Пользовательская структура user

Данные user размещаются в определенном месте виртуальной памяти ядра и адресуются системной переменной u.

В структуре пользователя содержится информация, которая не требуется, когда процесса физически нет в памяти и он не выполняется. Структура пользователя выгружается на диск, освобождая место в памяти, чтобы не тратить память на ненужную в данный момент информацию.

Структура пользователя делится на следующие категории:

1. Машинные регистры: заполняются при прерывании с переключением в режим ядра

2. Состояние системного вызова: информация о текущем вызове, включая параметры и результаты

3. Таблица дескрипторов файлов: по дескриптору файла находится структура данных (inode), соответствующий данному файлу

4. Учетная информация: указатель на таблицу использования процессорного времени, максимальный размер стека, количество страниц памяти и т.д.

5. Стек ядра: фиксированный стек для использования процессом в режиме ядра.

Рисунок 3.4 – Связь между структурами процесса

Прикладные программы работают в режиме задачи, а функции ядра выполняются в режиме ядра. Ядро защищает часть адресного пространства от доступа в режиме задачи. Более того, наиболее привилегированные машинные инструкции могут выполняться только в режиме ядра. Главной причиной появления различных режимов выполнения является безопасность. Если пользовательские процессы выполняются в менее привилегированном режиме, то они не могут случайно или специально повредить другой процесс или ядро системы. Ошибки в программе имеют локальный характер и обычно не влияют на выполнение других процессов.