如何在不崩溃Linux内核的情况下访问mmaped / dev / mem？

Question

我有一个简单的程序，尝试访问用户空间中的物理内存，内核在其中存储了第一个struct页面。在64位计算机上，此地址为：

• 内核虚拟地址：ffffea0000000000
• 物理地址：0000620000000000

我正在尝试通过用户空间中的mmap访问此物理地址。但是以下代码使内核崩溃。

int *addr;
if ((fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC)) < 0 ) {
    printf("Error opening file. \n");
    close(fd);
    return (-1);
}
/* mmap.  address of first struct page for 64 bit architectures 
 * is 0x0000620000000000.
 */
addr = (int *)mmap(0, num*STRUCT_PAGE_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE,
            fd, 0x0000620000000000);
printf("addr: %p \n",addr);
printf("addr: %d \n",*addr); /* CRASH. */

Answer 1

我想我已经找到了问题-与x86上的/ dev / mem内存映射保护有关。

请参阅此LWN文章：“ x86：通过配置选项引入/ dev / mem限制”
http://lwn.net/Articles/267427/

CONFIG_NONPROMISC_DEVMEM

现在（我在最近的3.2.21内核上对此进行了测试），config选项似乎称为CON​​FIG_STRICT_DEVMEM。

我更改了内核配置：

$ grep DEVMEM .config
# CONFIG_STRICT_DEVMEM is not set
$

当上述prg与 先前的 内核一起运行时，使用CONFIG_STRICT_DEVMEM SET设置：dmesg显示：

[29537.565599] Program a.out tried to access /dev/mem between 1000000->1001000.
[29537.565663] a.out[13575]: segfault at ffffffff ip 080485bd sp bfb8d640 error 4 in a.out[8048000+1000]

这是由于内核保护。

重建内核（使用CONFIG_STRICT_DEVMEM UNSET ）并运行上述prg时：

# ./a.out 
mmap failed: Invalid argument
#

这是因为’offset’参数> 1 MB（在x86上无效）（当时为16MB）。

将mmap偏移量控制在1 MB以内：

# ./a.out 
addr: 0xb7758000
*addr: 138293760 
#

有用！有关详细信息，请参见上面的LWN文章。

在具有PAT支持（页面属性表）的x86体系结构上，内核仍然阻止DRAM区域的映射。内核源代码中提到的原因是：

This check is nedded to avoid cache aliasing when PAT is enabled

此检查将导致与上述错误类似的错误。例如：

Program a.out tried to access /dev/mem between [mem 68200000-68201000].

可以通过禁用PAT来消除此限制。可以通过在启动时将“ nopat”参数添加到内核命令行来禁用PAT。