Question

在运行Linux的基于ARM的系统上，我有一个内存映射到物理地址的设备。从所有地址都是虚拟的用户空间程序中，如何从该地址读取内容？

Answer 1

您可以使用mmap(2)系统调用将设备文件映射到用户进程内存。通常，设备文件是物理内存到文件系统的映射。否则，您必须编写一个内核模块来创建这样的文件，或者提供一种将所需内存映射到用户进程的方法。

另一种方法是将/ dev / mem的部分重新映射到用户存储器。

编辑： mmaping / dev / mem的示例（此程序必须能够访问/ dev / mem，例如具有root权限）：

#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;
}

Answer 2

<强> busybox devmem

busybox devmem是一个很小的CLI实用程序，可以映射/dev/mem。

你可以在Ubuntu中使用：sudo apt-get install busybox

获取它

用法：从物理地址0x12345678读取4个字节：

sudo busybox devmem 0x12345678

将0x9abcdef0写入该地址：

sudo busybox devmem 0x12345678 w 0x9abcdef0

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

<强> MAP_SHARED

当mmapping /dev/mem时，您可能想要使用：

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

MAP_SHARED使写入立即转到物理内存，这使得观察更容易，并且对硬件寄存器写入更有意义。

CONFIG_STRICT_DEVMEM和nopat

要使用/dev/mem查看和修改内核v4.9上的常规RAM，您必须先确定：

禁用CONFIG_STRICT_DEVMEM（默认情况下在Ubuntu 17.04上设置）
传递x86

nopat

如果没有这些端口，IO端口仍可正常工作。

另请参阅：mmap of /dev/mem fails with invalid argument for virt_to_phys address, but address is page aligned

缓存刷新

如果您尝试写入RAM而不是寄存器，则CPU可以缓存内存：How to flush the CPU cache for a region of address space in Linux?并且我没有看到一种非常便携/简单的方法来刷新它或标记该区域作为不可缓存的：

因此，可能无法可靠地使用/dev/mem将内存缓冲区传递给设备吗？

不幸的是，在QEMU中无法观察到这一点，因为QEMU不会模拟缓存。

如何测试

现在为有趣的部分。以下是一些很酷的设置：

Userland memory
- 在用户空间流程上分配volatile变量
- 使用/proc/<pid>/maps + /proc/<pid>/pagemap
- 使用devmem修改物理地址的值，并观察用户进程的反应
Kernelland memory
- 使用kmalloc
- 获取virt_to_phys的实际地址并将其传递回userland
- 使用devmem
- 查询内核模块的值
IO mem and QEMU virtual platform device
- 创建具有已知物理寄存器地址的平台设备
- 使用devmem写入寄存器
- 观看printf来自虚拟设备

如何从Linux中的用户空间访问物理地址？

2 个答案: