我的话：copy_from_user在内核函数的合适位置会主动调用，一般发生在用户态向核心态传递指针的时候。
最近研究NetBSD，借助于TUN/TAP驱动程序，能够实现在一个系统中，创建一个虚拟网卡，来实施诸如Open×××、VTun等的功能。
那么，TUN/TAP驱动如何实现在内核空间和用户空间的数据拷贝呢？主要就靠的是这两个函数copy_to_user和copy_from_user。
Copy_from_user函数详细分析
copy_from_user函数的目的是从用户空间拷贝数据到内核空间，失败返回没有被拷贝的字节数，成功返回0.
这么简单的一个函数却含盖了许多关于内核方面的知识,比如内核关于异常出错的处理.从用户空间拷贝
数据到内核中时必须非常小心,如果用户空间的数据地址是个非法的地址,或是超出用户空间的范围，或是
那些地址还没有被映射到，都可能对内核产生很大的影响，如oops，或者被造成系统安全的影响.所以
copy_from_user函数的功能就不只是从用户空间拷贝数据那样简单了，它还要做一些指针检查以及处理这些
问题的方法.下面我们来仔细分析下这个函数.函数原型在[arch/i386/lib/usercopy.c]中
unsigned long
copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n)
{
might_sleep();
if (access_ok(VERIFY_READ, from, n))
n = __copy_from_user(to, from, n);
else
memset(to, 0, n);
return n;
}
首先这个函数是可以睡眠的,它调用might_sleep()来处理，它在include/linux/kernel.h中定义，
本质也就是调用schedule()，转到其他进程.接下来就要验证用户空间地址的有效性.它在
[/include/asm-i386/uaccess.h]中定义.
#define access_ok(type,addr,size) (likely(__range_ok(addr,size) == 0)),进一步调用__rang_ok
函数来处理,它所做的测试很简单,就是比较addr+size这个地址的大小是否超出了用户进程空间的大小，
也就是0xbfffffff.可能有读者会问，只做地址范围检查，怎么不做指针合法性的检查呢，如果出现前面
提到过的问题怎么办?这个会在下面的函数中处理,我们慢慢看.在做完地址范围检查后,如果成功则调用
__copy_from_user函数开始拷贝数据了，如果失败的话，就把从to指针指向的内核空间地址到to+size范围
填充为0.__copy_from_user也在uaceess.h中定义，
static inline unsigned long
__copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n)
{
might_sleep();
return __copy_from_user_inatomic(to, from, n);
}
这里继续调用__copy_from_user_inatomic.
static inline unsigned long
__copy_from_user_inatomic(void *to, const void __user *from, unsigned long n)
{
if (__builtin_constant_p(n)) {
unsigned long ret;
switch (n) {
case 1:
__get_user_size(*(u8 *)to, from, 1, ret, 1);
return ret;
case 2:
__get_user_size(*(u16 *)to, from, 2, ret, 2);
return ret;
case 4:
__get_user_size(*(u32 *)to, from, 4, ret, 4);
return ret;
}
}
return __copy_from_user_ll(to, from, n);
}
这里先判断要拷贝的字节大小,如果是8,16,32大小的话，则调用__get_user_size来拷贝数据.
这样做是一种程序设计上的优化了。
#define __get_user_size(x,ptr,size,retval,errret) \
do { \
retval = 0; \
__chk_user_ptr(ptr); \
switch (size) { \
case 1: __get_user_asm(x,ptr,retval,"b","b","=q",errret);break; \
case 2: __get_user_asm(x,ptr,retval,"w","w","=r",errret);break; \
case 4: __get_user_asm(x,ptr,retval,"l","","=r",errret);break; \
default: (x) = __get_user_bad(); \
} \
} while (0)
#define __get_user_asm(x, addr, err, itype, rtype, ltype, errret) \
__asm__ __volatile__( \
"1: mov"itype" %2,%"rtype"1\n" \
"2:\n" \
".section .fixup,\"ax\"\n" \
"3: movl %3,%0\n" \
" xor"itype" %"rtype"1,%"rtype"1\n" \
" jmp 2b\n" \
".previous\n" \
".section __ex_table,\"a\"\n" \
" .align 4\n" \
" .long 1b,3b\n" \
".previous" \
: "=r"(err), ltype (x) \
: "m"(__m(addr)), "i"(errret), "0"(err))
实际上在完成一些宏的转换后,也就是利用movb,movw,movl指令传输数据了，对于
内嵌汇编中的.section .fixup, .section __ex_table，我们呆会要仔细讲。
如果不是那些特殊大小时，则调用__copy_from_user_ll处理。
unsigned long
__copy_from_user_ll(void *to, const void __user *from, unsigned long n)
{
if (movsl_is_ok(to, from, n))
__copy_user_zeroing(to, from, n);
else
n = __copy_user_zeroing_intel(to, from, n);
return n;
}
直接调用__copy_user_zeroing开始真正的拷贝数据了，绕了那么多弯，总算快看到
出路了。copy_from_user函数的精华部分也就都在这了。
#define __copy_user_zeroing(to,from,size) \
do { \
int __d0, __d1, __d2; \
__asm__ __volatile__( \
" cmp $7,%0\n" \
" jbe 1f\n" \
" movl %1,%0\n" \
" negl %0\n" \
" andl $7,%0\n" \
" subl %0,%3\n" \
"4: rep; movsb\n" \
" movl %3,%0\n" \
" shrl $2,%0\n" \
" andl $3,%3\n" \
" .align 2,0x90\n" \
"0: rep; movsl\n" \
" movl %3,%0\n" \
"1: rep; movsb\n" \
"2:\n" \
".section .fixup,\"ax\"\n" \
"5: addl %3,%0\n" \
" jmp 6f\n" \
"3: lea 0(%3,%0,4),%0\n" \
"6: pushl %0\n" \
" pushl %%eax\n" \
" xorl %%eax,%%eax\n" \
" rep; stosb\n" \
" popl %%eax\n" \
" popl %0\n" \
" jmp 2b\n" \
".previous\n" \
".section __ex_table,\"a\"\n" \
" .align 4\n" \
" .long 4b,5b\n" \
" .long 0b,3b\n" \
" .long 1b,6b\n" \
".previous" \
: "=&c"(size), "=&D" (__d0), "=&S" (__d1), "=r"(__d2) \
: "3"(size), "0"(size), "1"(to), "2"(from) \
: "memory"); \
} while (0)
这个函数的前一部分比较简单，也就是拷贝数据.关于后一部分就会涉及到我们前面
提到过的那些情况了，如果用户空间的地址没被映射怎么办呢？在一些老的内核版本
中是用verify_area()来验证地址地址合法性的，比如在早期的linux 0.11内核.
[linux0.11/kenrel/fork.c]
// 进程空间写前验证函数。在现代CPU中，其控制寄存器CR0有个写保护标志位(wp:16),内核可以通过设置
// 该位来禁止特权级0的代码向用户空间只读页面执行写数据，否则将导致写保护异常。
// addr为内存物理地址
void verify_area(void * addr,int size)
{
unsigned long start;
start = (unsigned long) addr;
size += start & 0xfff; // start & 0xfff为起始地址addr在页面中的偏移，2^12=4096
start &= 0xfffff000; // start为页开始地址，即页面边界值。此时start为当前进程空间中的逻辑地址
start += get_base(current->ldt[2]); // get_base(current->ldt[2])为进程数据段在线性地址空间中的开始地址，在加上start，变为系统这个线性空间中的地址
页边界 addr ----size----- 页边界
+--------------------------------------------------------+
| ... | start&0xfff | | | ... |
+--------------------------------------------------------+
| start |
start-----------size-------------
while (size>0) {
size -= 4096;
write_verify(start); // 以页为单位，进行写保护验证，如果页为只读，则将其变为可写
start += 4096;
}
}
