linux内存操作----kernel 3.5.X copy_from_user()和copy_to_user()

最新推荐文章于 2025-09-12 11:30:48 发布

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本文探讨了Linux内核中用户空间与内核空间交互的关键函数copy_from_user和copy_to_user的工作原理，并对比了mmap机制的优势，包括提高效率及减少缓存失效。

前面的一篇文章中简单的描述了一下内存映射的内容，http://blog.youkuaiyun.com/codectq/article/details/25658813，这篇文章作为用户把内存规划好之后，在用户空间使用IOCTL对设备进行控制时的常用函数的代码摘录。后续我会把这部分完善起来。

#ifdefCONFIG_MMU

externunsigned long __must_check __copy_from_user(void *to, const void __user *from,unsigned long n);

externunsigned long __must_check __copy_to_user(void __user *to, const void *from,unsigned long n);

externunsigned long __must_check __copy_to_user_std(void __user *to, const void*from, unsigned long n);

externunsigned long __must_check __clear_user(void __user *addr, unsigned long n);

externunsigned long __must_check __clear_user_std(void __user *addr, unsigned longn);

#else

#define__copy_from_user(to,from,n)

(memcpy(to, (void __force *)from, n),0)

#define__copy_to_user(to,from,n)

(memcpy((void __force *)to, from, n),0)

#define__clear_user(addr,n)

(memset((void __force *)addr, 0, n), 0)

#endif

externunsigned long __must_check __strncpy_from_user(char *to, const char __user*from, unsigned long count);

externunsigned long __must_check __strnlen_user(const char __user *s, long n);

staticinline unsigned long __must_check copy_from_user(void *to, const void __user*from, unsigned long n)

{

if (access_ok(VERIFY_READ, from, n))

n = __copy_from_user(to, from, n);

else /* security hole - plug it */

memset(to, 0, n);

return n;

}

staticinline unsigned long __must_check copy_to_user(void __user *to, const void*from, unsigned long n)

{

if (access_ok(VERIFY_WRITE, to, n))

n = __copy_to_user(to, from, n);

return n;

}

在新的内核中，修改了这部分代码。部分网上能够查到的资料还一直以很老的内核版本在说明。实在受不了有些对新内核讲解的文章不负责任的添加链接。

./arch/arm/lib/uaccess.S:288:/*Prototype: unsigned long __copy_from_user(void *to,const void *from,unsignedlong n);

./arch/arm/lib/uaccess.S:307:ENTRY(__copy_from_user)

./arch/arm/lib/uaccess.S:547:ENDPROC(__copy_from_user)

copy_to_user与mmap的工作原理

copy_to_user在每次拷贝时需要检测指针的合法性，也就是用户空间的指针所指向的地址的确是一段该进程本身的地址，而不是指向了不属于它的地方，而且每次都会拷贝一次数据，频繁访问内存，由于虚拟地址连续，物理地址不一定会连续，从而造成CPU的CACHE频繁失效，从而使速度降低
mmap仅在第一次使用时为进程建立页表，也就是将一段物理地址映射到一段虚拟地址上，以后操作时不再检测其地址的合法性（合法性交由CPU页保护异常来做），另一方面是内核下直接操作mmap地址，可以不用频繁拷贝，也就是说在内核下直接可用指针向该地址操作，而不再在内核中专门开一个缓冲区，然后将缓冲区中的数据拷贝一次进来,mmap一般是将一段连续的物理地址映射成一段虚拟地址，当然，也可以将每段连续，但各段不连续的物理地址映射成一段连续的虚拟地址，无论如何，其物理地址在每段之中是连续的，这样一来，就不会造成CPU的CACHE频繁失效，从而大大节约时间。