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Linux 内核空间和用户空间通信 Linux 操作系统将 4GB 的虚拟地址空间分为两部分：最高的 1GB 字节（从虚拟地址 0xC0000000 到 0xFFFFFFFF）供内核使用，称为“内核空间”；而将较低的 3GB 字节（从虚拟地址 0x00000000 到 0xBFFFFFFF）供各个进程使用，称为“用户空间”。在嵌入式设计中，经常需要进行内核空间和用户空间的信息交互。 1. 处理器状态 处理器总是处于以下三种状态之一： A. 内核态，运行于进程上下文，内核代表进程运行于内核空间； B. 内核态，运行于中断上下文，包括硬中断和软中断； C. 用户态，运行于用户空间。 1.2 不同状态的限制 根据上面的状态分类，内核空间和用户空间之间的信息交互就分为两类，即中断上下文内核态空间与进程空间信息交互；进程上下文内核态空间和进程空间信息交互。 内核态环境进入内核态的方式局限性说明： 在进程上下文中，通过系统调用进入内核态，内核态代码与该进程相关。内核空间和进程空间的虚拟地址不同，不能直接传递信息。 中断上下文： 硬件触发中断，或内核中挂接软中断。不与特定的进程相关。内核空间和进程空间的虚拟地址不同，不能直接传递信息。中断不能睡眠，不能运行引起阻塞的函数。 2. 各种通信方式 2.1 信号 在进程中使用函数 signal() 或 sigaction() 安装信号时指定了关联的函数。在内核空间相进程发送信号，从内核空间返回进程空间时检查并执行相应的关联函数。在进程中可以使用 pause() 函数进入睡眠，在有信号产生并执行了相应的关联函数后进程被唤醒，继续执行。可以使用这种方式实现内核空间和用户空间的同步。 2.2 信号量 虽然原理一样，但内核空间和用户空间的信号量是完全两套系统，所以信号量不能用于内核空间和用户空间信息交互。 2.3 无名管道 无名管道只适用于有关系的进程之间通信。不能用于内核空间和用户空间信息交互。 2.4 get_user()/put_user() get_user(x, ptr) ：本函数是在内核中被调用，获取用户空间指定地址的数值（一个字节或字）并保存到内核变量 x 中，ptr 为用户空间的地址。 put_user(x, ptr) ：在内核中被调用，将内核空间的变量 x 的数值（一个字节或字）保存到用户空间指定地址处，prt 为用户空间地址。 2.5 copy_from_user()/copy_to_user() 主要应用于设备驱动中读写函数中，通过系统调用触发，在当前进程上下文内核态运行（即当前进程通过系统调用触发）。 unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n) unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n) 这些函数用于进程上下文内核态空间，即通常在系统调用函数中使用该函数，如设备驱动中 ioctl 函数中。 在 Linux 内核空间和用户空间通信中，需要使用特殊的函数和方法来实现信息交互，例如 signal、get_user()/put_user()、copy_from_user()/copy_to_user() 等。这些函数和方法可以帮助开发者更好地理解和实现 Linux 内核空间和用户空间的通信。