尽管来自非特权模式，但 mmap'ing /dev/mem 如何工作？

Question

就我的理解而言，用户空间程序以非特权模式运行，因此无法直接访问内存或 I/O。

那么当我们在用户空间程序中映射 /dev/mem 时，我们究竟如何直接访问内存或 I/O 位置呢？

例如：

int fd = 0;
u8 leds = 0;
fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC);
leds = (u8 *)mmap(0, getpagesize(), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0x80840000);

这是一种在嵌入式设备中非常常用的 hack。

现在leds可以动态使用该变量来访问可能存在于 0x80840000 处的任何设备。

我们将不再使用任何系统调用来访问该地址。

甚至像

leds[0x20] = val;

会工作。

但是特权操作，例如直接从 I/O 地址读/写，应该只有通过系统调用将处理器置于特权模式才能实现。

Answer 1

允许/dev/mem非特权进程访问确实是一个安全问题，不应被允许。

在我的系统上，ls -l /dev/mem看起来像这样：

crw-r----- 1 root kmem 1, 1 Sep  8 10:12 /dev/mem

所以root可以读和写，kmem组的成员（碰巧没有）可以读但不能写，其他人根本无法打开它。所以这应该是安全的。

如果你/dev/mem和我一样，你的非特权进程甚至根本无法打开文件，更不用说mmap它了。

检查/dev/mem系统上的权限以确保它们是安全的！

TL;DR 非特权进程*没有*直接访问系统资源，但是当这些资源映射到它们的虚拟地址空间时**可以**这样做。访问其堆栈/堆/rodata/任何内容和访问内核内存之间没有区别——它们最终都访问实际的物理内存，而后一种情况恰好在程序的控制之下。 (2认同)

Answer 2

用户进程（无论是作为 root 还是非特权用户运行）可见的地址是虚拟地址，它由 MMU 通过页表映射到物理地址。设置页表是一项特权操作，只能由内核代码执行；但是，一旦设置了页表，就允许在用户模式下访问内存。

具体来说，您的代码用于mmap请求内核设置页表以允许访问给定范围的物理内存。内核检查进程的权限（它具有读/写访问权限/dev/mem）并设置页表以允许它访问物理内存。