如何在程序中找到 MMAPable 虚拟地址的范围？

编程问答 2022-04-29

问题描述

背景信息：

  1. 我在 x86 系统上使用 64 位 Arch。

  2. 我没有使用 libc 或任何依赖于 libc 的语言。我正在使用专有的研究语言。我正在通过内联汇编进行系统调用。

  3. 我正在为一个研究项目编写一个实验性的自定义分配器，因此便携式解决方案是一个不错的选择，但不是必需的。

  4. 我的程序是静态链接的，我愿意并且能够重写我正在使用的库来解释给定的解决方案。

根据这篇 SO 帖子：Where is the stack memory allocated from for a Linux process? 程序的虚拟地址空间的组织方式如下：

------------------ <--- Top of the process address space
Stack (grows down)
v v v v v v v v v
------------------

(unmapped)

------------------ <--- Maximum stack size.


(unmapped)


-------------------
mmap
-------------------


(unmapped)


-------------------
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
brk (grows up)
-------------------
BSS
-------------------
Data
-------------------
Text
-------------------

------------------- <--- Bottom or process address space.

假设这是正确的，我正在尝试找到 brk 和堆栈之间的 MMAPable 地址范围。

通过从 sbrk(0) 获取 ptr，页面向上对齐 ptr，然后确保永远不会再次调用 brk 和 sbrk 来找到下限是否足够？

>

通过将 ptr 移到堆栈上的某个位置、从 getrlimit 获取堆栈的最大大小、从 ptr 中减去该大小、将 ptr 向下对齐页面以及然后确保堆栈的大小永远不会被setrlimit改变？

我在这里不需要一个确切的范围，但我确实需要一个大范围的连续地址，这些地址可以保证是安全的 MMAPable（当然，假设我自己不会破坏它们）。在我的研究中，我遇到了这个： https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.2?topic=memory-understanding-mapping ，它说：

对于 64 位进程，有两组地址范围和进程地址空间可用于 mmap 或 shmat 映射。第一个由单个范围 0x07000000_00000000-0x07FFFFFF_FFFFFFFF 组成，可用于固定位置和可变位置映射。第二组地址范围仅适用于固定位置映射，包括范围 0x30000000-0xCFFFFFFF、0xE0000000-0xEFFFFFFF 和 0x10_00000000-0x06FFFFFF_FFFFFFFF。该集合的最后一个范围由 0x10_00000000-0x06FFFFFF_FFFFFFFF 组成，也可用于系统加载程序以保存程序文本、数据和堆，因此只有该范围的未使用部分可用于固定位置映射。

这正是我需要的信息类型，但它用于错误的操作系统。如果有人能帮我找到有关 Linux 的相同信息，特别是 Arch，那将是一个很大的帮助。

解决方法

经过大量测试后，我发现我在问题中提出的解决方案确实有效。我一直在使用 cat /proc/<pid>/maps 检查我的自定义分配器，它的行为符合我的预期。重申解决方案：

  1. 要找到下限，请使用 sbrk(0)，确保 ptr 页面对齐，然后确保永远不会再次调用 brk 和 sbrk。

  2. 为了安全地逼近上限，使用 getrlimit 找到堆栈大小，从 ptr 中减去它进入堆栈，页面对齐 ptr，然后永远不要使用 setrlimit 更改堆栈大小.

如果您可能需要触摸 brk、sbrk 或 setrlimit，那么您还可以在下限中添加一些填充并从上限中减去一些填充。您可以通过使用 /proc/meminfo 查找系统有多少内存来动态计算安全的填充量，或者如果您不需要通用解决方案，您可以根据您的情况过度估计需要多少正在做。

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