TCP/IP协议栈在用户态的好还是在内核态的好？

用户态和内核态

首先要搞懂什么是用户态，什么是内核态。

我们先来看一张Linux整体架构图。

从图上我们可以看出来通过系统调用将Linux整个体系分为用户态和内核态（或者说内核空间和用户空间）。那内核态到底是什么呢？其实从本质上说就是我们所说的内核，它是一种特殊的软件程序，特殊在哪儿呢？控制计算机的硬件资源，例如协调CPU资源，分配内存资源，并且提供稳定的环境供应用程序运行。

用户态就是提供应用程序运行的空间，为了使应用程序访问到内核管理的资源例如CPU，内存，I/O。内核必须提供一组通用的访问接口，这些接口就叫系统调用。

系统调用

系统调用时操作系统的最小功能单位。根据不同的应用场景，不同的Linux发行版本提供的系统调用数量也不尽相同，大致在240-350之间。这些系统调用组成了用户态跟内核态交互的基本接口，例如：用户态想要申请一块20K大小的动态内存，就需要brk系统调用，将数据段指针向下偏移，如果用户态多处申请20K动态内存，同时又释放呢？这个内存的管理就变得非常的复杂。

 

库函数

库函数就是屏蔽这些复杂的底层实现细节，减轻程序员的负担，从而更加关注上层的逻辑实现。它对系统调用进行封装，提供简单的基本接口给用户，这样增强了程序的灵活性，当然对于简单的接口，也可以直接使用系统调用访问资源，例如：open（），write（），read（）等等。库函数根据不同的标准也有不同的版本，例如：glibc库，posix库等。

 

shell

shell顾名思义，就是外壳的意思。就好像把内核包裹起来的外壳。它是一种特殊的应用程序，俗称命令行。为了方便用户和系统交互，一般一个shell对应一个终端，呈现给用户交互窗口。当然shell也是编程的，它有标准的shell语法，符合其语法的文本叫shell脚本。很多人都会用shell脚本实现一些常用的功能，可以提高工作效率。

我们再来看一个更加细化的Linux体系架构图。我们可以总结下：内核控制并且管理硬件资源，包括进程的调度和管理、内存管理、文件系统管理、设备驱动管理、网络管理等等。并且提供应用程序统一的系统调用接口。这种分层的架构，极大的提升了系统的稳定性和扩展性，兼容性。

往往我们的系统的资源是固定的，例如内存2G，CPU固定，磁盘2TB，网络接口固定。所以就需要操作系统对资源进行有效的利用。假设某个应用程序过分的访问这些资源，就会导致整个系统的资源被占用，如果不对这种行为进行限制和区分，就会导致资源访问的冲突。所以，Linux的设计的初衷：给不同的操作给与不同的“权限”。Linux操作系统就将权限等级分为了2个等级，分别就是内核态和用户态。

概括

前面讲了这么多内核态和用户态什么不同，其实用一句话就能概括：它们权限不同。用户态的进程能够访问的资源受到了极大的控制，而运行在内核态的进程可以“为所欲为”。一个进程可以运行在用户态也可以运行在内核态，那它们之间肯定存在用户态和内核态切换的过程。打一个比方：C库接口malloc申请动态内存，malloc的实现内部最终还是会调用brk（）或者mmap（）系统调用来分配内存。

所以结合以上内核态和用户态的特点：

TCP/IP协议栈在内核态和用户态都有各自的优势和劣势。

在内核态运行的TCP/IP协议栈具有以下优势：

更高的性能：内核态的TCP/IP协议栈能够直接访问硬件，因此具有更高的性能。

更低的延迟：内核态的TCP/IP协议栈能够更快地响应网络事件，因此具有更低的延迟。

更好的安全性：内核态的TCP/IP协议栈能够更好地保护系统资源，提高安全性。

在用户态运行的TCP/IP协议栈具有以下优势：

更灵活：用户态的TCP/IP协议栈可以更容易地进行定制和修改，提高了灵活性。

更容易调试：用户态的TCP/IP协议栈可以更容易地进行调试和监控，提高了可维护性。

更好的兼容性：用户态的TCP/IP协议栈可以更容易地与其他用户态应用程序集成，提高了兼容性。

因此，选择在内核态还是用户态运行TCP/IP协议栈取决于具体的应用场景和需求。通常来说，对于需要更高性能和安全性的应用，内核态的TCP/IP协议栈更适合；而对于需要更灵活和可定制的应用，用户态的TCP/IP协议栈更适合。