虚拟 转 物理地址  virt_to_phys( *addr );
物理 转 虚拟地址  phys_to_virt( *addr );

如：

    unsigned long pProtectVA;
    phys_addr_t ProtectPA;

    gM4U_ProtectVA = pProtectVA;
    ProtectPA = virt_to_phys((void *)pProtectVA);

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Linux内核里提供的/dev/mem驱动，为我们读写内存物理地址，提供了一个渠道。下面讲述2种利用mem设备文件进行物理地址读写的方法，一种是设备驱动的方法，另一种是系统调用的方法。

首先我们看下mem这个设备文件，/dev/mem是linux下的一个字符设备，源文件是~/drivers/char/mem.c，这个设备文件是专门用来读写物理地址用的。里面的内容是所有物理内存的地址以及内容信息。通常只有root用户对其有读写权限。

1.设备驱动的方法

下面是mem.c文件里定义的file_operations结构，提供了llseek，read，write，mmap以及open等方法。

因此我们可以通过一般驱动的使用方法，将内存完全当作一个设备来对对待。应用程序如下：

执行结果如下：将内存最开始10个字节的内容进行替换。

2.系统调用的方法

细心的你可能会发现，既然你前面说了这个文件里存放的就是内存的地址及内容信息，那我可不可以直接查看到呢，答案是：可以的。linux内核的开发者为我 们提供了一个命令hexedit，通过它就可以将/dev/mem的内容显示出来（如果你使用cat /dev/mem将会看到乱码），执行hexedit /dev/mem的结果如下：

从上图可见，最左边显示的是地址，接下来24列显示的是各内存字节单元内容的ASCII码信息，最右边显示的是对应的字符信息。让人欣慰的是，这个文件可 以直接修改，按下tab键进入修改模式，修改过程中修改内容会以粗体显示，按下F2保存后粗体消失。上面的butterfly就是通过这种方式修改的。

既然内存的地址以及内容信息全部被保存在mem这个设备文件里，那么我们可以想到通过另外一种方式来实现对物理地址的读写了。那就是将mem设备文件和 mmap系统调用结合起来使用，将文件里的物理内存地址映射到进程的地址空间，从而实现对内存物理地址的读写。下面谈一下mmap系统调用。

mmap的函数原型为：void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset)，该函数定义在/usr/include/sys/mman.h中，使用时要包含：#include<sys /mman.h>，mmap()用来将某个文件中的内容映射到进程的地址空间，对该空间的存取即是对该文件内容的读写。参数说明如下：

start:指向欲映射到的地址空间的起始地址，通常设为null或者0.表示让系统融自动选定地址，映射成功后该地址会返回。

length:表示映射的文件内容的大小，以字节为单位。

prot:表示映射区域的保护方式，有如下四种组合：
--PROT_EXEC 映射区域可执行 ,
--PROT_READ 映射区域可读 ,
--PROT_WRITE 映射区域可写,
--PROT_NONE 映射区域不能被访问

flags:映射区域的一些特性，主要有：
--MAP_FIXED 如果映射不成功则出错返回,
--MAP_SHARED 对映射区域的写入数据会写回到原来的文件
--MAP_PRIVATE 对映射区域的写入数据不会写回原来的文件
--MAP_ANONYMOUS
--MAP_DENYWRITE 只允许对映射区域的写入操作，其他对文件直接写入的操作将被拒绝
--MAP_LOCKED 锁定映射区域

在调用mmap()时，必须要指定MAP_SHARED或MAP_PRIVATE。

fd:open()返回的文件描述符。
offset:为被映射文件的偏移量，表示从文件的哪个地方开始映射，一般设置为0，表示从文件的最开始位置开始映射。offset必须是分页大小（4096字节）的整数倍。

应用程序如下：

程序执行结果如下：

“/dev/mem是个很好玩的东西，你竟然可以直接访问物理内存。这在Linux下简直是太神奇了，这种感觉象一个小偷打算偷一个银行，可是这个银行戒备森严，正当这个小偷苦无对策时，突然发现在一个不起眼的地方有个后门，这个后门可以直接到银行的金库。”

Linux下/dev/mem和/dev/kmem的区别：
/dev/mem: 物理内存的全镜像。可以用来访问物理内存。
/dev/kmem: kernel看到的虚拟内存的全镜像。可以用来访问kernel的内容。
作用：
 /dev/mem用来访问物理IO设备，比如X用来访问显卡的物理内存，或嵌入式中访问GPIO。用法一般就是open，然后mmap，接着可以使用map之后的地址来访问物理内存。这   其实就是实现用户空间驱动的一种方法。
/dev/kmem后者一般可以用来查看kernel的变量，或者用作rootkit之类的。参考1和2描述了用来查看kernel变量这个问题。



/dev/mem用法举例：
比如驱动（内核空间）中
vir_addr = kmalloc（ size, GFP_KERNEL | GFP_DMA )
 phy_addr = __pa( vir_addr );
申请了一段内存，然后得到__pa（）得到它的物理地址，然后将该物理地址传到用户空间
然后在应用程序（用户空间）中
 int map_fd = open("/dev/mem", O_RDWR);
 map_addr = mmap(0,  size,  PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED,  map_fd,  phy_addr);

这样就可以得到 在应用程序中 访问驱动程序中申请的内存的指针map_addr，可以实现应用程序和驱动程序访问同段内存，节省开销，实现内存共享

这是一种方法，把内核空间的内存映射到用户空间，内核空间内存-->物理地址(PA)-->用户空间  通过/dev/mem 和系统调用mmap

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/mman.h>

int page_size;
#define PAGE_SIZE page_size
#define PAGE_MASK (~(PAGE_SIZE-1))

void get_var (unsigned long addr) {
	off_t ptr = addr & ~(PAGE_MASK);
	off_t offset = addr & PAGE_MASK;
	int i = 0;
	char *map;
	static int kfd = -1;

	kfd = open("/dev/kmem",O_RDONLY);
	if (kfd < 0) {
		perror("open");
		exit(0);
	}

	map = mmap(NULL,PAGE_SIZE,PROT_READ,MAP_SHARED,kfd,offset);
	if (map == MAP_FAILED) {
		perror("mmap");
		exit(-1);
	}
	printf("%s\n",map+ptr);

	return;
}

int main(int argc, char **argv)
{
	FILE *fp;
	char addr_str[11]="0x";
	char var[51];
	unsigned long addr;
	char ch;
	int r;
	
	if (argc != 2) {
		fprintf(stderr,"usage: %s System.map\n",argv[0]);
		exit(-1);
	}

	if ((fp = fopen(argv[1],"r")) == NULL) {
		perror("fopen");
		exit(-1);
	}

	do {
		r = fscanf(fp,"%8s %c %50s\n",&addr_str[2],&ch,var);
		if (strcmp(var,"modprobe_path")==0)
			break;
	} while(r > 0);
	if (r < 0) {
		printf("could not find modprobe_path\n");
		exit(-1);
	}
	page_size = getpagesize();
	addr = strtoul(addr_str,NULL,16);
	printf("found modprobe_path at (%s) %08lx\n",addr_str,addr);
	get_var(addr);
}

[cpp] view plain copy

 

 

1. 外国项目中的一段代码：  
2. if((fdMem = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1)  
3.       {  
4.     fprintf(stderr, "Unable to open the /dev/mem interface !\n");  
5.     return;  
6.       }  
7.   
8.   
9.     map_base = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fdMem, GPIO_ADDR & ~MAP_MASK);  
10.     if (map_base == (void *) -1)  
11.       {  
12.     fprintf(stderr, "Unable to map 0x%08x address\n", GPIO_ADDR);  
13.     close (fdMem);  
14.     return;  
15.       }  
16.   
17.     // Add offset for init (VD0) => PORTC8  
18.     virt_addr = map_base + 0x20;  
19.   
20.     // Configure GPIO  
21.     read_result  = *((unsigned long *) virt_addr);  
22.     read_result &= (~(0x03 << 16));  
23.     read_result |= 0x01 << 16;  
24.     *((unsigned long *) virt_addr) = read_result;  
25.   
26.     // Add offset for VD0  
27.     virt_addr = map_base + 0x24;  

Linux下直接读写物理地址内存