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...

[no1xsyzy]

物理地址是不暴露给用户的，你就算拿到也基本不能用。
因为内核访问用户空间方便，用户态访问内核空间要更麻烦地精细控制。所以 read 是用户提供一个（比如通过 mallocate 申请之后）分配到的地址空间，然后通知内核存进去。至于如何存，存完内核是否仍然保留，这是内核具体实现决定的。一次 call 至多存多少，存到哪是用户 call 参数决定的。
因此文件内存映射是一种优化，把文件读到内核，然后把某些地址空间设置为映射，对其的访问翻译为对已读取的文件的访问。这其中没有内存整片复制过程。

内存不会被直接访问，由内核来控制访问。分“页”来标记。用户空间内访问地址会被翻译为具体的真实内存地址（内核控制，CPU 实际操作）。甚至用户空间存在的页不一定真实有一个对应的内存，待到访问的时候触发缺页中断，再去问内核这块该是啥。

@Jooooooooo #37 指针内存储了 ✔ 指针存储了 ✘
指针内 一般就是指指针指向的地址空间。大概。

[ltoddy]

首先应该解释为什么有内核态，和用户态。内核态可以操作比如硬件，我们不想把这些危险的操作直接暴露给用户，而是封装起来给用户。内核态与用户态分别实现，当用户态的程序挂了之后，内核态不受影响，我们的操作系统照样运行的好好的。
那么这时候，自己思考一下，为什么要拷贝，如果不拷贝，会怎么样。

[aheadlead]

[xyjincan]

用户态的东西，用户有读写权限，内核态可能用户只有读权限，如果用户态只读一个内核地址，那不是可以直接绕过内核态修改来了

[lyi4ng]

这些东西都要考虑发展史的，内核态用户态的设计是一种非对称访问机制，这主要是为了安全考虑，即将仅有的一块内存划分成两部分区分出权限来，这是迎合 CPU 的特权级，因此实际上来说按照 CPU 特权级才有用户态内核态一说，而按照内存空间划分叫做内核空间 /用户空间。你再想一个事情，32 位 CPU 寻址能力是 4G，那我差了 8G 内存条怎么说？就光说内核态要求能访问到所有的内存单元，你知道实现方式吗？高端内存因为 CPU 的寻址能力发展直接在 64 位里被淘汰了，然后再说你想的虚拟地址物理地址，内核空间里也有虚拟地址，只不过和物理地址的关系上不像用户空间那样复杂，而用户空间大家告诉你是分页，那为什么就要分页？为什么要四级分页？一级二级不行吗？一级二级分页都是出现过的，但是因为计算机的发展又慢慢被淘汰了，多看背景再学机制，因为 kernel 的那群人大部分都很骄傲，如果没有需求驱动或者不是灵光一闪的话，你以为他们真的会改进代码，笑话，当年 COW 出脏牛的时候 linus 还不是发邮件喷人了。
（来自于因为大雨而迟到的发泄，语气过激请见谅）

[xeaglex]

@ichao1214 你要是觉得直接看 DMA 看不明白，那就去看［零拷贝技术］。不信你看完还不懂

[yannxia]

不明白很正常……
讲道理按照逻辑说，的确是应该将 地址直接从内核态作为返回值直接给用户态就可以了。但是在实际上因为安全 /硬件 还有一些历史原因导致，最基础的传递是通过 Copy 来的，之后才出现的 Zero Copy 的技术。

OS 因为要配合硬件，所以不是一个很纯粹的软件设计思想，这个只能按照他的思路来。