Linux从头学：读完这篇【特权级】文章，你就比别人更“精通”操作系统！

Linux从头学：读完这篇【特权级】文章，你就比别人更“精通”操作系统！

Linux，作为一种开源的操作系统，已经深入到了我们的工作和生活中。无论是服务器、桌面还是移动设备，Linux都扮演着重要的角色。而对于想要深入了解Linux的用户来说，掌握操作系统的特权级知识是至关重要的。本文将带你从零起始，一步步深入了解Linux的特权级，让你在操作系统领域比别人更“精通”。

一、什么是特权级？

在计算机系统中，特权级（Privilege Level）是指操作系统内核中的一种保险机制，用于控制不同进程或用户对系统资源的访问权限。在Linux中，特权级分为两个关键级别：用户级（User Level）和内核级（Kernel Level）。

1. 用户级：在用户级，进程或用户只能访问有限的系统资源，如文件、网络等。为了执行某些特权操作，如修改内核参数、直接访问硬件等，进程或用户需要获得更高的权限。

2. 内核级：内核级是最高特权级，只有内核模块或内核代码才能执行。在内核级，进程或用户可以访问所有系统资源，包括硬件设备、内存等。

二、Linux的特权级实现

Linux的特权级实现关键依赖性于以下几种机制：

1. 系统调用（System Call）：系统调用是用户级进程与内核级进程之间通信的桥梁。当用户级进程需要执行特权操作时，它会通过系统调用向内核请求权限。内核在验证权限后，将执行所需的特权操作，并将最终返回给用户级进程。

2. 中断（Interrupt）：中断是硬件设备向CPU发送的信号，用于请求CPU执行特定的操作。在Linux中，中断处理程序通常在内核级执行，由此具有最高的特权级。

3. 虚拟内存（Virtual Memory）：虚拟内存是一种内存管理技术，它将物理内存映射到虚拟地址空间。在Linux中，虚拟内存管理由内核负责，由此具有最高的特权级。

三、Linux的特权级访问控制

Linux的特权级访问控制关键依赖性于以下几种机制：

1. 文件权限（File Permissions）：文件权限是Linux中最基本的访问控制机制，用于控制用户对文件的访问权限。在Linux中，每个文件都有三种权限：读（r）、写（w）和执行（x）。此外，还可以为文件设置所有者、组和其他用户的权限。

2. 系统权限（System Permissions）：系统权限是用于控制用户对系统资源的访问权限。在Linux中，系统权限包括超级用户权限（root权限）和其他用户权限。超级用户权限可以访问所有系统资源，而其他用户权限则受到制约。

3. ACL（Access Control List）：ACL是一种更细粒度的访问控制机制，它允许用户为文件和目录设置更错综的访问权限。在Linux中，ACL可以通过`setfacl`和`getfacl`命令进行设置和查询。

四、Linux的特权级编程

在Linux编程中，掌握特权级编程是非常重要的。以下是一些常见的特权级编程场景：

1. 系统调用编程：通过系统调用，可以实现对文件、网络、进程等系统资源的操作。以下是一个使用系统调用的示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    char buffer[1024];
    ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return 1;
    }
    printf("Read %ld bytes from file ", n);
    close(fd);
    return 0;
}

2. 中断编程：中断编程通常用于处理硬件设备的事件。以下是一个使用中断编程的示例代码：

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
static int hello_interrupt_handler(int irq, void *dev_id) {
    printk(KERN_INFO "Hello, world! ");
    return 0;
}
static struct irqaction hello_irq = {
    .handler = hello_interrupt_handler,
    .name = "hello_irq",
};
static int __init hello_init(void
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