❶ 消息队列通信方式为什么在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，描述一下拷贝过程
消息队列和管道基本上都是4次拷贝，而共享内存（mmap, shmget）只有两次。
4次：1，由用户空间的buf中将数据拷贝到内核中。2，内核将数据拷贝到内存中。3，内存到内核。4，内核到用户空间的buf.
2次： 1，用户空间到内存。 2，内存到用户空间。
消息队列和管道都是内核对象，所执行的操作也都是系统调用，而这些数据最终是要存储在内存中执行的。因此不可避免的要经过4次数据的拷贝。但是共享内存不同，当执行mmap或者shmget时，会在内存中开辟空间，然后再将这块空间映射到用户进程的虚拟地址空间中，即返回值为一个指向一个内存地址的指针。当用户使用这个指针时，例如赋值操作，会引起一个从虚拟地址到物理地址的转化，会将数据直接写入对应的物理内存中，省去了拷贝到内核中的过程。当读取数据时，也是类似的过程，因此总共有两次数据拷贝。
❷ linux应用层通过ioctl向内核传送数据，ioctl的fd参数如何使用
ioctl（）和write（）等函数使用相似，比如使用ioctl前会定义一个文件描述符fd：
char *fd="/dev/led"; //就是路径。貌似有句话叫：linux万物皆为文件
当你要用ioctl（）向内核传递数据，就要使用fd，不然怎么知道传数据到哪去呢！
如： ioctl(fd,xxxxx,xxxxx); //xxxxx为要传递的值，具体网络吧，我也不是很清楚
❸ linux用户空间怎么传数据给内核空间
需要使用特定的函数_to_user()，_from_user()，主要是这两个函数。
❹ Linux内核：用户空间与内核空间的数据传递方式
Linux采用了段页式存储管理方式，Linux的虚拟地址空间为0～4G，如图1，Linux内核将这4G空间分为两部分，0～3G（0xC0000000～0xFFFFFFFF）的部分为用户空间，供用户进程使用，3～4G（0x00000000～0xBFFFFFFF）的部分为内核空间，专门供内核使用[4]。
八种用户空间与内核空间的数据交换方式，这八种方式各有优劣，下面就每种方式的优劣做一下对比：
❺ Linux网络 - 数据包在内核中接收和发送的过程（转）
本文将介绍在Linux系统中， 数据包是如何一步一步从网卡传到进程手中的 以及 数据包是如何一步一步从应用程序到网卡并最终发送出去的 。
如果英文没有问题，强烈建议阅读后面参考里的文章，里面介绍的更详细。
本文只讨论以太网的物理网卡，不涉及虚拟设备，并且以一个UDP包的接收过程作为示例.
网卡需要有驱动才能工作，驱动是加载到内核中的模块，负责衔接网卡和内核的网络模块，驱动在加载的时候将自己注册进网络模块，当相应的网卡收到数据包时，网络模块会调用相应的驱动程序处理数据。
下图展示了数据包（packet）如何进入内存，并被内核的网络模块开始处理：
软中断会触发内核网络模块中的软中断处理函数，后续流程如下
由于是UDP包，所以第一步会进入IP层，然后一级一级的函数往下调：
应用层一般有两种方式接收数据，一种是recvfrom函数阻塞在那里等着数据来，这种情况下当socket收到通知后，recvfrom就会被唤醒，然后读取接收队列的数据；另一种是通过epoll或者select监听相应的socket，当收到通知后，再调用recvfrom函数去读取接收队列的数据。两种情况都能正常的接收到相应的数据包。
了解数据包的接收流程有助于帮助我们搞清楚我们可以在哪些地方监控和修改数据包，哪些情况下数据包可能被丢弃，为我们处理网络问题提供了一些参考，同时了解netfilter中相应钩子的位置，对于了解iptables的用法有一定的帮助，同时也会帮助我们后续更好的理解Linux下的网络虚拟设备。
ndo_start_xmit会绑定到具体网卡驱动的相应函数，到这步之后，就归网卡驱动管了，不同的网卡驱动有不同的处理方式，这里不做详细介绍，其大概流程如下：
在网卡驱动发送数据包过程中，会有一些地方需要和netdevice子系统打交道，比如网卡的队列满了，需要告诉上层不要再发了，等队列有空闲的时候，再通知上层接着发数据。
❻ 在linux编程中若一个用户程序希望将一组数据传递给kernel有几种方式
教科书里的代码例子都已作古，所以看到的代码不能当真，领会意思就行了
比如以前的init进程的启动代码
execve(init_filename,argv_init,envp_init);
现在改为
static void run_init_process(char *init_filename)
{
argv_init[0] = init_filename;
kernel_execve(init_filename, argv_init, envp_init);
}
好的，聪明人就发现，linux内核中调用用户空间的程序可以使用init这样的方式，调用 kernel_execve
不过内核还是提供了更好的辅助接口call_usermodehelper，自然最后也是调用kernel_execve
调用特定的内核函数（系统调用）是 GNU/Linux 中软件开发的原本就有的组成部分。但如果方向反过来呢，内核空间调用用户空间？确实有一些有这种特性的应用程序需要每天使用。例如，当内核找到一个设备， 这时需要加载某个模块，进程如何处理？动态模块加载在内核通过 usermode-helper 进程进行。
让我们从探索 usermode-helper 应用程序编程接口（API）以及在内核中使用的例子开始。 然后，使用 API 构造一个示例应用程序，以便更好地理解其工作原理与局限。
usermode-helper API
usermode-helper API 是个很简单的 API，其选项为用户熟知。例如，要创建一个用户空间进程，通常只要设置名称为 executable，选项都为 executable，以及一组环境变量（指向 execve 主页）。创建内核进程也是一样。但由于创建内核空间进程，还需要设置一些额外选项。
内核版本
本文探讨的是 2.6.27 版内核的 usermode-helper API。
表 1 展示的是 usermode-helper API 中一组关键的内核函数
表 1. usermode-helper API 中的核心函数
API 函数
描述
call_usermodehelper_setup 准备 user-land 调用的处理函数
call_usermodehelper_setkeys 设置 helper 的会话密钥
call_usermodehelper_setcleanup 为 helper 设置一个清空函数
call_usermodehelper_stdinpipe 为 helper 创建 stdin 管道
call_usermodehelper_exec 调用 user-land
表 2 中还有一些简化函数，它们封装了的几个内核函数（用一个调用代替多个调用）。这些简化函数在很多情况下都很有用，因此尽可能使用他们。
表 2. usermode-helper API 的简化
API 函数
描述
call_usermodehelper 调用 user-land
call_usermodehelper_pipe 使用 stdin 管道调用 user-land
call_usermodehelper_keys 使用会话密钥调用 user-land
让我们先浏览一遍这些核心函数，然后探索简化函数提供了哪些功能。核心 API 使用了一个称为subprocess_info 结构的处理函数引用进行操作。该结构（可在 ./kernel/kmod.c 中找到）集合了给定的 usermode-helper 实例的所有必需元素。该结构引用从 call_usermodehelper_setup 调用返回。该结构（以及后续调用）将会在 call_usermodehelper_setkeys（用于存储凭证）、call_usermodehelper_setcleanup 以及 call_usermodehelper_stdinpipe 的调用中进一步配置。最后，一旦配置完成，就可通过调用 call_usermodehelper_exec 来调用配置好的用户模式应用程序。
声明
该方法提供了一个从内核调用用户空间应用程序必需的函数。尽管这项功能有合理用途，还应仔细考虑是否需要其他实现。这是一个方法，但其他方法会更合适。
核心函数提供了最大程度的控制，其中 helper 函数在单个调用中完成了大部分工作。管道相关调用（call_usermodehelper_stdinpipe 和 helper 函数 call_usermodehelper_pipe）创建了一个相联管道供 helper 使用。具体地说，创建了管道（内核中的文件结构）。用户空间应用程序对管道可读，内核对管道可写。对于本文，核心转储只是使用 usermode-helper 管道的应用程序。在该应用程序（./fs/exec.c do_coremp()）中，核心转储通过管道从内核空间写到用户空间。
这些函数与 sub_processinfo 以及 subprocess_info 结构的细节之间的关系如图 1 所示。
图 1. Usermode-helper API 关系
表 2 中的简化函数内部执行 call_usermodehelper_setup 函数和 call_usermodehelper_exec 函数。表 2 中最后两个调用分别调用的是 call_usermodehelper_setkeys 和 call_usermodehelper_stdinpipe。可以在 ./kernel/kmod.c 找到 call_usermodehelper_pipe 和 call_usermodehelper 的代码，在 ./include/linux/kmod.h 中找到 call_usermodhelper_keys 的代码。
为什么要从内核调用用户空间应用程序？
现在让我们看一看 usermode-helper API 所使用的内核空间。表 3 提供的并不是专门的应用程序列表，而是一些有趣应用的示例。
表 3. 内核中的 usermode-helper API 应用程序
应用程序
源文件位置
内核模块调用 ./kernel/kmod.c
电源管理 ./kernel/sys.c
控制组 ./kernel/cgroup.c
安全密匙生成 ./security/keys/request_key.c
内核事件交付 ./lib/kobject_uevent.c
最直接的 usermode-helper API 应用程序是从内核空间加载内核模块。request_mole 函数封装了 usermode-helper API 的功能并提供了简单的接口。在一个常用的模块中，内核指定一个设备或所需服务并调用 request_mole 来加载模块。通过使用 usermode-helper API，模块通过 modprobe 加载到内核（应用程序通过 request_mole 在用户空间被调用）。
与模块加载类似的应用程序是设备热插拔（在运行时添加或删除设备）。该特性是通过使用 usermode-helper API，调用用户空间的 /sbin/hotplug 工具实现的。
关于 usermode-helper API 的一个有趣的应用程序（通过 request_mole） 是文本搜索 API（./lib/textsearch.c）。该应用程序在内核中提供了一个可配置的文本搜索基础架构。该应用程序使用 usermode-helper API 将搜索算法当作可加载模块进行动态加载。在 2.6.30 内核版本中，支持三个算法，包括 Boyer-Moore（./lib/ts_bm.c），简单固定状态机方法（./lib/ts_fsm.c），以及 Knuth-Morris-Pratt 算法（./lib/ts_kmp.c）。
usermode-helper API 还支持 Linux 按照顺序关闭系统。当需要系统关闭电源时，内核调用用户空间的 /sbin/poweroff 命令来完成。其他应用程序如 表 3 所示，表中附有其源文件位置。
Usermode-helper API 内部
在 kernel/kmod.c 中可以找到 usermode-helper API 的源代码 和 API（展示了主要的用作内核空间的内核模块加载器）。这个实现使用 kernel_execve 完成脏工作（dirty work）。请注意 kernel_execve是在启动时开启 init 进程的函数，而且未使用 usermode-helper API。
usermode-helper API 的实现相当简单直观（见图 2）。usermode-helper 从调用call_usermodehelper_exec 开始执行（它用于从预先配置好的 subprocess_info 结构中清除用户空间应用程序）。该函数接受两个参数：subprocess_info 结构引用和一个枚举类型（不等待、等待进程中止及等待进程完全结束）。subprocess_info（或者是，该结构的 work_struct 元素）然后被压入工作队列（khelper_wq），然后队列异步执行调用。
图 2. usermode-helper API 内部实现
当一个元素放入 khelper_wq 时，工作队列的处理函数就被调用（本例中是__call_usermodehelper），它在 khelper 线程中运行。该函数从将 subprocess_info 结构出队开始，此结构包含所有用户空间调用所需信息。该路径下一步取决于 wait 枚举变量。如果请求者想要等整个进程结束，包含用户空间调用（UMH_WAIT_PROC）或者是根本不等待（UMH_NO_WAIT），那么会从 wait_for_helper 函数创建一个内核线程。否则，请求者只是等待用户空间应用程序被调用（UMH_WAIT_EXEC），但并不完全。这种情况下，会为____call_usermodehelper() 创建一个内核线程。
在 wait_for_helper 线程中，会安装一个 SIGCHLD 信号处理函数，并为 ____call_usermodehelper 创建另一个内核线程。但在 wait_for_helper 线程中，会调用 sys_wait4 来等待____call_usermodehelper 内核线程（由 SIGCHLD 信号指示）结束。然后线程执行必要的清除工作（为UMH_NO_WAIT 释放结构空间或简单地向 call_usermodehelper_exec() 回送一个完成报告）。
函数 ____call_usermodehelper 是实际让应用程序在用户空间启动的地方。该函数首先解锁所有信号并设置会话密钥环。它还安装了 stdin 管道（如果有请求）。进行了一些安装以后，用户空间应用程序通过 kernel_execve（来自 kernel/syscall.c）被调用，此文件包含此前定义的 path、argv 清单（包含用户空间应用程序名称）以及环境。当该进程完成后，此线程通过调用 do_exit() 而产生。
该进程还使用了 Linux 的 completion，它是像信号一样的操作。当 call_usermodehelper_exec 函数被调用后，就会声明 completion。当 subprocess_info 结构放入 khelper_wq 后，会调用wait_for_completion（使用 completion 变量作为参数）。请注意此变量会存储到 subprocess_info 结构作为 complete 字段。当子线程想要唤醒 call_usermodehelper_exec 函数，会调用内核方法complete，并判断来自 subprocess_info 结构的 completion 变量。该调用会解锁此函数使其能继续。可以在 include/linux/completion.h 中找到 API 的实现。
应用程序示例
现在，让我们看看 usermode-helper API 的简单应用。首先看一下标准 API，然后学习如何使用 helper 函数使事情更简单。
在该例中，首先开发了一个简单的调用 API 的可加载内核模块。清单 1 展示了样板模块功能，定义了模块入口和出口函数。这两个函数根据模块的 modprobe（模块入口函数）或 insmod（模块入口函数），以及 rmmod（模块出口函数）被调用。
清单 1. 模块样板函数
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE( "GPL" );
static int __init mod_entry_func( void )
{
return umh_test();
}
static void __exit mod_exit_func( void )
{
return;
}
mole_init( mod_entry_func );
mole_exit( mod_exit_func );
usermode-helper API 的使用如 清单 2 所示，其中有详细描述。函数开始是声明所需变量和结构。以subprocess_info 结构开始，它包含所有的执行用户空间调用的信息。该调用在调用call_usermodehelper_setup 时初始化。下一步，定义参数列表，使 argv 被调用。该列表与普通 C 程序中的 argv 列表类似，定义了应用程序（数组第一个元素）和参数列表。需要 NULL 终止符来提示列表末尾。请注意这里的 argc 变量（参数数量）是隐式的，因为 argv 列表的长度已经知道。该例中，应用程序名是 /usr/bin/logger，参数是 help!，然后是 NULL 终止符。下一个所需变量是环境数组（envp）。该数组是一组定义用户空间应用程序执行环境的参数列表。本例中，定义一些常用的参数，这些参数用于定义 shell 并以 NULL 条目结束。
清单 2. 简单的 usermode_helper API 测试
static int umh_test( void )
{
struct subprocess_info *sub_info;
char *argv[] = { "/usr/bin/logger", "help!", NULL };
static char *envp[] = {
"HOME=/",
"TERM=linux",
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin", NULL };
sub_info = call_usermodehelper_setup( argv[0], argv, envp, GFP_ATOMIC );
if (sub_info == NULL) return -ENOMEM;
return call_usermodehelper_exec( sub_info, UMH_WAIT_PROC );
}
下一步，调用 call_usermodehelper_setup 来创建已初始化的 subprocess_info 结构。请注意使用了先前初始化的变量以及指示用于内存初始化的 GFP 屏蔽第四个参数。在安装函数内部，调用了kzalloc（分配内核内存并清零）。该函数需要 GFP_ATOMIC 或 GFP_KERNEL 标志（前者定义调用不可以休眠，后者定义可以休眠）。快速测试新结构（即，非 NULL）后，使用 call_usermodehelper_exec 函数继续调用。该函数使用 subprocess_info 结构以及定义是否等待的枚举变量（在 “Usermode-helper API 内部” 一节中有描述）。全部完成！ 模块一旦加载，就可以在 /var/log/messages 文件中看到信息。
还可以通过 call_usermodehelper API 函数进一步简化进程，它同时执行 call_usermodehelper_setup和 call_usermodehelper_exec 函数。如清单 3 所示，它不仅删除函数，还消除了调用者管理subprocess_info 结构的必要性。
清单 3. 更简单的 usermode-helper API 测试
static int umh_test( void )
{
char *argv[] = { "/usr/bin/logger", "help!", NULL };
static char *envp[] = {
"HOME=/",
"TERM=linux",
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin", NULL };
return call_usermodehelper( argv[0], argv, envp, UMH_WAIT_PROC );
}
请注意在清单 3 中，有着同样的安装并调用（例如初始化 argv 和 envp 数组）的需求。此处惟一的区别是 helper 函数执行 setup 和 exec 函数。