内存划分为用户空间与内核空间的原因：用户空间和内核空间置于这种非对称访问机制下有很好的安全性，能有效抵御恶意用户的窥探，也能防止质量低劣的用户程序的侵害，从而使系统运行得更稳定可靠。用户空间与内核空间的权限不同，内核空间拥有所有硬件设备的权限，用户空间只有普通硬件的权限。
1、为了理解这一现象，需要学习Linux虚拟内存管理。Linux有三个关键概念：每个进程拥有独立的虚拟地址空间，虚拟地址通过页表与物理地址映射；若虚拟地址对应物理地址不在内存中，产生缺页中断，分配物理地址并更新页表；若内存耗尽，则根据内存替换算法淘汰页面至磁盘。
2、glibc内存分配器主要负责为程序分配和释放内存块，采用自由链表技术，实现高效内存分配与释放。glibc内存分配器有堆和栈两种主要内存分配方式。栈用于临时存储函数的局部变量和返回地址；堆用于动态内存分配。
3、也就是malloc和free，主要是通过brk或者mmap添加额外的虚拟内存。对于那些需要保持长期存储的程序使用malloc来管理内存可能会非常令人失望，如果有大量的不固定的内存引用，经常难以知道他们如何被释放。
4、Linux用户进程释放内存的过程如下：内存释放给glibc：当用户进程调用free函数释放通过malloc分配的内存时，这块内存并不是直接归还给操作系统，而是归还给glibc的堆管理实体。glibc负责动态内存分配策略，管理堆内存。
5、Glibc Malloc，即PTMalloc，是Linux操作系统中广泛使用的内存分配器。本文主要阐述其核心机制和工作流程。PTMalloc的历史可以追溯到早期的ptmalloc，而glibc的malloc则是在此基础上演化的。其设计旨在满足多线程环境下的高效内存管理需求。在PTMalloc中，内存被划分为不同大小的多个chunk。
6、Linux 进程通过 C 标准库中的内存分配函数 malloc 向系统申请内存，但是到真正与内核交互之间，其实还隔了一层，即内存分配管理器（memory allocator）。常见的内存分配器包括：ptmalloc（Glibc）、tcmalloc（Google）、jemalloc（FreeBSD）。MySQL 默认使用的是 glibc 的 ptmalloc 作为内存分配器。
在Linux技术讨论中，用户态和内核态的术语常常被提及。用户态与内核态代表的是操作系统架构中两个不同的层面。用户态是应用程序运行的空间，而内核态代表的是操作系统的核心部分，负责控制计算机的硬件资源，如协调CPU资源、分配内存资源并提供稳定环境供应用程序运行。
在用户态下，进程只能访问映射到其地址空间的页面的虚拟地址，且仅能对任务状态段（TSS）中规定的I/O许可位图中的可访问端口进行直接访问。而在内核态下，进程可以在内核地址空间中自由地执行任何指令，不受任何限制。Linux通过将操作系统代码与用户代码隔离，提高了系统的稳定性与可用性。
理解用户态与内核态的区别，关键在于把握它们在操作系统运行级别上的概念。用户态与内核态是操作系统提供的两种不同的执行模式。当应用程序需要读取磁盘文件数据时，实际上发生在用户态与内核态之间的交互过程。在操作系统中，用户态与内核态被定义为运行级别的概念，代表着程序在执行时所处的操作环境。
用户态和内核态是操作系统中的两种运行模式，其关键区别在于执行特权级别和资源访问权限。用户态代表程序执行状态，处于普通用户权限下。程序只能执行非特权指令，访问受限资源，如文件、内存等。系统资源和核心操作如内存管理、进程调度等不在其控制之下。相反，内核态是操作系统的核心执行状态，具有最高特权。
内核态就是拥有资源多的状态，或者说访问资源多的状态，称之为特权态。相对来说，用户态就是非特权态。当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。
我们知道现在操作系统都是采用虚拟存储器，那么对32位操作系统而言，它的寻址空间（虚拟存储空间）为4G（2的32次方）。操心系统的核心是内核，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的所有权限。
当处理机处于内核态时，它可以访问系统的所有资源，包括硬件设备、内存和其他进程，而处于用户态时，它只能访问自己的内存空间和系统提供的标准输入输出设备。这种区分态度的目的是为了防止用户程序滥用系统资源，从而保护系统的安全性和稳定性。内核态和用户态的切换是由处理机状态寄存器中的上下文信息控制的。
相反，内核态是操作系统的核心执行状态，具有最高特权。它可以执行所有指令，访问所有资源，包括内存、文件系统、设备驱动等。内核管理着系统的资源分配和任务调度，确保各程序运行的隔离与安全。操作系统通过控制从用户态到内核态的切换，管理程序访问特权功能。
内核运行在超级权限模式下，拥有极高权限。出于安全与效率考量，多数应用程序运行在受限的用户空间，即用户态模式。内核空间则允许访问所有内存资源，运行于内核态模式。系统调用时，用户态程序需切换到内核态执行。当程序发起系统调用后，会中断执行，由内核程序接手处理。
又称为普通态或用户态。在这种状态下不能使用特权指令，不能直接使用系统资源，也不能改变CPU的工作状态，并且只能访问这个用户程序自己的存储空间。用户态不允许程序进行处理器中要求特权态的操作，以避免操作系统崩溃。每个进程都在各自的用户空间中运行，而不允许存取其他程序的用户空间。