最近有小伙伴給我提了個問題想幻，在Linux系統(tǒng)實模式下，有哪些操作可以正常運行话浇，分別有哪些比較常見的行為脏毯。
猛的一驚，雖說我不是專業(yè)搞這個的幔崖，但好歹也用了挺久的Linux系統(tǒng)食店，這是個啥子噢。之前把系統(tǒng)折騰壞了也沒見過這玩意赏寇，所以悄悄地去補課吉嫩，這次就給大家盡可能簡潔地分享下，Linux下的實模式(Real Mode)和安全模式(Protected Mode)到底和怎么一回事嗅定。
要了解它們的含義及區(qū)別自娩，還是要從尋址方式開始了解：
實模式下，虛地址到實地址轉(zhuǎn)換：DS段寄存器左移4位與偏移地址相加渠退，得到物理地址忙迁，最大尋址位是2的20次方脐彩，即1Mbyte℃⑷樱可尋址其中的任意地址惠奸，所有指令都相當(dāng)于工作在特權(quán)級，直接操作CPU的各種功能恰梢，沒有安全級別佛南，沒有分頁功能，沒有虛擬地址的概念删豺，只有物理地址共虑。各種寄存器的位寬基本上是16位的（段寄存器為20位）。
保護(hù)模式下呀页，虛地址到實地址轉(zhuǎn)換經(jīng)過MMU（內(nèi)存管理單元）妈拌，內(nèi)存管理采用段式+頁式的方式，最大尋址位2的32次方蓬蝶，即4G尘分。操作系統(tǒng)工作在最高優(yōu)先級0上，應(yīng)用程序則運行在較低優(yōu)先級丸氛。各種寄存器的位寬基本上都是32位的培愁，但是可以兼容同名的16位寄存器，兼容實地址模式缓窜，即實地址模式的程序無需再編譯即可跑在保護(hù)模式下定续。
Intel 80286及以后的處理器除了安全模式，另一種工作模式是實模式（僅當(dāng)系統(tǒng)啟動的一瞬間）禾锤，在此期間出于兼容性的考慮私股，會關(guān)閉一些芯片的新的保護(hù)功能特性，從而容許老的軟件能夠運行在新的芯片上恩掷。
實模式是一種比較原始的模式倡鲸，能看到CPU設(shè)計的初始過程。在大多情況下黄娘，實模式就是在CPU啟動的時刻的低級模式峭状，無需OS在該模式上做過多的事情，而僅僅為向高級模式轉(zhuǎn)化做準(zhǔn)備逼争。
相比之下优床，保護(hù)模式解決了實模式下的低劣的內(nèi)存管理方式可能導(dǎo)致的問題，在實模式下用戶程序自行通過指針訪問物理地址氮凝，如果其中地址轉(zhuǎn)換錯誤導(dǎo)致訪問到系統(tǒng)區(qū)域并進(jìn)行修改羔巢，后果可能是災(zāi)難性的。而在保護(hù)模式下罩阵，地址轉(zhuǎn)換是由操作系統(tǒng)完成的竿秆，程序?qū)Υ艘粺o所知，確保了地址訪問的正確性稿壁。
現(xiàn)代多數(shù)的x86處理器操作系統(tǒng)都運行在保護(hù)模式下幽钢，包括Linux, Free BSD,?和Windows3.0（它也運行在實模式下，為了和Windows 2.x應(yīng)用程序兼容）及以后的版本傅是。
通過尋址方式的不同及可訪問的地址的區(qū)別匪燕，可以看出保護(hù)模式和實模式的根本區(qū)別是進(jìn)程內(nèi)存受保護(hù)與否⌒剩可尋址空間的區(qū)別只是這一原因的結(jié)果帽驯。
總結(jié)一下，實模式和保護(hù)模式在存儲器尋址和虛地址到實地址的轉(zhuǎn)換有所不同书闸。處理器在剛剛上電或者重啟后的時候尼变，處于實地址模式，在那期間的操作是面向物理地址的浆劲，更深入底層嫌术，更容易出錯。而在保護(hù)模式下牌借，能更好地避免誤操作的問題度气，而處于兼容性考慮又會關(guān)閉一部分安全性能。
最后再回到之前那位朋友提的問題膨报，他提的是一道選擇題磷籍。
下列過程在實模式下運行的有：
A.BIOS加載啟動扇區(qū)
B.啟動扇區(qū)加載Grub的kernel.img
C.Grub加載Linux內(nèi)核
D.Linux內(nèi)核加載驅(qū)動
上面給大家介紹的內(nèi)容只是從一個大的概念上對比了保護(hù)模式和實模式的區(qū)別。要解決這道題還是要從實模式在實際運行中的作用以及Linux啟動程序的流程來分析现柠。
一般BIOS程序都是在實模式下使用的院领，BIOS是寫進(jìn)ROM(只讀存儲器 )里面的，但是BIOS程序物理地址空間不僅僅是RAM(隨機存取存儲器)晒旅，還包含ROM和內(nèi)存映射設(shè)備栅盲。A選項BIOS加載啟動扇區(qū)，是在實模式下運行的废恋。
Linux啟動程序的流程大致為：上電BIOS自檢谈秫；啟動Boot Loader（GRUB）；加載內(nèi)核鱼鼓；啟動第一個進(jìn)程拟烫；配置環(huán)境。B選項扇區(qū)加載Grub的kernel.img迄本，其中kernel.img是core.img的組成模塊硕淑，用于協(xié)助啟動內(nèi)核。而在BIOS加載啟動扇區(qū)，扇區(qū)加載Grub的kernel.img模塊用于啟動內(nèi)核置媳，引導(dǎo)程序是在實模式下運行的于樟，因此此時還處于實模式下。
而引導(dǎo)程序的最后一步便是把內(nèi)核加載到內(nèi)存拇囊，之后就可以使用虛擬地址映射物理內(nèi)存了迂曲。因此Grub加載Linux內(nèi)核也在實模式下。
BIOS最后的工作將MBR(主引導(dǎo)程序)加載到內(nèi)存開始運行寥袭。至此BIOS的工作就結(jié)束了路捧，實模式也結(jié)束了。之后的工作是MBR中的程序又將loader從硬盤中加載到內(nèi)存開始運行传黄，即讀取硬盤內(nèi)的系統(tǒng)系統(tǒng)開始啟動杰扫。因此后續(xù)的內(nèi)核加載驅(qū)動已經(jīng)不在實模式下了。
答案應(yīng)該是：ABC
借此次機會也學(xué)習(xí)了一波膘掰，希望能給各位有興趣的小伙伴一點學(xué)習(xí)思路章姓。有什么問題的話可以私聊我，或是評論區(qū)討論炭序，希望這次分享對大家有幫助啤覆。
