Linux内核空间与用户空间数据交换：read/write与copy_to/from_user

本文主要介绍了Java客户端服务端上传接收文件时涉及的`read`和`write`函数的关键点，以及在嵌入式Linux应用程序开发中如何处理内核与用户空间的数据交换，分配和释放内存。 在Java客户端服务端的文件上传接收过程中，底层可能会涉及到Linux系统调用`read`和`write`。这两个函数分别用于读取和写入文件。`read`函数接收文件指针`filp`、用户缓冲区`buff`、数据长度`count`和文件中的位置指针`offp`；`write`函数类似，但写入的数据是从`buff`传入。需要注意的是，由于内核空间和用户空间的地址差异，直接使用如`memcpy`的函数会遇到问题。因此，需要使用`copy_to_user`和`copy_from_user`来安全地在两者之间传输数据。这两个函数会检查指针的有效性，若无效则不执行复制。 `copy_to_user`和`copy_from_user`函数用于从内核空间向用户空间或者从用户空间向内核空间拷贝数据。它们接受目标缓冲区、源缓冲区和数据长度作为参数，返回值表示实际拷贝的数据量。如果拷贝失败，返回`-EFAULT`。 在嵌入式Linux应用开发中，动态内存分配与一般应用程序有所不同。通常的`malloc`函数不能在驱动程序中使用，因为它返回的是线性地址，而驱动需要物理地址。`kmalloc`函数用于分配基于内存地址的内存，返回物理地址，并且申请的内存大小必须是2的幂，且不初始化内存。另一方面，基于页的内存分配包括`get_zeroed_page`（获取已清零的页）、`get_free_page`（获取一个或多个连续的页面）和`get_dma_pages`（用于DMA传输的页面）。对应的释放内存函数有`kfree`和`free_pages`家族。 此外，文章还简述了Linux入门的一些基础知识，包括Linux的发展、优势、发行版以及学习路径。安装Linux的过程、文件系统、常用命令、启动流程、系统服务等也有所提及。对于C语言编程，文章提到了在Linux环境下使用Vi和Emacs编辑器、Gcc编译器、Gdb调试器以及Makefile进行项目管理的基础知识。 这篇文章涵盖了从基本的Linux系统操作到更深入的内核空间和用户空间交互，以及C编程和项目管理工具的使用，是嵌入式Linux应用程序开发者的宝贵参考资料。