在 Linux 中使用 mmap 访问物理地址空间：将正确的参数传递给 mmap

Question

我需要访问和写入 RAM 中的一些物理地址。我在看这个answer 和mmap 的定义。

如果 addr 为 NULL，则内核选择（页面对齐的）地址 创建映射的位置；这是最便携的方法 创建一个新的映射。如果 addr 不为 NULL，则内核采用 它作为关于在哪里放置映射的提示；在 Linux 上，内核 将选择一个附近的页面边界（但总是高于或等于 /proc/sys/vm/mmap_min_addr 指定的值）并尝试创建 那里的映射。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 3) {
        printf("Usage: %s <phys_addr> <offset>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    off_t offset = strtoul(argv[1], NULL, 0);
    size_t len = strtoul(argv[2], NULL, 0);

    // Truncate offset to a multiple of the page size, or mmap will fail.
    size_t pagesize = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    off_t page_base = (offset / pagesize) * pagesize;
    off_t page_offset = offset - page_base;

    int fd = open("/dev/mem", O_SYNC);
    unsigned char *mem = mmap(NULL, page_offset + len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, page_base);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        perror("Can't map memory");
        return -1;
    }

    size_t i;
    for (i = 0; i < len; ++i)
        printf("%02x ", (int)mem[page_offset + i]);

    return 0;
}

为什么 mmap 函数的第一个参数是 NULL ？不应该是page_base 吗？我们希望映射从页面基础开始并延伸到offset。 我必须做类似的事情，我必须从 完全 相同的位置开始将一组值复制到 RAM 中。这不应该是对 mmap 的调用吗：

unsigned char *mem = mmap(page_base, page_offset + len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, page_base);

Answer 1

mmap 不接受物理地址 - 所有这些地址都是虚拟的。第一个参数是一个提示，告诉虚拟地址应该在哪里放置映射。

您不需要虚拟地址和物理地址相同才能在某个物理地址写入。相反，您只需要将物理地址转换为虚拟地址。但是，您需要做的是使用MAP_SHARED，这样您对内存所做的任何更改都将传送到/dev/mem，并且您将没有私人副本。

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如果您真的想要进行身份映射，那么mmap 有一个（或两个）特殊标志，您必须使用 要让它真正起作用，你应该 | 和 MAP_PRIVATE 或 MAP_SHARED。

MAP_FIXED

不要将 addr 解释为提示：将映射准确地放在该地址。 addr 必须适当对齐：对于大多数体系结构，页面大小的倍数就足够了；但是，某些架构可能会施加额外的限制。如果addr指定的内存区域和 len 与任何现有映射的页面重叠，则现有映射的重叠部分将被丢弃。如果指定的地址不能使用，mmap()会失败。

渴望可移植的软件应谨慎使用MAP_FIXED 标志，记住进程内存映射的确切布局允许在内核版本、C 库版本和操作系统版本之间发生显着变化。请仔细阅读 NOTES 中有关此标志的讨论！

这就是 ld.so 用来在预定义地址加载程序的例子

在以后的 Linux 内核中有一个更安全的标志：MAP_FIXED_NOREPLACE，如果存在，它不会驱逐之前的映射，但会返回错误。