Come accedere agli indirizzi fisici dallo spazio utente in Linux?

Puoi mappare un file di dispositivo a una memoria di processo utente usando mmap(2) chiamata di sistema. Di solito, i file di dispositivo sono mappature della memoria fisica al file system. Altrimenti, devi scrivere un modulo del kernel che crei tale file o fornisca un modo per mappare la memoria necessaria a un processo utente.

Un altro modo è rimappare parti di /dev/mem in una memoria utente.

Modifica:Esempio di mmaping /dev/mem (questo programma deve avere accesso a /dev/mem, ad esempio avere i diritti di root):

#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;
}

busybox devmem

busybox devmem è una piccola utility CLI che mmaps /dev/mem .

Puoi ottenerlo in Ubuntu con:sudo apt-get install busybox

Utilizzo:legge 4 byte dall'indirizzo fisico 0x12345678 :

sudo busybox devmem 0x12345678

Scrivi 0x9abcdef0 a quell'indirizzo:

sudo busybox devmem 0x12345678 w 0x9abcdef0

Fonte:https://github.com/mirror/busybox/blob/1_27_2/miscutils/devmem.c#L85

mmap MAP_SHARED

Durante la mappatura di /dev/mem , probabilmente vorrai usare:

open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
mmap(..., PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, ...)

MAP_SHARED fa sì che le scritture vadano immediatamente nella memoria fisica, il che rende più facile l'osservazione e ha più senso per le scritture del registro hardware.

CONFIG_STRICT_DEVMEM e nopat

Per usare /dev/mem per visualizzare e modificare la normale RAM sul kernel v4.9, devi pugno:

• disattiva CONFIG_STRICT_DEVMEM (impostato per impostazione predefinita su Ubuntu 17.04)
• passa il nopat opzione della riga di comando del kernel per x86

Le porte IO funzionano ancora senza quelle.

Vedi anche:mmap di /dev/mem fallisce con argomento non valido per l'indirizzo virt_to_phys, ma l'indirizzo è allineato alla pagina

Svuotamento della cache

Se provi a scrivere sulla RAM anziché su un registro, la memoria potrebbe essere memorizzata nella cache dalla CPU:come svuotare la cache della CPU per una regione dello spazio degli indirizzi in Linux? e non vedo un modo molto portatile/semplice per scaricarlo o contrassegnare la regione come non memorizzabile nella cache:

• Come scrivere la memoria dello spazio del kernel (indirizzo fisico) in un file usando O_DIRECT?
• Come svuotare la cache della CPU per una regione dello spazio degli indirizzi in Linux?
• È possibile allocare, nello spazio utente, un blocco di memoria non memorizzabile nella cache su Linux?

Quindi forse /dev/mem non può essere utilizzato in modo affidabile per passare i buffer di memoria ai dispositivi?

Questo purtroppo non può essere osservato in QEMU, poiché QEMU non simula le cache.

Come provarlo

Adesso per la parte divertente. Ecco alcune fantastiche configurazioni:

• Memoria utente
  • allocare volatile variabile su un processo userland
  • ottieni l'indirizzo fisico con /proc/<pid>/maps + /proc/<pid>/pagemap
  • modificare il valore all'indirizzo fisico con devmem e osserva la reazione del processo userland
• Memoria del kernel
  • allocare la memoria del kernel con kmalloc
  • ottieni l'indirizzo fisico con virt_to_phys e passalo di nuovo a userland
  • modifica l'indirizzo fisico con devmem
  • interroga il valore dal modulo del kernel
• IO mem e dispositivo della piattaforma virtuale QEMU
  • creare un dispositivo di piattaforma con indirizzi di registro fisici noti
  • usa devmem scrivere al registro
  • guarda printf escono dal dispositivo virtuale in risposta

Bonus:determina l'indirizzo fisico per un indirizzo virtuale

Esiste qualche API per determinare l'indirizzo fisico dall'indirizzo virtuale in Linux?