对于arm Linux，用户空间的线程可以访问内核空间的虚拟地址吗？答案

【问题标题】：For arm Linux, could threads in user space access virtual address of Kernel space?对于arm Linux，用户空间的线程可以访问内核空间的虚拟地址吗？
【发布时间】：2012-07-01 16:59:21
【问题描述】：

虚拟内存分为两部分。传统上，0~3GB 用于用户空间，3GB~4GB 用于内核空间。

我的问题：

用户空间的线程可以访问内核空间的内存吗？

对于ARM datasheet，访问属性由域访问控制寄存器负责。但是在内核源代码中，用户空间虚拟内存的页表项中的域值与内核空间的页表项相同。

【问题讨论】：

我得到了答案。访问权限管理仍然依赖于页表条目和域访问控制寄存器中的域和AP字段。在 2.6.38 之前，启动代码通过 DOMAIN_MANAGER 初始化 DOMAIN_USER。但是在 early_trap_init 中，系统会将 DOMAIN_USER 修改为 DOMAIN_CLIENT。而当域属性为DOMAIN_CLIENT 时，Page 表项中的AP 字段将生效。感谢以下答案。

标签： linux linux-kernel arm

【解决方案1】：

事实上，您的应用程序可能会访问页面 0xFFFF0000，因为它包含 swi-handler 和几个其他用户空间助手。所以不，3/1 分割没什么神奇的，内核很容易管理。

通常内核会将所有超过 3GB 的内存设置为只能由内核域本身访问。如果驱动程序需要在用户和内核空间之间共享内存，它通常会提供一个 mmap 接口，然后创建一个别名映射，因此您有两个虚拟地址用于同一个物理地址。这只适用于 VIPT-Cache 系统或大量仔细的显式缓存刷新。如果您不希望这样，您可以破解内核以使用户空间可以访问 3G 拆分之上的一块内存。但随后所有用户空间应用程序将共享此内存。我为 armv5 系统上的特殊应用程序做过一次。

【讨论】：

感谢您的回答。我同意。你说，3GB以上的虚拟地址只能kernel-domain自己访问，user-domainblocked我>。能否简单介绍一下如何实现？
我得到了答案。谢谢。

【解决方案2】：

用户空间代码获取内核内存？唯一允许这样做的内核是 DOS 及其古老的朋友。但回到问题上来，看看这个示例 C 代码：

char c=42;
*c=42;

我们取一个字节（char）并为其分配数值 42。然后我们取消引用这个非指针，它可能会尝试访问虚拟内存的第 42 个字节，它几乎绝对不是你的内存，而且，为了这个例子，内核内存。猜猜当你运行它时会发生什么（如果你设法将编译器放在枪口下）：

Segmentation fault

Linux 与任何现代操作系统一样具有内存保护功能。如果您尝试访问另一个进程的内存，您的进程将在它可以做任何事情之前被终止（虽然我不太确定调试器会发生其他事情）。即使该内存是另一个 Userland 进程的内存，您仍然会被终止。我几乎可以肯定root 程序无法访问其他程序内存或内核内存。访问内核内存的唯一方法是成为内核的一部分，或者间接通过内核的合作。

【讨论】：

足够特权的用户空间可以在 Linux（如果已配置）上打开 /dev/kmem，这是内核虚拟内存 ;-)
@ehemient：真的吗？但是足够的特权仍然不意味着它是可写的，对吧？还是“足够特权”只是以root 运行？
如果内核配置了CONFIG_DEVKMEM=y并且没有LSM（如SELinux）阻塞访问，则具有CAP_SYS_RAWIO（root具有所有功能，并且可以授予其他进程）足以读写/dev/kmem。曾几何时，这就是模块加载的工作方式，但现在已经不是这样了。
@ehemient：真的吗？奇怪。但是，如果您在测试中使用 root 访问权限尝试渗透内核，那么您可能做错了什么。
也有共享用户和内核空间内存的API，如packet-mmap，这些通常将内核空间mmap到用户空间，使用相同的物理地址，但不同的虚拟地址。当前没有允许共享相同物理地址和虚拟地址的内核接口。但是你可以（我已经做到了）创建所有用户空间进程都可以访问的内核内存。这是一种非常 hacky 和特定于架构的方法，但它是在受限环境中的特殊应用程序（共享内存而没有 VIVT-DCache 引入的别名问题）所需要的。