何時將數據從內核空間讀取到用戶空間？

Question

我知道內核空間是專門用來運行內核的，而用戶空間是用於用戶應用程序。

但有關OS我感到困惑的論文之一讀取款之後，

假設我們有手勢識別系統和設計分解系統分爲四個組成部分，作爲單獨的程序，來實現：

• catusb：從連接在USB總線上的攝像頭捕捉圖像數據。
• 的XForm：使用圖像處理算法，例如噪聲濾波和幾何變換在照相機 透視屏幕 或用戶的座標系中的變換圖像的點雲。本質上是數據平行的。
• 檢測：檢測點雲中的手勢並具有重要的數據並行性。
• 隱藏輸入：接受檢測程序找到的手勢，並將其作爲人機界面 設備（HID）輸入發送到操作系統。

下他們提到執行下列流程：

「從照相機讀取數據需要複製圖像緩衝器出內核空間向用戶空間的 書寫到管道連接catusb到xform導致將相同緩衝區寫回內核空間。要在GPU上運行的XForm，所述系統必須讀出內核空間的緩衝器到用戶空間，其中用戶模式運行時，如CUDA必須隨後寫緩衝器返回到內核空間並將其傳輸到，GPU和背面」

，所以我想知道什麼是：

• 如果相機緩衝的內存空間駐留在內存中，以便從攝像頭讀取數據 時候爲什麼從內核空間讀取它，我不明白，是不是因爲該緩衝區本身駐留在內核空間（其他字內，映射到RAM的硬件設備的內存駐留在內核空間）？，

• 即使相機緩存駐留在相機的芯片使 讀出通過內核的複製，從相機芯片直接緩衝到 用戶空間做了，對嗎？如果是這樣，爲什麼它在 段說將緩衝區從內核複製到用戶空間。

Answer 1

操作系統的工作是允許很多組件，包括硬件和軟件，以相互發揮作用。一般來說，用戶級程序不能直接操作外設，也不能互相干擾。我不熟悉你所引用的具體設置，但這聽起來並不罕見。

USB攝像頭通知操作系統它有一個新的幀。當內核（驅動程序）注意到它時，會將帶有I/O命令的幀複製到RAM中。由於這個RAM是由驅動程序分配的，用戶級程序由於虛擬內存將無法看到或讀取它。快速總結一下，內核中的地址& 0x1000和程序中地址& 0x1000實際上在RAM中是物理上不同的位置。然後內核將把幀複製到任何需要從攝像機輸入的進程的內存中，然後通知它（在此情況下爲catusb）。

同樣地，由於的XForm，檢測和hdinput存在作爲單獨的過程中，他們必須使用進程間通信。由於操作系統必須確保程序的隔離，因此每個進程都將利用內核來實現這一點。

這裏沒有什麼不尋常的。我想他們只是拼寫出來，因爲手勢識別對時間至關重要，這樣做有一定的開銷。