linux 读取内存颗粒,Linux虚拟内存地址转化成物理内存地址

背景

现代手机这种SOC(system on chip)，因为功耗、Modem等功能soc上集成了很多core,他们还可以是独立的系统在运转。

比如ADSP简介ADSP(Application Digital Signal Processing)就是高通的Hexagon DSP ,就是独立运转的一个core+system。这样做不仅可以使用soc上的专用核处理专业的事情，比如上面说的ADSP就可以处理音频解码，当然它的DSP特性还可以处理sensor融合算法，比起通用处理器(cortex a72 a53 a17 a9 a8这些核)处理效率更高，更省电。

当然出于成本因素我们不会为它单独焊上一个内存颗粒，它共享了主存的一部分，比如从地址0xc0000000 - 0xc0100000 1MB的空间，此时内核(Linux运行在通用处理器上)将不再触碰这块内存。

但是多核共享同一个地址空间也有个弊端，就是如果程序有问题(野指针，数组越界)可能会写别的core管理的内存空间，这样给我们带来的问题就是程序的值莫名其妙的被改变了。我们为了排查这种问题，才考虑把应用程序的虚拟地址转化为物理地址，进行print debug以便于统一分析。

实现

kernel 在2.6.25的时候加入了这样一个功能/proc/self/pagemap 也就是在每个进程的/proc里面都有一个pagemap通过读取里面的内容就可以算出当前虚拟地址对应的物理页，然后加入page_offset就可以知道当前虚拟地址对应的物理地址。

pagemap需要你的应用有root权限才能使用。 #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include // 参考 // https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/pagemap.txt #define page_map_file "/proc/self/pagemap" #define PFN_MASK ((((uint64_t)1)<<55)-1) #define PFN_PRESENT_FLAG (((uint64_t)1)<<63) int mem_addr_vir2phy(unsigned long vir, unsigned long *phy) { int fd; int page_size=getpagesize(); unsigned long vir_page_idx = vir/page_size; unsigned long pfn_item_offset = vir_page_idx*sizeof(uint64_t); uint64_t pfn_item; fd = open(page_map_file, O_RDONLY); if (fd<0) { fprintf(stderr, "open %s failed", page_map_file); return -1; } if ((off_t)-1 == lseek(fd, pfn_item_offset, SEEK_SET)) { fprintf(stderr, "lseek %s failed", page_map_file); return -1; } if (sizeof(uint64_t) != read(fd, &pfn_item, sizeof(uint64_t))) { fprintf(stderr, "read %s failed", page_map_file); return -1; } if (0==(pfn_item & PFN_PRESENT_FLAG)) { fprintf(stderr, "page is not present"); return -1; } *phy = (pfn_item & PFN_MASK)*page_size + vir % page_size; return 0; } int main(int argc, char* argv[]) { unsigned long a = 0xffbbccaa; unsigned long vir = reinterpret_cast(&a); unsigned long phy = 0; fprintf(stderr, "sizeof(unsigned long):%lu, sizeof(unsigned long*):%lu

", sizeof(unsigned long), sizeof(unsigned long*)); mem_addr_vir2phy(vir, &phy); fprintf(stderr, "1 vir:0x%lx, phy: 0x%lx getchar to continue

", vir, phy); getchar(); a = 0x11111111; fprintf(stderr, "2 vir:0x%lx, phy: 0x%lx getchar to continue

", vir, phy); getchar(); fprintf(stderr, "3 vir:0x%lx, phy: 0x%lx a:0x%lx

", vir, phy, a); }

如何验证

你需要开启kernel如下模块

CONFIG_DEVMEM=y

关闭如下模块

CONFIG_STRICT_DEVMEM=n

一般的Android 都有/system/bin/r(源码在system/core/toolbox/r.c)这个命令，这个命令类似devmem之类的嵌入式工具，通过/dev/mem(物理内存)mmap来读取物理内存的值，当然你也可以修改该地址的值

上面的例子他们通过getchar() 阻止程序的运行，以便你有足够的时间来敲/system/bin/r命令和参数

命令用法，上面的例子我们取了一个栈上变量的虚拟地址，转换成物理地址。然后你就可以通过/system/bin/r来读取和修改这个地址的值了。