linux - 如何从 Linux 中的用户空间访问物理地址？

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，我如何从该地址读取内容？

Answer 1

busybox devmem

busybox devmem 是一个用于映射 /dev/mem 的小型 CLI 实用程序。

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

用法:从物理地址0x12345678中读取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

mmap MAP_SHARED

在映射 /dev/mem 时，您可能希望使用:

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

MAP_SHARED 使写入立即进入物理内存，这样更容易观察，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，您必须拳头:

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

没有这些，IO 端口仍然可以工作。

参见: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，则内存可能会被 CPU 缓存: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将该区域标记为不可缓存:

• How to write kernel space memory (physical address) to a file using O_DIRECT?
• How to flush the CPU cache for a region of address space in Linux?
• Is it possible to allocate, in user space, a non cacheable block of memory on Linux?

那么可能无法可靠地使用 /dev/mem 将内存缓冲区传递给设备？

很遗憾，这在 QEMU 中无法观察到，因为 QEMU 不模拟缓存。

如何测试它

现在是有趣的部分。以下是一些很酷的设置:

• Userland memory
  • 在用户态进程上分配 volatile 变量
  • 使用 /proc/<pid>/maps + /proc/<pid>/pagemap 获取物理地址
  • 用 devmem 修改物理地址的值，观察用户态进程的 react
• Kernelland memory
  • 使用 kmalloc 分配内核内存
  • 使用 virt_to_phys 获取物理地址并将其传回用户区
  • 用devmem修改物理地址
  • 从内核模块查询值
• 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 响应从虚拟设备中出来

奖励:确定虚拟地址的物理地址

Is there any API for determining the physical address from virtual address in Linux?