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Vo1．8，No．16，June2012． Tel：+86—551—5690963 5690964

Linux内核与用户空间通信机制研究

刘斌，朱程荣

(同济大学计算机科学与技术系，上海201804)

摘要：Linux内核采用单内核架构，具有简单、高效、安全的优点。Linux各子系统包含在内核 中，而系统配置及管理工具运行于用户

空间。开发人员需要采用一种合适的在内核与用户空间之间通信的方法。该文总结了几种常用的通信方法：设备节点适合于驱动

程序开发，但创建过程比较复杂；／proc文件易于创建，但是不支持大量数据的传输；netlink具有高可扩展性，越来越多的系统工具采

用这种方式，而其传输速度较慢；内存映射是传输速度最快的方式，使用不当时会对 系统造成破坏。

关键词：Linux；驱动程序；proc文件；netlink；内存映射 ‘

中图分类号：TP316．8 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2012)16-3816—02

TheResearchofCommunicationM echanism betweenLinuxKernelandUser-space

LIU Bin，ZHU Cheng—rong

(ComputerScienceandTechnologyDepa~mentofTon~iUniversity，Shanghai201804，China)

Abstract：ThearchitectureofLinuxisdesignedasmonolithickernel，thismakesLinuxsimple，efficient，secure．SinceallLinuxsubsystems

arecontainedinitskernel，whilemostsystem configurationandmanagementtoolsarerunninginuser—space，developershavetofinda

properwavtocommunicatebetweenkernelanduser—space．Theauthorintroducesseveralusualmechanisms：devicenodeisusedfordriv—

erdevelopment，tOcreateadevicedriverinterfacaiscomplicatedthanothermethods；／procfileiseasytOcreateanduse，butitcannot

transferlargemessage；netlinksocketsisahighlyextensiblemessagemechanism ，moreandmoresystem toolsusethismechanism，even

thoughitstransferspeedislow；memory—mappedI／O isfastest，butitsmisusewillcausesystem faliure．

Keywords：Linux；devicedriver；procfile；nedink；memory—mappedI／O

Linux是一个开源操作系统，具有 良好的平台间可移植性 ，在嵌入式及服务器操作系统领域所 占的份额越来越大。Linux内核，

跟许多其他类Unix系统一样，采用单内核架构，即内核运行在一个独立的地址空间中 】。单内核架构有以下优点：

1)简单。单内核使得内核设计较为简单，内核映像文件更容易存储。

2)高效。所有内核服务运行于同一个内核空间，其间的通信不需涉及状态转换过程，使内核保持较高的工作效率。

3)安全。运行于内核空间的指令具有特权，内核空间独立于用户空间，这使得用户不能随意占用系统资源、对系统修改甚至危

害系统的安全 ，这样内核就具有较高的安全性。

Linux内核子系统运行于内核空间，而对其的配置管理却是通过用户空间的管理工具来完成的。Linux内核需要提供一定的接口，

允