概念
内核态：内核态不是一个"地方"，而是 CPU 的一种运行权限状态，内核态拥有最高权限，可执行任何执行，可访问任何内存，可操作所有硬件。
用户态：最低权限，只能执行普通指令，只能访问自己的内存，不能直接操作硬件。
用户态和内核态的根本区别是CPU的权限级别不同，其他所有的差异都是从这一点衍生出来的。
现代 CPU 设计了"保护环"（Protection Ring）机制。x86 架构实际有 Ring 0-3，但主流操作系统只用 0 和 3，其中Ring 0为内核态，Ring 1为用户态。这个权限级别存储在哪里？CPU 的 CS 寄存器（代码段寄存器）的低 2 位 称为 CPL（Current Privilege Level，当前特权级）。
CPL = 0 → 内核态
CPL = 3 → 用户态
区别
内存隔离
用户空间和内核空间在物理内存上是隔离的，内核空间在内存中有独立的内存，用户空间一般都是一个一个独立进程。在整个物理内存上分为了内核空间和用户空间。
系统调用的完整切换过程
以 Linux x86-64 的 read() 系统调用为例：
─────────────────────────────────────────────────────
阶段一：用户态准备（CPL = 3）
─────────────────────────────────────────────────────
用户程序调用 read(fd, buf, 1024)
↓
C 库（glibc）的 read() 包装函数执行：
; 把系统调用号放入 rax 寄存器
; read 的系统调用号 = 0
mov rax, 0
; 参数按约定放入寄存器
mov rdi, fd ; 第1个参数：文件描述符
mov rsi, buf ; 第2个参数：缓冲区地址
mov rdx, 1024 ; 第3个参数：读取字节数
; 执行 syscall 指令
; ← 这一条指令触发态切换
syscall
─────────────────────────────────────────────────────
阶段二：syscall 指令的硬件动作（微秒级）
─────────────────────────────────────────────────────
CPU 硬件自动完成以下操作（不可中断）：
① 保存返回地址
将 rip（下一条指令地址）保存到 rcx 寄存器
（记住用户态执行到哪里了）
② 保存用户态的 rflags 到 r11 寄存器
③ 切换 CPL
CS 寄存器的低2位从 11（Ring 3）改为 00（Ring 0）
这一步完成后，CPU 就处于内核态了
④ 跳转到内核入口点
从 MSR_LSTAR 寄存器读取内核系统调用处理函数地址
（这个地址在系统启动时由内核写入）
rip = MSR_LSTAR 的值
→ 开始执行内核代码
─────────────────────────────────────────────────────
阶段三：内核态处理（CPL = 0）
─────────────────────────────────────────────────────
内核入口函数（entry_SYSCALL_64）执行：
① 切换到内核栈
用户态的栈指针 rsp 保存起来
rsp 切换到当前进程的内核栈
（每个进程都有独立的内核栈，约 8-16 KB）
② 保存用户态寄存器
把所有通用寄存器压栈
形成一个 pt_regs 结构体
（这样内核执行完后能完整恢复用户态现场）
③ 根据系统调用号分发
以 rax=0 为索引查 sys_call_table 数组
找到对应的处理函数：sys_read()
④ 执行 sys_read()
检查 fd 是否有效
检查 buf 地址是否合法
操作文件系统，读取数据到内核缓冲区
把数据从内核缓冲区复制到用户的 buf
（这步涉及特权内存操作，必须在内核态完成）
⑤ 把返回值放入 rax
成功：rax = 实际读取的字节数
失败：rax = 负的错误码
─────────────────────────────────────────────────────
阶段四：返回用户态（CPL 从 0 → 3）
─────────────────────────────────────────────────────
内核执行 sysretq 指令：
① 从 r11 恢复 rflags
② 切换 CPL
CS 寄存器低2位从 00 改回 11
CPU 回到用户态
③ 从 rcx 恢复 rip
跳回用户态 syscall 指令的下一条指令
④ 切换回用户栈
rsp 恢复为用户态的栈指针
用户程序继续执行，拿到 read() 的返回值
─────────────────────────────────────────────────────
完整流程图：
─────────────────────────────────────────────────────
用户态(CPL=3) 内核态(CPL=0)
───────────── ─────────────
read(fd,buf,n)
↓
设置寄存器
↓
syscall指令 ──────────→ 保存用户现场
切换内核栈
↓
查系统调用表
↓
sys_read()
操作文件系统
复制数据
↓
恢复用户现场
sysretq指令 ←────────── sysretq
↓
继续执行
拿到返回值