在Linux中,mprotect()函数可以用来修改一段指定内存区域的保护属性。
函数原型如下:
#include <unistd.h>
#include <sys/mmap.h>
int mprotect(const void *start, size_t len, int prot);
mprotect()函数把自start开始的、长度为len的内存区的保护属性修改为prot指定的值。
prot可以取以下几个值,并且可以用“|”将几个属性合起来使用:
1)PROT_READ:表示内存段内的内容可写;
2)PROT_WRITE:表示内存段内的内容可读;
3)PROT_EXEC:表示内存段中的内容可执行;
4)PROT_NONE:表示内存段中的内容根本没法访问。
需要指出的是,锁指定的内存区间必须包含整个内存页(4K)。区间开始的地址start必须是一个内存页的起始地址,并且区间长度len必须是页大小的整数倍。
如果执行成功,则返回0;如果执行失败,则返回-1,并且设置errno变量,说明具体因为什么原因造成调用失败。错误的原因主要有以下几个:
1)EACCES
该内存不能设置为相应权限。这是可能发生的,比如,如果你 mmap(2) 映射一个文件为只读的,接着使用 mprotect() 标志为 PROT_WRITE。
2)EINVAL
start 不是一个有效的指针,指向的不是某个内存页的开头。
3)ENOMEM
内核内部的结构体无法分配。
4)ENOMEM
进程的地址空间在区间 [start, start+len] 范围内是无效,或者有一个或多个内存页没有映射。
如果调用进程内存访问行为侵犯了这些设置的保护属性,内核会为该进程产生 SIGSEGV (Segmentation fault,段错误)信号,并且终止该进程。
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
static int alloc_size;
static char *memory;
int main()
{
int fd;
fd = open("/dev/zero", O_RDONLY);
alloc_size = getpagesize(); //mmap必须以PAGE_SIZE()为单位映射
memory = mmap(NULL, alloc_size, PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0); //可以在两个进程都映射该文件时实现共享内存
close(fd);
memory[0] = 1;
//mprotect(memory,alloc_size,PROT_NONE); //设置内存为不可访问,禁止访问memory所指内存。
memory[0] = 0;
printf("all done\n");
munmap(memory, alloc_size);
return 0;
}
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
static int alloc_size;
static char* memory;
void segv_handler(int signal_number)
{
printf("find memory accessed!\n");
mprotect(memory, alloc_size, PROT_READ | PROT_WRITE);
printf("set memory read write!\n");
}
int main()
{
int fd;
struct sigaction sa;
/* 初始化segv_handler为SIGSEGV的句柄。*/
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sa_handler = &segv_handler;
sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL);
/* 使用映射/dev/zero分配内存页。最初映射的内存为只写。*/
alloc_size = getpagesize();
fd = open("/dev/zero", O_RDONLY);
memory = mmap(NULL, alloc_size, PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
close(fd);
/* 写页来获得一个私有复制。 */
memory[0] = 0;
printf("memory[0] = 0\n");
/* 使内存为不可写。 */
mprotect(memory, alloc_size, PROT_NONE);
printf("memory[0] = 1 SIGSEGV\n");
/* 写分配内存区域。 */
memory[0] = 1;
printf("memory[0] = 2 ok\n");
/* 写分配内存区域。 */
memory[0] = 2;
/* 所有工作都结束;unmap内存映射。 */
printf("all done\n");
munmap(memory, alloc_size);
return 0;
}
上述程序按照如下步骤执行:
1.程序为 SIGSEGV 建立一个信号处理句柄。
2.程序通过映射 /dev/zero 分配一个内存分页,然后通过写入数据的方式获得一个私有复本。
3.程序通过调用带 PROT_NONE 权限的 mprotect 保护了内存。
4.当程序在后续执行中写入内存时,Linux 向进程发送 SIGSEGV,这个信号被 segv_handler 句柄接收处理。这个句柄将解除内存保护,因而程序内存访问得以继续。
5.当信号句柄执行完成时,程序控制权返回 main 函数,程序将使用 munmap 来释放内存。