Linux下使用mmap指定虚拟地址映射及其风险分析

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问题:

在linux下调用mmap可以要求内核从指定的虚拟地址去做map吗?如果指定的虚拟地址被使用了会怎么样?

回答:

在 Linux 下调用 mmap 可以要求内核从指定的虚拟地址进行映射。你可以通过设置 mmap 函数的 addr 参数来指定这个虚拟地址,并且需要在 flags 参数中包含 MAP_FIXED 标志。

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
  • addr:你希望映射的起始虚拟地址。
  • length:映射的长度。
  • prot:内存保护标志,如 PROT_READPROT_WRITE 等。
  • flags:映射标志,如 MAP_SHAREDMAP_PRIVATE,以及 MAP_FIXED
  • fd:文件描述符。
  • offset:文件偏移量。

当你使用 MAP_FIXED 标志时,内核会强制在你指定的虚拟地址进行映射。如果指定的虚拟地址已经被使用,内核会覆盖现有的映射。这可能会导致程序崩溃或其他未定义行为,因为覆盖现有的映射可能会破坏程序的正常运行。

如果你不使用 MAP_FIXED 标志,内核会将 addr 参数视为一个提示,并尝试在接近这个地址的地方进行映射,但不会强制使用这个地址。如果指定的地址已经被使用,内核会选择一个其他的合适地址进行映射。

示例代码:

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

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    size_t length = 4096; // 映射长度
    void *addr = (void *)0x40000000; // 指定的虚拟地址

    void *mapped = mmap(addr, length, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_FIXED, fd, 0);
    if (mapped == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        close(fd);
        return 1;
    }

    printf("Mapped address: %p\n", mapped);

    // 使用映射的内存...

    munmap(mapped, length);
    close(fd);
    return 0;
}

在这个示例中,如果 0x40000000 地址已经被使用,mmap 调用将覆盖现有的映射。如果你不希望覆盖现有的映射,可以去掉 MAP_FIXED 标志,这样内核会选择一个合适的地址进行