操作系统如何限制用户进程访问内核内存答案

【问题标题】：How OS restricts user process from accessing kernel memory操作系统如何限制用户进程访问内核内存
【发布时间】：2013-12-31 12:54:55
【问题描述】：

在 32 位 Linux（或 windows 等）中，用户进程无法访问内核地址空间。说 0xC0100000 （在 3:1 拆分中，例如 linux）或 0x80E00000（1:1分割如windows）。

我知道用户应用程序中的以下代码会引发分段错误。

int* a = 0xC0100000;
int b = *a;

但是，我不能 100% 确定实际原因。我假设如果我们尝试执行上述代码，MMU 将引发 segfault，因为虚拟地址 0xC0100000 的相应页表条目具有管理位标志。这是 100% 正确的吗？如果正确，操作系统如何阻止进程通过 TLB 缓存访问内核虚拟地址？

我也认为使用分段可以实现相同的限制。即如果 GDT 的 DS、CS、SS ... 条目的地址限制为 0xC0000000。无论页表设置如何，访问 0xC0100000 都会从分段过程中失败。如果我错了，请纠正我。

一些建议会很好。提前谢谢你。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

重要的是应用程序在user space（或用户模式）中看到的address space。内核地址空间对应用程序不可见（仅对内核可见，例如当它正在执行 system calls 时）。

当执行从用户模式切换到内核模式（例如通过系统调用或中断）时，MMU 会更改状态，以访问内核页面。细节是特定于处理器的（在 x86 和 ARM 上不同），并且根据定义对应用程序代码不可见。请参阅page fault 上的维基页面。

【讨论】：

然而，在例如Linux，每个进程的虚拟地址空间被划分（PAGE_OFFSET）分为用户可以触摸的部分和只有内核可以触摸的部分。 OP 正在询问这是如何实现的。