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linux c之使用mprotect检测内存访问

发布时间:2016-05-30 15:55:46来源:linux网站作者:java_lover

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。


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