如何使用read()读取/dev/mem

Question

我正在尝试使用 /dev/mem 读取映射到 PCIe 设备的一些物理地址。 PCIe 设备映射到

0x387ffa000000

:

bash# lspci -s 1a:00.0 -v | grep Memory
      Memory at 387ffa000000 (64-bit, prefetchable) [size=32M]

所以我根据我在 SO 找到的内容编写了一些程序，它使用了 mmap():

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 3) {
        printf("Usage: %s <phys_addr> <offset>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    off_t offset = strtoul(argv[1], NULL, 0);
    size_t len = strtoul(argv[2], NULL, 0);

    size_t pagesize = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    off_t page_base = (offset / pagesize) * pagesize;
    off_t page_offset = offset - page_base;

    int fd = open("/dev/mem", O_SYNC);
    if (fd < 0) {
        perror("Can't open");
        return 1;
    }

    unsigned char *mem = mmap(NULL, page_offset + len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, page_base);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        perror("Can't map memory");
        return 1;
    }

    size_t i;
    for (i = 0; i < len; ++i)  printf("%02x ", (int)mem[page_offset + i]);
    printf("\n");

    return 0;
}

虽然这有效：

bash# ./mem_read.out 0x387ffa000000 0x10
00 1f 00 18 00 05 07 08 00 00 00 00 00 00 00 00

我只想尝试使用 read()/write() 调用而不是 mmap() 进行相同的操作。
但是当我尝试这个时：

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 3) {
        printf("Usage: %s <phys_addr> <size>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    off_t offset = strtoul(argv[1], NULL, 0);
    size_t len   = strtoul(argv[2], NULL, 0);

    if (!len) {
        printf("size argument can't be 0\n");
        return 1;
    }

    int fd = open("/dev/mem", O_SYNC);
    if (fd < 0) {
        perror("Can't open");
        return 1;
    }

    if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) < 0) {
        perror("Can't seek");
        return 1;
    }

    char* buff = (char*)malloc(len * sizeof(char) + 1);
    if (read(fd, buff, len) < 0) {
        perror("Can't read");
        return 1;
    }

    printf("%s\n", buff);

    return 0;
}

它失败了：

bash# ./mem_read.out 0x387ffa000000 0x10
Can't read: Bad address

当我使用常规文本文件而不是

/dev/mem

时，相同的代码也可以工作。
有谁知道为什么前者有效而后者无效？

仅作为附加上下文，当

errno == EFAULT

时打印“错误地址”，当以下情况时由

read()

返回：

buf 超出了您可访问的地址空间。

这对我来说毫无意义。

Answer 1

查看

/dev/mem

设备的代码，似乎检查该地址是有效的物理地址。

Answer 2

如前所述

valid_phys_addr_range()

功能可以防止这种情况并返回

EFAULT

x86 没有定义 ARCH_HAS_VALID_PHYS_ADDR_RANGE，这 导致 /dev/mem 使用默认的 valid_phys_addr_range() 和 drivers/char/mem.c 中的 valid_mmap_phys_addr_range()

默认的 valid_phys_addr_range() 允许任何低于 __pa(high_memory)，系统 RAM 的末尾，不允许任何高于它的范围。

我不知道 read() 在其他架构上的行为方式。