Linux读写物理内存
来源：互联网 发布：邮箱数据迁移 编辑：程序博客网 时间：2024/04/27 23:23
一、基础知识
1．打开设备文件： mem是一个字符设备文件，是计算机主存的一个映像。通常只有root用户对其有读写权限。因此只有root用户能进行这些操作。 如果要打开设备文件/dev/mem，需要系统调用open()函数，作用是打开一个文件或设备，其函数原型为： int open(const char *path, int flags); 返回值：如果操作成功则返回一个文件描述符，否则返回－1 形 参： path 被打开文件的路径即文件名描述。 flags 文件的访问模式描述,可常用的选项见下: O_RDONLY 只读方式 O_WRONLY 只写方式 O_RDWR 可读写方式 说 明：此函数用于打开文件或者设备 头文件：#include <fcntl.h> #include <stat.h> 定义在/usr/include/fcntl.h中2．读取内存映像： 内存映像其实在内存中创建一个与外存中文件完全相同的映像。用户可以将整个文件映射到内存中，也可以将文件的一部分映射到内存中。 使用操作内存的方法对文件进行操作。系统会将内存映像文件所做的改动反映到真实文件中去。 在内存映像I/O的实现过程中需要用到一些系统调用： 首先是创建内存映像文件的系统调用mmap()函数，其函数原型为： void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset); 返回值：成功时，返回值为指向内存映像起始地址的指针，当调用失败时，返回值为-1 形 参： start 一个void指针，表示希望将文件映射到此指针指向的位置，通常为NULL。 length 定义内存映像文件所占用的内存空间大小，以字节计。 prot 内存映像文件的安全属性，注意和open函数中的flags属性保持一致。它的可使用的选项如下： Flags 含义 PROT_EXEC 被映像内存可能含义机器码，可被执行 PROT_NONE 映像内存不允许访问 PROT_READ 映像内存可读 PROT_WRITE 映像内存可写 flags 内存映像的标志，选项如下： Flags 含义 MAP_FIXED 指定映射起始地址，如果由start和len指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。 如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。 MAP_SHARED 与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。 直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。 MAP_PRIVATE 建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。 这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。 MAP_NORESERVE 不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。 当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。 MAP_LOCKED 锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。 MAP_GROWSDOWN 用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。 MAP_ANONYMOUS 匿名映射，映射区不与任何文件关联。 MAP_ANON MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。 MAP_FILE 兼容标志，被忽略。 MAP_32BIT 将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。 当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。 MAP_POPULATE 为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。 MAP_NONBLOCK 仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。 fd 要映射的文件的描述符。 offset 所映射的数据内容 距离文件头的偏移量。 说 明：此函数用于将一个文件或它的一部分映射到内存中。 头文件：#include <sys/mman.h> #include <sys/types.h> 函数定义在/usr/include/sys/mman.h3．撤销内存映像的修改 另外我们使用完内存映像文件后，要用系统调用函数munmap()函数来撤销，其函数原型为： int munmap(void *start, size_t length); 返回值：成功时，返回值为0；调用失败时返回值为 -1，并将errno设置为相应值。 形 参： start 要撤销的内存映像文件的起始地址。 length 要撤销的内存映像文件的大小。 说 明：当进程结束或利用exec相关函数来执行其他程序时，映射内存会自动解除，但关闭对应的文件描述词时不会解除映射。 头文件：#include <sys/mman.h>4．将内存映像的改动保存到外存中 最后，如果我们要将内存映像的改动保存到外存中，还需要系统调用msync()函数，其函数原型为： int msync(const void *start,size_t length,int flags); 返回值：成功时，返回值为0；调用失败时返回值为 -1，并将errno设置为相应值。 形 参： start 要保存到外存的那些源文件的起始地址。 length 表示内存映像文件的大小。 flags 设置了函数的相应操作，其具体选项如下： Flags 含义 MS_ASYNC 调用一个写操作并返回 MS_INVALIDATE 映像到相同文件的内存映像数据更新 MS_SYNC 完成写操作后函数返回 说 明：进程在映射空间的对共享内容的改变并不直接写回到磁盘文件中，往往在调用munmap()后才执行该操作。 可以通过调用msync()函数来实现磁盘文件内容与共享内存区中的内容一致,即同步操作。 头文件：#include <sys/mman.h>5．通过/dev/mem设备文件和mmap系统调用，可以将线性地址描述的物理内存映射到进程的地址空间，然后就可以直接访问这段内存了。
二、一个例子
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/mman.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main (int args, char* arg[]){ int i; int fd; char* mem; char *buff = "HELLO"; //open /dev/mem with read and write mode if((fd = open ("/dev/mem", O_RDWR)) < 0) { perror ("open error"); return -1; } //map physical memory 0-10 bytes mem = mmap (0, 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if (mem == MAP_FAILED) { perror ("mmap error:"); return 1; } //Read old value for (i = 0; i < 5; i++) { printf("\nold mem[%d]:%d", i, mem[i]); } printf(The value is 0x%x\n, *((int *)mem)); //write memory memcpy(mem, buff, 5); //Read new value for (i = 0; i<5 ; i++) { printf("\nnew mem[%d]:%c", i, mem[i]); } printf("\n"); munmap (mem, 10); //destroy map memory close (fd); //close file return 0;}
