Jollen：Linux 驅動程式的 I/O, #3: kernel-space 與 user-space 的「I/O」

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« Embedded Linux 2006 十大回顧！ | Home | （非關 Embedded Linux）Google Trends 反應人心！ » Linux 驅動程式的 I/O, #3: kernel-space 與 user-space 的「I/O」 jollen 發表於 December 26, 2006 11:40 PM 重要觀念 任何作業系統底下的「驅動程式」，都需要分二個層面來討論所謂的「I/O 處理」： 1. 實體層：驅動程式 v.s. 硬體。 2. 虛擬層：驅動程式 v.s. user process 在前一篇日記「Linux 驅動程式的 I/O, #2: I/O 存取相關函數」中所提到的 I/O 函數是處理「實體層」的 I/O；本日記所要介紹的 copy_to_user() 與 copy_from_user() 則是在處理「虛擬層」的 I/O。另外，在繼續往下讀之前，您必須了解以下的觀念都是「等價」的： 1. 驅動程式與 user process 的 I/O；等於 2. 驅動程式與 user process 間的 data communication；等於 3. kernel-space 與 user-space 間的 data communication。 此外，還要了解： 1. user-space 無法「直接」存取 kernel-space 的記憶體。 2. 「Linux device driver」與「user-space」間的 I/O 會與 fops->read、fops->write 與 fops->ioctl 共三個 system call 有關。 copy_to_user() 與 copy_from_user() 了解以上的觀念後，再來「直接殺進重點」就很容易懂了：從 user-space 讀取資料至 kernel-space，或是將 kernel-space 的資料寫至 user-space，「必須」透過 kernel 提供的 2 個 API 來進行。這二個 API 如下： ˙ long copy_to_user(void *to, const void *from, long n); ˙ long copy_from_user(void *to, const void *from, long n); 參數說明，以 copy_to_user() 來說： ˙ to：資料的目的位址，此參數為一個指向 user-space 記憶體的指標。 ˙ from：資料的來源位址，此參數為一個指向 kernel-space 記憶體的指標。 ˙ 口訣：copy data to user-space from kernel-space 以 copy_from_user() 來說： ˙ to：資料的目的位址，此參數為一個指向 kernel-space 記憶體的指標。 ˙ from：資料的來源位址，此參數為一個指向 user-space 記憶體的指標。 ˙ 口訣：copy data from user-space to kernel-space 由 user-space 讀取資料，或是寫入資料給 user-space 的 3 個 driver method 為：read、write與ioctl。 另外，指向 user-space 的指標是 kernel 回呼 driver method 時所傳遞進來的，可由 read、write 與 ioctl driver function 的函數原型宣告來觀察（紅色部份）： ˙ int card_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg); ˙ ssize_t write(struct file *filp, const char *buff, size_t count, loff_t *offp); ˙ ssize_t read(struct file *filp, char *buff, size_t count, loff_t *offp); fops->ioctl 的參數 arg、fops->write 與 fops->read 的參數 buff 是指向 user-space 資料的指標。撰寫程式時，要注意資料型別上的不同。 下一篇日記再寫一個範例來配合著研究，大家應該會更清楚。 Also See 2006.12.22: Linux 驅動程式的 I/O, #1: 基本概念 2006.12.20: Linux 驅動程式的 I/O, #2: I/O 存取相關函數 --jollen 引用通告 如果您想引用這篇文章到您的Blog， 請複製下面的鏈接，並放置到您發表文章的相應界面中。 http://blog.jollen.org/mt-tb.cgi/304

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