copy_to_user 在字符设备读取函数中返回错误

Question

我已经为我的内核模块实现了一个字符设备，并为它实现了一个读取功能。读取函数调用copy_to_user 将数据返回给调用者。我最初以阻塞方式（使用wait_event_interruptible）实现了读取功能，但即使我以非阻塞方式实现读取，问题也会重现。我的代码在 MIPS 处理器上运行。

用户空间程序打开 char 设备并读入分配在堆栈上的缓冲区。

我发现偶尔copy_to_user 将无法复制任何字节。此外，即使我将 copy_to_user 替换为对 memcpy 的调用（仅用于检查......我知道这不是正确的做法），然后立即打印出目标缓冲区，我明白了memcpy 未能复制任何字节。

我不确定如何进一步调试 - 我如何确定内存没有被复制的原因？会不会是进程上下文不对？

编辑：下面是一些伪代码，概述了代码当前的样子：

用户模式（重复运行）：

char buf[BUF_LEN];
FILE *f = fopen(char_device_file, "rb");
fread(buf, 1, BUF_LEN, f);
fclose(f);

内核模式：

char_device = 
    create_char_device(char_device_name,
        NULL,
        read_func,
        NULL,
        NULL);

int read_func(char *output_buffer, int output_buffer_length, loff_t *offset)
{
    int rc;
    if (*offset == 0)
    {
        spin_lock_irqsave(&lock, flags);

        while (get_available_bytes_to_read() == 0)
        {
            spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
            if (wait_event_interruptible(self->wait_queue, get_available_bytes_to_read() != 0))
            {
                // Got a signal; retry the read
                return -ERESTARTSYS;
            }

            spin_lock_irqsave(&lock, flags);
        }

        rc = copy_to_user(output_buffer, internal_buffer, bytes_to_copy);

        spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
    } 
    else rc = 0;

    return rc;
}

Answer 1

这需要进行相当多的调试，但最终 Tsyvarev 的提示（关于不使用自旋锁调用 copy_to_user 的评论）似乎是原因。

我们的进程有一个后台线程，它偶尔会启动一个新进程 (fork + exec)。当我们禁用此线程时，一切正常。我们最好的理论是，fork 使我们所有的内存页面在写入时复制，所以当我们试图复制到它们时，内核必须做一些使用自旋锁无法完成的工作。希望它至少有一些意义（虽然我猜这只会适用于子进程，而父进程页面将简单地保持可写状态，但谁知道......）。

我们将代码重写为无锁，问题就消失了。

现在我们只需要验证我们的无锁代码在不同架构上确实是安全的。很简单。