在 Linux 中遍历进程的页表

Question

我正在尝试浏览 Linux 中进程的页表。在内核模块中我实现了以下功能：

static struct page *walk_page_table(unsigned long addr)
{
    pgd_t *pgd;
    pte_t *ptep, pte;
    pud_t *pud;
    pmd_t *pmd;

    struct page *page = NULL;
    struct mm_struct *mm = current->mm;

    pgd = pgd_offset(mm, addr);
    if (pgd_none(*pgd) || pgd_bad(*pgd))
        goto out;
    printk(KERN_NOTICE "Valid pgd");

    pud = pud_offset(pgd, addr);
    if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
        goto out;
    printk(KERN_NOTICE "Valid pud");

    pmd = pmd_offset(pud, addr);
    if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
        goto out;
    printk(KERN_NOTICE "Valid pmd");

    ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
    if (!ptep)
        goto out;
    pte = *ptep;

    page = pte_page(pte);
    if (page)
        printk(KERN_INFO "page frame struct is @ %p", page);

 out:
    return page;
}

此函数从

ioctl

调用，

addr

是进程地址空间中的虚拟地址：

static int my_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long addr)
{
   struct page *page = walk_page_table(addr);
   ...
   return 0;
}

奇怪的是，在用户空间进程中调用

ioctl

，会出现段错误...但我查找页表条目的方式似乎是正确的，因为使用

dmesg

我获得了每个

 的示例ioctl

致电：

[ 1721.437104] Valid pgd
[ 1721.437108] Valid pud
[ 1721.437108] Valid pmd
[ 1721.437110] page frame struct is @ c17d9b80

那么为什么进程不能正确完成`ioctl'调用呢？也许我必须在浏览页表之前锁定某些内容？

我正在使用内核 2.6.35-22 和三级页表。

谢谢大家！

Answer 1

pte_unmap(ptep); 

标签在标签出来之前丢失了

。尝试以这种方式更改代码：

    ...
    page = pte_page(pte);
    if (page)
        printk(KERN_INFO "page frame struct is @ %p", page);

    pte_unmap(ptep); 

out:

Answer 2

查看

/proc/<pid>/smaps

文件系统，可以看到用户空间内存：

cat smaps 
bfa60000-bfa81000 rw-p 00000000 00:00 0          [stack]
Size:                136 kB
Rss:                  44 kB

其打印方式是通过

fs/proc/task_mmu.c

（来自内核源代码）：

http://lxr.linux.no/linux+v3.0.4/fs/proc/task_mmu.c

   if (vma->vm_mm && !is_vm_hugetlb_page(vma))
               walk_page_range(vma->vm_start, vma->vm_end, &smaps_walk);
               show_map_vma(m, vma.....);
        seq_printf(m,
                   "Size:           %8lu kB\n"
                   "Rss:            %8lu kB\n"
                   "Pss:            %8lu kB\n"

你的函数有点像 walk_page_range() 的函数。查看 walk_page_range() 你可以看到 smaps_walk 结构在行走时不应该改变：

http://lxr.linux.no/linux+v3.0.4/mm/pagewalk.c#L153

For eg:

                }
 201                if (walk->pgd_entry)
 202                        err = walk->pgd_entry(pgd, addr, next, walk);
 203                if (!err &&
 204                    (walk->pud_entry || walk->pmd_entry || walk->pte_entry

如果内存内容发生变化，那么上述所有检查可能会变得不一致。

所有这些只是意味着你在遍历页表时必须锁定mmap_sem：

   if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
            /*
             * Activate page so shrink_inactive_list is unlikely to unmap
             * its ptes while lock is dropped, so swapoff can make progress.
             */
            activate_page(page);
            unlock_page(page);
            down_read(&mm->mmap_sem);
            lock_page(page);
    }

然后解锁：

up_read(&mm->mmap_sem);

当然，当您在内核模块内发出页表的 printk() 时，内核模块正在 insmod 进程的进程上下文中运行（只需 printk “comm”，您就可以看到“insmod”），这意味着 mmap_sem是锁定，这也意味着进程没有运行，因此在进程完成之前没有控制台输出（所有 printk() 输出仅进入内存）。

听起来合乎逻辑吗？

Answer 3

Linux 内核中的 mm/pagewalk.c 提供了一种有效的遍历页表的方法。