 寄存器，这样会更换每个程序的虚拟内存到物理内存映射表的地址，也是一个比较高负担的操作。
