为什么IO数据需要在用户空间和内核空间之间进行复制

全部。 我正在学习基本的IO知识，但我对IO数据需要在用户空间和内核空间之间复制感到困惑，为什么？

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例如，如果调用

read

方法从磁盘读取文件。数据首先存储在内核中，然后通知用户进程将数据复制到我的用户空间。为什么它不直接从磁盘读取到我的用户空间？

你用什么来学习？硬件通常与对DMA操作进行编程的硬件驱动程序一起工作。SATA/SAS/NVMe驱动程序将通过物理内存地址向hdd/ssd队列发送描述符，描述应读取哪个块以及将其放置在何处。当hdd/ssd搜索数据并进行DMA访问时，这个（物理）内存应该保留在适当的位置，因此它在内核中分配并由内核控制。当数据被复制到物理内存时，内核（VFS）将把它复制到用户空间的virt mem（使用

read

syscall；或者使用

mmap

或

splice

将它提供给用户）。不信任用户。如何理解“不信任用户”这句话？驱动程序不能要求设备直接从/到用户控制的内存进行DMA。恶意用户（或不正确的程序）可能会在DMA完成之前尝试取消映射这部分内存；或者他可以在设备读取数据之前更改数据。进行DMA的另一个问题是，像PCI这样的老总线是32位的，不能访问机器的所有物理内存：它们只能对phys内存的第一个GB（ISA-16MB）进行DMA，而这部分由内核以不同的方式进行管理（DMA zone-

zone\u DMA

-“能够进行DMA的页面”）@osgx驱动程序不能要求设备直接从/到用户控制的内存进行DMA。一般来说是这样的。然而，为了（过于？）迂腐，直接IO可以直接与映射为用户可寻址页的内存进行DMA，并消除内核和用户空间之间的复制。直接IO通常由自己进行缓存管理的数据库使用（比如Oracle…）。它在流式数据传输中也很有用，因为流式数据处理的数据量太大，无法从页面缓存中重新读取数据。@AndrewHenle，嗯，这个O_DIRECT有时被描述为DMA到用户缓冲区（-）“文件I/O直接到/从用户空间缓冲区进行…注意O_DIRECT标志可能会对用户空间缓冲区的长度和地址以及I/O的文件偏移量施加对齐限制。”）。但直接到用户空间进行DMA时，需要允许硬件访问物理页（它将位于DMA可访问区域，或者需要IOMMU），因此仍然需要锁定用户页面，甚至重新映射它们。