Linux でユーザー空間から物理アドレスにアクセスするには?

mmap(2) を使用して、デバイスファイルをユーザープロセスメモリにマップできます。システムコール。通常、デバイスファイルはファイルシステムへの物理メモリのマッピングです。それ以外の場合は、そのようなファイルを作成するか、必要なメモリをユーザープロセスにマップする方法を提供するカーネルモジュールを作成する必要があります。

もう 1 つの方法は、/dev/mem の一部をユーザーメモリに再マッピングすることです。

編集:mmaping /dev/mem の例 (このプログラムには /dev/mem へのアクセス権が必要です。たとえば、root 権限が必要です):

#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 /dev/mem を mmap する小さな CLI ユーティリティです。 .

Ubuntu で次のように取得できます:sudo apt-get install busybox

使用法:物理アドレス 0x12345678 から 4 バイトを読み取る :

sudo busybox devmem 0x12345678

0x9abcdef0 と書くそのアドレスに:

sudo busybox devmem 0x12345678 w 0x9abcdef0

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

mmap MAP_SHARED

/dev/mem を mmap する場合、おそらく使用したい:

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

MAP_SHARED これにより、書き込みがすぐに物理メモリに送られるため、監視が容易になり、ハードウェアレジスタの書き込みがより適切になります。

CONFIG_STRICT_DEVMEM と nopat

/dev/mem を使用するにはカーネル v4.9 で通常の RAM を表示および変更するには、次のことを行う必要があります:

CONFIG_STRICT_DEVMEM を無効にする (Ubuntu 17.04 ではデフォルトで設定されています)
nopat を渡します x86 のカーネルコマンドラインオプション

IO ポートはそれらがなくても機能します。

参照:/dev/mem の mmap は virt_to_phys アドレスの無効な引数で失敗しますが、アドレスはページに合わせられます

キャッシュのフラッシュ

レジスタの代わりに RAM に書き込もうとすると、メモリが CPU によってキャッシュされる可能性があります:Linux でアドレス空間の領域の CPU キャッシュをフラッシュする方法は?そして、それをフラッシュしたり、領域をキャッシュ不可としてマークしたりするための非常にポータブルで簡単な方法がわかりません:

O_DIRECT を使用してカーネル空間メモリ (物理アドレス) をファイルに書き込む方法
Linux でアドレス空間の領域の CPU キャッシュをフラッシュする方法
Linux でキャッシュ不可のメモリブロックをユーザー空間に割り当てることはできますか?

だから多分 /dev/mem メモリバッファをデバイスに渡すために確実に使用できませんか?

残念ながら、QEMU はキャッシュをシミュレートしないため、これは QEMU では観察できません。

テスト方法

さて、楽しい部分です。ここにいくつかのクールな設定があります:

ユーザーランドの記憶
- volatile を割り当てるユーザーランドプロセスの変数
- /proc/<pid>/maps で物理アドレスを取得 + /proc/<pid>/pagemap
- 物理アドレスの値を devmem で変更します、そしてユーザーランドのプロセスが反応するのを見てください
カーネルランドメモリ
- kmalloc でカーネルメモリを割り当てます
- virt_to_phys で物理アドレスを取得ユーザーランドに戻す
- 物理アドレスを devmem で変更します
- カーネルモジュールから値をクエリ
IO メモリと QEMU 仮想プラットフォームデバイス
- 既知の物理レジスタアドレスを使用してプラットフォームデバイスを作成する
- devmem を使用レジスターに書き込む
- printf を見る s が応答して仮想デバイスから出てきます

おまけ:仮想アドレスの物理アドレスを決定

Linux で仮想アドレスから物理アドレスを決定する API はありますか?