如何在 Linux 中从用户空间找到变量的物理地址？

问题描述：

我想找到用户空间进程中定义的变量的物理地址？有没有办法使用 root 权限来做到这一点？

解决方案 1：

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "inttypes.h"

uintptr_t vtop(uintptr_t vaddr) {
    FILE *pagemap;
    intptr_t paddr = 0;
    int offset = (vaddr / sysconf(_SC_PAGESIZE)) * sizeof(uint64_t);
    uint64_t e;

    // https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/pagemap.txt
    if ((pagemap = fopen("/proc/self/pagemap", "r"))) {
        if (lseek(fileno(pagemap), offset, SEEK_SET) == offset) {
            if (fread(&e, sizeof(uint64_t), 1, pagemap)) {
                if (e & (1ULL << 63)) { // page present ?
                    paddr = e & ((1ULL << 54) - 1); // pfn mask
                    paddr = paddr * sysconf(_SC_PAGESIZE);
                    // add offset within page
                    paddr = paddr | (vaddr & (sysconf(_SC_PAGESIZE) - 1));
                }   
            }   
        }   
        fclose(pagemap);
    }   

    return paddr;
}   

解决方案 2：

正如之前部分回答的那样，普通程序不需要担心物理地址，因为它们在虚拟地址空间中运行，并具有所有便利性。此外，并非每个虚拟地址都有物理地址，它们可能属于映射文件或交换页面。但是，有时即使在用户空间中看到这种映射也很有趣。

为此，Linux 内核通过 中的一组文件将其映射暴露给用户空间/proc。文档可在此处找到。简要摘要：

1. /proc/$pid/maps提供虚拟地址映射列表以及其他信息，例如映射文件的对应文件。

2. /proc/$pid/pagemap提供有关每个映射页面的更多信息，包括物理地址（如果存在）。

该网站提供了一个 C 程序，该程序转储了使用此接口的所有正在运行的进程的映射，并解释了它的作用。

解决方案 3：

首先，为什么要这样做？现代虚拟机系统的目的是让应用程序程序员摆脱物理内存布局的复杂性。为他们提供各自统一的地址空间，让他们的生活更轻松。

如果您确实想这样做，您几乎肯定需要使用内核模块。以正常方式获取变量的虚拟地址，使用它来索引进程页表并读取您找到的值（框架的物理地址）。然后添加页面偏移量以获取完整的物理地址。请注意，在启用分页时您将无法使用此地址。

（如果幸运的话，您可能能够从 /proc 文件系统获取 VM 区域的帧地址，因此不需要编写内核模块。）