在使用Linux中的NVMe驱动程序将数据写入指定的逻辑块地址（LBA）范围时，驱动程序使用copy_from_user从用户空间到内核空间传输数据缓冲区的次数取决于多个因素：

• 数据缓冲区大小：要写入的数据总量。
• 块大小：每个LBA的大小（通常为512字节或4 KB）。
• 最大传输大小：NVMe驱动程序在单次传输中可以处理的最大数据量。这通常受到硬件或驱动程序的限制。

示例计算

假设以下参数：

• 块大小（LBA大小）：4 KB（4096字节）
• 起始LBA：1000
• 结束LBA：2000
• 总LBA数：2000 - 1000 = 1000个LBA
• 总数据大小：1000个LBA * 4 KB = 4000 KB（4 MB）

NVMe驱动程序行为

NVMe驱动程序通常会将超过硬件或驱动程序支持的最大传输大小的大型I/O请求拆分为较小的块。例如，有些驱动程序可能会将传输大小限制为每个I/O操作1 MB。

假设最大传输大小为1 MB，驱动程序将4 MB的请求拆分为四个1 MB的块。

copy_from_user操作

对于每个块，驱动程序需要将数据从用户空间传输到内核空间。copy_from_user函数用于此目的。

根据上述示例：

• 总数据大小：4 MB
• 每次操作的最大传输大小：1 MB

copy_from_user操作的次数为：

操作次数=总数据大小每次操作的最大传输大小\text{操作次数} = \frac{\text{总数据大小}}{\text{每次操作的最大传输大小}}操作次数=每次操作的最大传输大小总数据大小

操作次数=4 MB1 MB=4\text{操作次数} = \frac{4 \text{ MB}}{1 \text{ MB}} = 4操作次数=1 MB4 MB?=4

因此，在此示例中，驱动程序将使用copy_from_user 4次将整个数据缓冲区从用户空间传输到内核空间。

代码示例（简化版）

以下是NVMe驱动程序如何处理copy_from_user操作的简化示例：

#define MAX_TRANSFER_SIZE (1 * 1024 * 1024) // 1 MB

#define LBA_SIZE 4096 // 4 KB

void write_data_to_nvme(void __user *user_buffer, size_t total_size, int starting_lba) {

char *kernel_buffer;

size_t offset = 0;

size_t bytes_to_copy;

int current_lba = starting_lba;

while (offset < total_size) {

bytes_to_copy = min(MAX_TRANSFER_SIZE, total_size - offset);

// Allocate kernel buffer

kernel_buffer = kmalloc(bytes_to_copy, GFP_KERNEL);

if (!kernel_buffer) {

// Handle allocation failure

return;

}

// Copy data from user space to kernel space

if (copy_from_user(kernel_buffer, user_buffer + offset, bytes_to_copy)) {

// Handle copy failure

kfree(kernel_buffer);

return;

}

// Perform NVMe write operation (pseudo-code)

nvme_write(kernel_buffer, bytes_to_copy, current_lba);

// Free kernel buffer

kfree(kernel_buffer);

// Update offset and LBA

offset += bytes_to_copy;

current_lba += bytes_to_copy / LBA_SIZE;

}

}

在这个例子中，假设每次操作的最大传输大小为1 MB，驱动程序将使用copy_from_user 4次来处理4 MB的数据传输。实际的copy_from_user操作次数可能会根据驱动程序的最大传输大小和要写入的总数据量而有所不同。因此这将是nvme驱动的瓶颈来源。如何避免过多在内核空间和用户空间copy数据，是提高驱动性能的方向。