操作系统中的用户空间和内核空间
操作系统中的用户空间和内核空间
在操作系统中，程序分为两类：用户程序和内核程序。
用户程序：Java、Python、C等编写的应用程序。
内核程序：文件读写、网络传输、进程和线程管理、调用系统资源等。
用户程序运行的空间就是用户空间，即 user space。内核程序运行的空间就内核空间，即 kernel space。这两个空间是隔离的，即使用户程序崩溃了，内核也不受影响。
如图：
用户空间只能执行简单的运算，很多时候，还需要调用内核空间。如应用程序要读取某个文件时，并不是直接去读取文件，而是通过调用内核程序（也称 system call），内核读取文件后，再返回给应用程序。
如下程序：
// 读取文件内容，再通过网络传输
sender = "zhangsan" //用户空间
content = file.read() //切换到内核空间，读取文件
length = content.length //切换回用户空间
msg = sender + ":" + length + ":" + content //用户空间
socket.send(msg) //切换到内核空间，网络传输在linux中，可以通过 top 命令来查看CPU在 user space 和 kernel space 中消耗的百分比。如：
us：用户空间，CPU消耗在用户空间的时间百分比。
sy：内核空间，CPU消耗在内核空间的时间百分比。
（其它指标如下）
ni：低优先级进程（niceness），CPU 消耗在 nice 进程的时间百分比。
id：闲置进程（idle），CPU 消耗在闲置进程的时间百分比，这个值越低，表示 CPU 越忙。
wa： 等待I/O操作（wait），CPU 等待外部 I/O 的时间百分比，这段时间 CPU 不能干其它事，但是也没有执行运算，这个值太高说明IO设备有问题。
hi： 硬件中断（hardware interrupt），CPU 响应硬件中断请求的时间百分比。
si： 软件中断（software interrupt），CPU 响应软件中断请求的时间百分比。
st： 偷走时间（stole time），该项指标只对虚拟机有效，表示分配给当前虚拟机的 CPU 时间之中，被同一台物理机上的其它虚拟机偷走的时间百分比。
还可以用 time 命令查看单个进程的信息。如：
real：程序从开始运行到结束的全部时间，这是用户能感知到的时间，包括 CPU 切换去执行其它任务的时间。
user：程序在用户空间执行的时间。
sys： 程序在内核空间执行的时间。
user 和 sys 之和，一般要小于 real。但如果是多核 CPU，这两个指标反映的是所有 CPU 的总耗时，所以它们之和可能大于real。
理解用户空间和内核空间后，编程中，如果遇到文件传输问题，可以使用零拷贝技术，也就是文件流只经过内核空间，而不需要返回到用户空间，这样就可以提高传输效率。