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

本文详细阐述了内存映射在内核中的实现方式及其在新版本内核中的优化,包括从用户空间向设备传递数据的函数改进,如`copy_from_user`和`copy_to_user`的使用,以及`strncpy_from_user`和`strnlen_user`的特性。同时,对比了`copy_to_user`与`mmap`的工作原理,解释了`mmap`如何通过建立页表减少内存访问带来的性能损耗。

前面的一篇文章中简单的描写叙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经常使用函数的代码摘录。兴许我会把这部分完好起来。

#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,改动了这部分代码。部分网上可以查到的资料还一直以非常老的内核版本号在说明。实在受不了有些对新内核解说的文章不负责任的加入链接。

./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在每次拷贝时须要检測指针的合法性,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,并且每次都会拷贝一次数据,频繁訪问内存,因为虚拟地址连续,物理地址不一定会连续,从而造成CPU的CACHE频繁失效,从而使速度减少  
  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,以后操作时不再检測其地址的合法性(合法性交由CPU页保护异常来做),还有一方面是内核下直接操作mmap地址,能够不用频繁拷贝,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通常是将一段连续的物理地址映射成一段虚拟地址,当然,也能够将每段连续,但各段不连续的物理地址映射成一段连续的虚拟地址,不管怎样,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。


转载于:https://www.cnblogs.com/mfrbuaa/p/3826944.html

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