内核态用户态的数据拷贝,有点不明白

[yangyuhan12138]

我们读一个文件的时候是需要系统调用的,也就是从用户态切换到内核态,然后内核态读取数据,再将数据拷贝到用户态,这中间的拷贝到底是个什么过程,内存里我们读取的这个文件的数据到底有几份,我觉得应该是一份,内核态拷贝到用户态应该只是把这份文件的地址给了用户态,不知道我理解的有没有问题...

[crclz]

ssize_t read (int fd, void *buf, size_t count); 这是一个系统调用。拷贝就指的是将磁盘上的数据拷贝到 buf （第二个参数）的过程.

[zhgg0]

我的理解是将内核态的数据拷了一份到用户态，不是给地址。

[zhgg0]

接#2
假设有两个进程都要读某一个文件，A 先读，B 再读； A 读的时候操作系统把文件加载到内核态，把这个数据直接拷了一份给 A，B 再度，此时大概率操作系统还缓存了数据，再拷贝一份给 B ；如果直接给地址的话，不好处理 A 、B 同时修改内容，或者 A 和操作系统同时要修改内容这种情况。

[billlee]

不是的，真要拷贝，给地址的话那岂不是还要考虑内存回收问题

[xeaglex]

你先了解一下 DMA 的功能，剩下的你就全懂了

[ZRS]

就是真的在内存里复制一遍。。

[reus]

都说了拷贝了，怎么可能是给地址
但凡知道 read 调用的都不会问出这种问题

[Jooooooooo]

如果是地址的话, 你要真的访问数据得去磁盘上拿这得多慢啊

各种都是都是有缓存的, 网卡, 磁盘, 内存, cpu 全是 cache 在干活, cpu 真的要计算东西也是本地缓存跑, 每次都是内存拿东西要慢死

[louettagfh]

是真的拷贝一次啊

函数就是 copy_to_user()

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

[louettagfh]

接上一条 拷贝的原因是因为进程申请的 buf 都是用户空间的虚拟地址，就如你用 mmap 也是可以直接访问内核态的地址空间，这就省去了一次拷贝

[DoctorCat]

顶楼上，再补充一下：
1. 文件读取操作是需要用户态 和 内核态一起互动的，为啥？文件系统层 VFS 就这么设计的，可能是迄今为止最周到最稳固的设计。执行过程要考虑到方方面面，例如页缓存、文件于页映射、块缓存等等复杂的机制。
2. mmap 这个系统调用可以直接映射到可执行文件代码和只读数据。脱离了文件系统层（ 见内核函数实现 do_mmap_gpoff ）

[zivyou]

顶 @louettagfh 就是 copy_to_user()。至于读文件的过程，默认情况下内核会有个缓冲区

[zmxnv123]

文件系统是操作系统的一部分。对于硬盘中的每个 block 会对应内核中的一块相同大小的 buffer，从硬盘拷贝到内核的 buffer 是第一次拷贝，发生在内核态，之后要把内核 buffer 中的内容拷贝到用户态的 buffer 。

[vk42]

@louettagfh mmap 也是用户空间，并不会直接访问内核地址空间……

[janxin]

Linux 新内核的机制 io_uring 就是提升这个性能的，具体可以看一下相关介绍里也有提到

[ichao1214]

@xeaglex 请解答一下，看其他回答好像没有提到 dma

[louettagfh]

@vk42 自己看源码吧 懒得解释了

[vk42]

@louettagfh 你确定你能搞清虚拟地址空间和物理地址区别？ mmap 可以把 page cache 映射到进程的用户态空间以实现 zero copy，但这不是访问内核态地址空间好么

[louettagfh]

@vk42 vma 映射的不是内核地址空间? 访问 vma 不是访问内核地址空间?

[vk42]

@louettagfh
你去查一下内核地址空间的定义再说吧（我怀疑你把物理地址理解成所谓的内核地址空间了）
另外 vma 并不是真正映射的地方，vma 只是对地址空间做 book keeping，真正的映射是 page table 的活。