Wie kann man auf mmaped/dev/mem zugreifen, ohne den Linux-Kernel zu beschädigen?

Question

Ich habe ein einfaches Programm, das versucht, auf den physischen Speicher im Benutzerbereich zuzugreifen, wo der Kernel die erste Strukturseite speichert. Auf einer 64-Bit-Maschine ist diese Adresse:

• virtuelle Kernel-Adresse: ffffea0000000000
• physikalische Adresse: 0000620000000000

ich diese physikalische Adresse durch mmap im User-Space zugreifen versuchen. Aber der folgende Code stürzt den Kernel ab.

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

Ich denke, ich habe das Problem gefunden - es ist mit/Dev/Mem Memory Mapping-Schutz auf dem x86 zu tun.

Pl beziehen sich auf diese LWN Artikel: "x86: Einführung/dev/mem Einschränkungen mit einer Konfigurationsoption" http://lwn.net/Articles/267427/

CONFIG_NONPROMISC_DEVMEM

Now (Getestet habe ich diese auf einem aktuellen 3.2.21 Kernel) scheint die Konfigurationsoption CONFIG_STRICT_DEVMEM zu heißen.

ich meine Kernel-Konfiguration geändert:

$ grep DEVMEM .config 
# CONFIG_STRICT_DEVMEM is not set 
$ 

Wenn die oben prg mit dem vorherigen Kernel ausgeführt wurde, mit CONFIG_STRICT_DEVMEM SET: dmesg zeigt:

[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] 

Dies wegen der ist Kernelschutz ..

Wenn der Kernel neu erstellt wurde (mit dem CONFIG_STRICT_DEVMEM UNSET) und die oben prg ausgeführt wurde:

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

Dies liegt daran, die 'Offset' Parameter> 1 MB (ungültig auf x86) (es war 16MB).

Nach dem Mmap machen Offset innerhalb von 1 MB sein:

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

Es funktioniert! Siehe den obigen LWN Artikel für Details.

Auf x86-Architekturen mit PAT-Unterstützung (Page Attribute Table) verhindert der Kernel weiterhin die Zuordnung von DRAM-Bereichen. Der Grund dafür, wie in den kernel source erwähnt ist:

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

Diese Prüfung einen ähnlichen Fehler, der die oben erwähnte verursachen. Beispiel:

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

Diese Einschränkung kann durch Deaktivieren von PAT aufgehoben werden. PAT kann deaktiviert werden, indem das "nopat" -Argument während der Boot-Zeit zur Kernel-Befehlszeile hinzugefügt wird.

Answer 2

Auf x86-Architekturen mit PAT-Unterstützung (Page-Attributtabelle) kann der Kernel das Mapping von DRAM-Regionen verhindern (auch wenn er kompiliert wird, ohne CONFIG_NONPROMISC_DEVMEM zu setzen).

Der Grund dafür, wie in den kernel source erwähnt ist:

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

Diese Prüfung ein ähnlicher Fehler verursachen wird in dmesg wie die oben oben in Kaiwan Antwort erwähnt erscheinen. Beispiel:

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

Diese Einschränkung kann durch Deaktivieren von PAT aufgehoben werden.

PAT kann durch Hinzufügen des nopat-Arguments zur Kernel-Befehlszeile beim Booten deaktiviert werden.