/proc/[pid]/pagemaps 和 /proc/[pid]/maps | linux

Question

我試圖了解標題中提到的兩個文件。 我查了一下這些位是什么； 但是，我無法理解如何從中提取有用的信息（或者我只是以錯誤的方式接近它）。

讓我解釋一下：頁面映射是一個相當新的“功能”偽文件，它包含分配給當前 [pid] 的虛擬頁面的物理幀信息。 也就是說，給定一個從地址 x 開始的虛擬頁面，比如虛擬地址開始的“vas”，我可以使用 vas 索引頁面映射文件以獲取映射的物理頁面幀的 64 位。 這些位包含有關該虛擬頁面的信息。 但是，當我提取這些位並進行一些移位時，我會迷失所看到的。

這些位表示如下：0-54 是頁幀號，55-60 是頁移位，第 63 位是當前位，還有其他我不太感興趣的位。 在我使用 /proc/[pid]/maps 中的 vas 地址進行一些映射后，似乎幾乎每個進程的頁面都被交換了，即第 63 位始終為零。 :(

我想問題是，我應該如何有效地使用頁面映射來獲取 /proc/[pid]/maps 給出的地址的等效物理地址？

公平地說，我已經發布了一個類似的問題，但幾天前的方法有點不同。

如果有人能對此事有所了解，我將不勝感激。

===編輯===

為了解決下面的評論：我正在閱讀 /proc/[pid]/maps 中的一行，這些行看起來像：

00400000-00401000 r-xp 00000000 08:01 8915461 /home/janjust/my_programs/shared_mem 7ffffef1b000-7ffffef3c000 rw-p 00000000 00:00 0 [堆棧]

然后我提取它接觸的虛擬頁面的數量並索引一個二進制文件/proc/[pid]/pagemaps，對於每個虛擬頁面，我可以提取它分配到的物理頁面。

output 看起來像：

00400000-00401000 r-xp 00000000 08:01 8915461 /home/janjust/my_programs/shared_mem num_pages: 1: 86000000001464C6

虛擬范圍內的每個虛擬頁面都有一個物理地址。

讀取該行並提取物理地址的代碼是：

74     /* process /proc/pid/maps, by line*/
75     while(fgets(line, 256, in_map) != NULL){
76         unsigned long vas;
77         unsigned long vae;
78         int num_pages;
79 
80         //print line
81         printf("%s", line);
82 
83         /*scan for the virtual addresses*/
84         n = sscanf(line, "%lX-%lX", &vas, &vae);
85         if(n != 2){
86             printf("Involid line read from %s\n",maps);
87             continue;
88         }
89 
90         num_pages = (vae - vas) / PAGE_SIZE;
91         printf("num_pages: %d\n", num_pages);
92 
93         if(num_pages > 0){
94             long index  = (vas / PAGE_SIZE) * sizeof(unsigned long long);
95             off64_t o;
96             ssize_t t;
97 
98             /* seek to index in pagemaps */
99             o = lseek64(pm, index, SEEK_SET);
100             if (o != index){
101                 printf("Error seeking to o:%ld, index:%ld.\n", o, index);
102             }
103 
104             /* map the virtual to physical page */
105             while(num_pages > 0){
106                 unsigned long long pa;
107 
108                 /* Read a 64-bit word from each pagemap file... */
109                 t = read(pm, &pa, sizeof(unsigned long long));
110                 if(t < 0){
111                     printf("Error reading file \"%s\" \n", page_map);
112                     goto next_line;
113                 }
114                 printf(": %016llX\n", pa);

但是，雖然我認為我得到了正確的 output，但索引似乎是類型不匹配或其他原因：output 例如，地圖中的 [shared mem] 行給出了錯誤的索引； 但我仍然能夠掃描二進制文件並獲取物理頁面地址。

output 的示例如下：

969 7f7f08d58000-7f7f08d59000 rw-s 00000000 00:04 0    /SYSV00003039 (deleted)
970 num_pages: 1
971 Error seeking to o:-1081840960, index:273796065984.
972 : 8600000000148267

好的，現在，最后我應該說這是在 64 位操作系統下，並且這個問題在 32 位操作系統中不會持續存在。

Answer 1

F** /proc/<pid>/pagemap + /proc/<pid>/maps轉儲示例程序**

這是一個將虛擬地址轉換為物理地址的頁面映射示例： 是否有任何 API 用於從 Linux 中的虛擬地址確定物理地址pagemap

以下程序同時使用/proc/<pid>/pagemap + /proc/<pid>/maps來轉儲頁表信息，以顯示如何將它們一起使用。 用法：

sudo ./pagemap_dump.out <pid>

樣品 output：

addr pfn soft-dirty file/shared swapped present library
400000 12845d 0 1 0 1 /bin/bash
401000 12845e 0 1 0 1 /bin/bash
402000 12845f 0 1 0 1 /bin/bash

例如，這告訴我們虛擬地址0x400000映射到物理地址0x12845d000 。

為什么需要sudo ： https://unix.stackexchange.com/questions/345915/how-to-change-permission-of-proc-self-pagemap-file/383838#383838

該程序分兩步工作：

• 從/proc/<pid>/maps解析人類可讀的行。 此文件包含以下形式的行：

   7ffff7b6d000-7ffff7bdd000 r-xp 00000000 fe:00 658 /lib/libuClibc-1.0.22.so

  這給了我們：

  • 7f8af99f8000-7f8af99ff000 ：屬於進程的虛擬地址范圍，可能包含多個頁面。
  • /lib/libuClibc-1.0.22.so擁有該 memory 的庫的名稱。

• 遍歷每個地址范圍的每個頁面，並詢問/proc/<pid>/pagemap以獲取有關該頁面的更多信息，包括物理地址。

pagemap_dump.c

#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

typedef struct {
    uint64_t pfn : 55;
    unsigned int soft_dirty : 1;
    unsigned int file_page : 1;
    unsigned int swapped : 1;
    unsigned int present : 1;
} PagemapEntry;

/* Parse the pagemap entry for the given virtual address.
 *
 * @param[out] entry      the parsed entry
 * @param[in]  pagemap_fd file descriptor to an open /proc/pid/pagemap file
 * @param[in]  vaddr      virtual address to get entry for
 * @return 0 for success, 1 for failure
 */
int pagemap_get_entry(PagemapEntry *entry, int pagemap_fd, uintptr_t vaddr)
{
    size_t nread;
    ssize_t ret;
    uint64_t data;

    nread = 0;
    while (nread < sizeof(data)) {
        ret = pread(pagemap_fd, ((uint8_t*)&data) + nread, sizeof(data) - nread,
                (vaddr / sysconf(_SC_PAGE_SIZE)) * sizeof(data) + nread);
        nread += ret;
        if (ret <= 0) {
            return 1;
        }
    }
    entry->pfn = data & (((uint64_t)1 << 55) - 1);
    entry->soft_dirty = (data >> 55) & 1;
    entry->file_page = (data >> 61) & 1;
    entry->swapped = (data >> 62) & 1;
    entry->present = (data >> 63) & 1;
    return 0;
}

/* Convert the given virtual address to physical using /proc/PID/pagemap.
 *
 * @param[out] paddr physical address
 * @param[in]  pid   process to convert for
 * @param[in] vaddr virtual address to get entry for
 * @return 0 for success, 1 for failure
 */
int virt_to_phys_user(uintptr_t *paddr, pid_t pid, uintptr_t vaddr)
{
    char pagemap_file[BUFSIZ];
    int pagemap_fd;

    snprintf(pagemap_file, sizeof(pagemap_file), "/proc/%ju/pagemap", (uintmax_t)pid);
    pagemap_fd = open(pagemap_file, O_RDONLY);
    if (pagemap_fd < 0) {
        return 1;
    }
    PagemapEntry entry;
    if (pagemap_get_entry(&entry, pagemap_fd, vaddr)) {
        return 1;
    }
    close(pagemap_fd);
    *paddr = (entry.pfn * sysconf(_SC_PAGE_SIZE)) + (vaddr % sysconf(_SC_PAGE_SIZE));
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    char buffer[BUFSIZ];
    char maps_file[BUFSIZ];
    char pagemap_file[BUFSIZ];
    int maps_fd;
    int offset = 0;
    int pagemap_fd;
    pid_t pid;

    if (argc < 2) {
        printf("Usage: %s pid\n", argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    pid = strtoull(argv[1], NULL, 0);
    snprintf(maps_file, sizeof(maps_file), "/proc/%ju/maps", (uintmax_t)pid);
    snprintf(pagemap_file, sizeof(pagemap_file), "/proc/%ju/pagemap", (uintmax_t)pid);
    maps_fd = open(maps_file, O_RDONLY);
    if (maps_fd < 0) {
        perror("open maps");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    pagemap_fd = open(pagemap_file, O_RDONLY);
    if (pagemap_fd < 0) {
        perror("open pagemap");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    printf("addr pfn soft-dirty file/shared swapped present library\n");
    for (;;) {
        ssize_t length = read(maps_fd, buffer + offset, sizeof buffer - offset);
        if (length <= 0) break;
        length += offset;
        for (size_t i = offset; i < (size_t)length; i++) {
            uintptr_t low = 0, high = 0;
            if (buffer[i] == '\n' && i) {
                const char *lib_name;
                size_t y;
                /* Parse a line from maps. Each line contains a range that contains many pages. */
                {
                    size_t x = i - 1;
                    while (x && buffer[x] != '\n') x--;
                    if (buffer[x] == '\n') x++;
                    while (buffer[x] != '-' && x < sizeof buffer) {
                        char c = buffer[x++];
                        low *= 16;
                        if (c >= '0' && c <= '9') {
                            low += c - '0';
                        } else if (c >= 'a' && c <= 'f') {
                            low += c - 'a' + 10;
                        } else {
                            break;
                        }
                    }
                    while (buffer[x] != '-' && x < sizeof buffer) x++;
                    if (buffer[x] == '-') x++;
                    while (buffer[x] != ' ' && x < sizeof buffer) {
                        char c = buffer[x++];
                        high *= 16;
                        if (c >= '0' && c <= '9') {
                            high += c - '0';
                        } else if (c >= 'a' && c <= 'f') {
                            high += c - 'a' + 10;
                        } else {
                            break;
                        }
                    }
                    lib_name = 0;
                    for (int field = 0; field < 4; field++) {
                        x++;
                        while(buffer[x] != ' ' && x < sizeof buffer) x++;
                    }
                    while (buffer[x] == ' ' && x < sizeof buffer) x++;
                    y = x;
                    while (buffer[y] != '\n' && y < sizeof buffer) y++;
                    buffer[y] = 0;
                    lib_name = buffer + x;
                }
                /* Get info about all pages in this page range with pagemap. */
                {
                    PagemapEntry entry;
                    for (uintptr_t addr = low; addr < high; addr += sysconf(_SC_PAGE_SIZE)) {
                        /* TODO always fails for the last page (vsyscall), why? pread returns 0. */
                        if (!pagemap_get_entry(&entry, pagemap_fd, addr)) {
                            printf("%jx %jx %u %u %u %u %s\n",
                                (uintmax_t)addr,
                                (uintmax_t)entry.pfn,
                                entry.soft_dirty,
                                entry.file_page,
                                entry.swapped,
                                entry.present,
                                lib_name
                            );
                        }
                    }
                }
                buffer[y] = '\n';
            }
        }
    }
    close(maps_fd);
    close(pagemap_fd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

Answer 2

哦，K，索引是正確的，但是將 off64_t o (8bytes) 與長索引進行比較是錯誤的，因此我得到了這個錯誤。 哈。 這是一個愚蠢的錯誤。 所以添加適當的 header 就可以解決這個問題。

缺少 header:-/ sigh修復了將 off64_t 與 unsigned long 進行比較的問題。

Answer 3

Use page-types.c as a guide to what you are looking for, it parses the contents of both pagemap and maps: https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/stable/linux-stable. git/plain/Documentation/vm/page-types.c?h=linux-2.6.32.y