从用户空间访问物理地址

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，我如何从这个地址读取内容？

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，你必须编写一个内核模块来创build这样的文件，或者提供一种将需要的内存映射到用户进程的方法。

另一种方法是将部分/ dev / mem重新映射到用户内存。

编辑：mmaping / dev / mem的例子（这个程序必须有权访问/ dev / mem，例如拥有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

busybox devmem

busybox devmem是mmaps /dev/mem一个小CLI工具。

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

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

MAP_SHARED

在映射/dev/mem ，您可能想要使用：

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

MAP_SHARED使得写操作立即进入物理内存，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在内核v4.9上查看和修改常规RAM，您必须：

• 禁用CONFIG_STRICT_DEVMEM （在Ubuntu 17.04上默认设置）
• 通过x86的nopat内核命令行选项

IO端口仍然没有这些工作。

另请参见： / dev / mem的mmap失败，virt_to_phys地址的参数无效，但地址是页面alignment的

caching刷新

如果您尝试写入RAM而不是寄存器，内存可能会被CPUcaching ： 如何在Linux中刷新CPUcaching区域的地址空间？ 我没有看到一个非常简便的方式来刷新它，或者将该区域标记为不可caching：

• 如何在Linux中刷新CPUcaching区域的地址空间？
• 是否有可能在用户空间分配Linux上的不可caching的内存块？

那么可能/dev/mem不能被可靠地用来传递内存缓冲区到设备？

QEMU不能观察到这一点，因为QEMU不模拟caching。

如何testing出来

现在的乐趣的一部分。 这里有一些很酷的设置：

• 用户级内存
  • 在用户级进程中分配volatilevariables
  • 用/proc/<pid>/maps + /proc/<pid>/pagemap获取物理地址
  • 用devmem2的物理地址，并观察用户态进程反应：
• Kernelland记忆
  • 用kmalloc分配内核内存
  • 使用virt_to_phys获取物理地址并将其传递回userland
  • 用devmem2修改物理地址
  • 查询内核模块的值
• IO mem和QEMU虚拟平台设备
  • 创build具有已知物理寄存器地址的平台设备
  • 使用devmem2写入寄存器
  • 观看printf来响应虚拟设备