面试题答案
一键面试- 用户态与内核态区分：
- 原理：操作系统划分用户态和内核态。用户态程序权限受限，不能直接访问设备寄存器，内核态则具有较高权限。应用程序在用户态运行，当需要访问设备寄存器时，通过系统调用陷入内核态，由内核代其完成操作，这样可防止用户程序随意访问导致系统不稳定或安全问题。
- 示例：如普通应用程序运行在用户态，当要读取硬盘数据时，通过系统调用，进入内核态执行相关驱动程序来访问硬盘设备寄存器。
- 访问控制机制：
- 原理：基于访问控制列表（ACL）或能力表等方式，对不同进程或用户访问设备寄存器进行授权。明确规定哪些进程或用户在何种条件下可以访问特定设备寄存器，只有被授权的主体才能进行相应操作。
- 示例：在一个多用户服务器系统中，设置只有系统管理员组的用户对应的进程，才有权限访问网卡设备的某些配置寄存器。
- 设备驱动隔离：
- 原理：设备驱动程序作为操作系统与硬件设备的接口，对设备寄存器访问进行封装。用户程序通过调用驱动程序提供的接口函数间接访问设备寄存器，而不是直接操作。驱动程序在内核中运行，负责检查调用的合法性和安全性，阻止非法访问。
- 示例：打印机驱动程序提供打印相关接口函数，应用程序调用这些函数来请求打印任务，驱动程序内部负责处理对打印机设备寄存器的读写操作，防止应用程序直接访问造成错误。
- 内存保护机制：
- 原理：操作系统利用内存管理单元（MMU）实现内存保护。将设备寄存器映射到内核空间特定区域，用户空间进程无法直接访问该区域内存。通过虚拟内存技术，为每个进程分配独立虚拟地址空间，进程只能访问自己地址空间内数据，若试图访问设备寄存器所在内核空间地址会触发异常，由操作系统处理。
- 示例：在x86架构系统中，MMU将内核空间和用户空间地址隔离，进程访问设备寄存器需通过合法系统调用进入内核空间操作。