copy_from_user函数用法详解

copy_from_user函数的用法

copy_from_user() 是 Linux 内核中用于将数据从用户空间安全复制到内核空间的关键函数。其核心作用是防止用户空间传递非法指针导致内核崩溃，同时处理内存对齐和页错误等问题。

函数原型

#include <linux/uaccess.h> // 必需头文件

unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n);

参数说明

参数	类型	说明
to	void *	目标地址（内核空间缓冲区）
from	const void __user *	源地址（用户空间指针）
n	unsigned long	要复制的字节数

返回值

• 成功：返回 0（所有数据复制完成）
• 失败：返回未成功复制的字节数（例如部分数据因非法地址失败）

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使用示例

// 在系统调用中复制用户数据到内核
static long my_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    struct my_data data_from_user;  // 内核空间缓冲区
    unsigned long ret;

    // 从用户空间复制数据到内核
    ret = copy_from_user(&data_from_user, (void __user *)arg, sizeof(struct my_data));
    
    // 检查错误
    if (ret != 0) {
        pr_err("复制失败，%lu 字节未复制\n", ret);
        return -EFAULT; // 返回错误码给用户空间
    }

    // 安全使用 data_from_user...
    return 0;
}

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关键注意事项

1. 安全验证：

   • 用户指针 arg 必须用 __user 标记（通过 void __user * 转换）
   • 必须检查返回值！非零值表示部分数据未复制

2. 上下文限制：

   • 可在进程上下文（如系统调用）使用
   • 禁止在中断上下文使用（需改用 copy_from_user_inatomic()）

3. 目标缓冲区：

   • to 必须指向已分配的内核内存（栈/堆均可）
   • 需确保缓冲区大小 ≥ n

4. 典型错误处理：

   if (copy_from_user(..., n)) {
       return -EFAULT; // 标准错误码：Bad address
   }

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替代函数

函数	用途
copy_to_user()	内核空间 → 用户空间
get_user() / put_user()	复制单个简单类型（int/long 等）
strncpy_from_user()	复制用户空间字符串

工作原理

1. 检查用户空间地址 from 是否有效（可读）
2. 处理可能的页错误（Page Fault）
3. 通过临时映射完成跨空间复制
4. 返回未能复制的字节数（0 表示完全成功）

提示：在驱动开发中，此函数常用于 ioctl()、read()、write() 等系统调用实现，是内核与用户空间数据交换的基石。始终优先使用它而非直接解引用用户指针！