mmap内存由其他内存支持?

一般情况-无法控制第一次映射

/proc/[PID]/pagemap + /dev/mem

我能想到的唯一办法 不进行任何复制 是通过手动打开和检查 /proc/[PID]/pagemap 获取要“别名”的页面对应的物理页面的页面帧号,然后打开并映射 /dev/mem 在相应的偏移处。虽然这在理论上可行,但它需要root权限,而且最有可能 不 在任何合理的Linux发行版上都是可能的,因为内核通常配置为 CONFIG_STRICT_DEVMEM=y 这对使用施加了严格的限制 /dev/mem 例如,在x86上,它不允许从 /dev/mem (仅允许读取内存映射的PCI区域)。请注意,为了使此功能正常工作,需要锁定您想要“别名”的页面以将其保存在RAM中。

无论如何,这里有一个例子,说明这将如何工作 如果 你能够/愿意这样做(我在这里假设x86 64位):

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

/* Get the physical address of an existing virtual memory page and map it. */

int main(void) {
    FILE *fp;
    char *endp;
    unsigned long addr, info, physaddr, val;
    long off;
    int fd;
    void *mem;
    void *orig_mem;

    // Suppose that this is the existing page you want to "alias"
    orig_mem = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE, -1, 0);
    if (orig_mem == MAP_FAILED) {
        perror("mmap orig_mem failed");
        return 1;
    }

    // Write a dummy value just for testing
    *(unsigned long *)orig_mem = 0x1122334455667788UL;

    // Lock the page to prevent it from being swapped out
    if (mlock(orig_mem, 0x1000)) {
        perror("mlock orig_mem failed");
        return 1;
    }

    fp = fopen("/proc/self/pagemap", "rb");
    if (!fp) {
        perror("Failed to open \"/proc/self/pagemap\"");
        return 1;
    }

    addr = (unsigned long)orig_mem;
    off  = addr / 0x1000 * 8;

    if (fseek(fp, off, SEEK_SET)) {
        perror("fseek failed");
        return 1;
    }

    // Get its information from /proc/self/pagemap
    if (fread(&info, sizeof(info), 1, fp) != 1) {
        perror("fread failed");
        return 1;
    }

    physaddr = (info & ((1UL << 55) - 1)) << 12;

    printf("Value: %016lx\n", info);
    printf("Physical address: 0x%016lx\n", physaddr);

    // Ensure page is in RAM, should be true since it was mlock'd
    if (!(info & (1UL << 63))) {
        fputs("Page is not in RAM? Strange! Aborting.\n", stderr);
        return 1;
    }

    fd = open("/dev/mem", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open(\"/dev/mem\") failed");
        return 1;
    }

    mem = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, fd, physaddr);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        perror("Failed to mmap \"/dev/mem\"");
        return 1;
    }

    // Now `mem` is effecively referring to the same physical page that
    // `orig_mem` refers to.

    // Try reading 8 bytes (note: this will just return 0 if
    // CONFIG_STRICT_DEVMEM=y).
    val = *(unsigned long *)mem;

    printf("Read 8 bytes at physaddr 0x%016lx: %016lx\n", physaddr, val);

    return 0;
}

userfaultfd(2)

除了我上面描述的,AFAIK没有一种方法可以在不复制的情况下从用户空间中做你想做的事情。也就是说,没有一种方法可以简单地告诉内核“将第二个虚拟地址映射到现有地址的同一内存中”。但是,您可以通过注册用户空间处理程序来处理页面错误 userfaultfd(2) 系统调用和 ioctl_userfaultfd(2) ,我认为这是你最好的投篮。

整个机制类似于内核对真实内存页的处理,只是故障由用户定义的用户空间处理程序线程处理。这仍然是一个实际的副本,但对故障线程来说是原子性的,并为您提供了更多的控制。一般来说,它也可能表现得更好,因为复制是由您控制的,因此只能完成 如果/何时 需要(即在第一次读取故障时),而在正常情况下 mmap +复制你 总是 无论页面以后是否会被访问,都要进行复制。

手册页中有一个很好的示例程序 用户错误fd(2) 我在上面链接了它,所以我不打算复制粘贴到这里。它处理一个或多个页面,应该让您了解整个API。

更简单的案例-对第一个映射的控制

如果你 做 控制您想要“别名”的第一个映射,然后您可以简单地创建一个共享映射。你要找的是 memfd_create(2) 。您可以使用它创建一个匿名文件,然后可以 mmap 使用不同权限多次执行。

这里有一个简单的例子:

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>

int main(void) {
        int memfd;
        void *mem_ro, *mem_rw;

        // Create a memfd
        memfd = memfd_create("something", 0);
        if (memfd == -1) {
                perror("memfd_create failed");
                return 1;
        }

        // Give the file a size, otherwise reading/writing will fail
        if (ftruncate(memfd, 0x1000) == -1) {
                perror("ftruncate failed");
                return 1;
        }

        // Map the fd as read only and private
        mem_ro = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ, MAP_PRIVATE, memfd, 0);
        if (mem_ro == MAP_FAILED) {
                perror("mmap failed");
                return 1;
        }

        // Map the fd as read/write and shared (shared is needed if we want
        // write operations to be propagated to the other mappings)
        mem_rw = mmap(NULL, 0x1000, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, memfd, 0);
        if (mem_rw == MAP_FAILED) {
                perror("mmap failed");
                return 1;
        }

        printf("ro mapping @ %p\n", mem_ro);
        printf("rw mapping @ %p\n", mem_rw);

        // This write can now be read from both mem_ro and mem_rw
        *(char *)mem_rw = 123;

        // Test reading
        printf("read from ro mapping: %d\n", *(char *)mem_ro);
        printf("read from rw mapping: %d\n", *(char *)mem_rw);

        return 0;
}