使用 GDB 检查映射地址

Question

我正在使用我在 Linux 中的直接内存访问 发布的驱动程序来映射一些物理内存到用户空间地址。 但是，我无法使用 GDB 查看任何地址； 即，x 0x12345678（其中 0x12345678 是 mmap 的返回值）失败并出现错误“无法访问地址 0x12345678 处的内存”。

有什么办法告诉GDB这块内存可以查看吗？ 或者，我可以在 mmap 中做一些不同的事情（其中 foo_mmap 的调用或实现），以允许它访问此内存吗？

请注意，我不是在询问 /dev/mem （如第一个片段中所示），而是在询问通过 ioremap()、virt_to_phys() 和 remap_pfn_range() 获取的到内存的 mmap

Answer 1

我相信 Linux 不会通过 ptrace() 访问 I/O 内存。 您可以编写一个函数来简单地读取 mmap 的地址并让 gdb 调用它。 这是 foo-user.c 程序的稍微修改版本以及 gdb 会话的输出。

#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>

char *mptr;

char peek(int offset)
{
    return mptr[offset];
}

int main(void)
{
    int fd;
    fd = open("/dev/foo", O_RDWR | O_SYNC);
    if (fd == -1) {
        printf("open error...\n");
        return 1;
    }
    mptr = mmap(0, 1 * 1024 * 1024, PROT_READ | PROT_WRITE,
             MAP_FILE | MAP_SHARED, fd, 4096);
    printf("On start, mptr points to 0x%lX.\n", (unsigned long) mptr);
    printf("mptr points to 0x%lX. *mptr = 0x%X\n", (unsigned long) mptr,
           *mptr);
    mptr[0] = 'a';
    mptr[1] = 'b';
    printf("mptr points to 0x%lX. *mptr = 0x%X\n", (unsigned long) mptr,
           *mptr);
    close(fd);
    return 0;
}



$ make foo-user CFLAGS=-g
$ gdb -q foo-user
(gdb) break 27
Breakpoint 1 at 0x804855f: file foo-user.c, line 27.
(gdb) run
Starting program: /home/me/foo/foo-user 
On start, mptr points to 0xB7E1E000.
mptr points to 0xB7E1E000. *mptr = 0x61

Breakpoint 1, main () at foo-user.c:27
27          mptr[0] = 'a';
(gdb) n
28          mptr[1] = 'b';
(gdb) print peek(0)
$1 = 97 'a'
(gdb) print peek(1)
$2 = 98 'b'

Answer 2

我有你的难题的答案:)我在网上到处搜索，没有太多帮助，最后自己调试了它。

这篇文章对我来说是一个很好的起点。 我想实现类似的目标，我使用 MMAP 实现了一个字符驱动程序，将我的自定义托管内存映射到用户空间进程。 使用 GDB 时，ptrace PEEK 调用 access_process_vm() 来访问 VMA 中的任何内存。 这会导致 EIO 错误，因为通用访问无法获取内存的 PA。 事实证明，您必须通过实现 VMA 的 vm_operations_struct 的 .access 来实现该内存的访问函数。 下面是一个例子：

//Below code needs to be implemented by your driver:
static struct vm_operations_struct custom_vm_ops = {
    .access = custom_vma_access,
};

static inline int custom_vma_access(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
          void *buf, int len, int write)
{
    return custom_generic_access_phys(vma, addr, buf, len, write);
}

static int custom_generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
            void *buf, int len, int write)
{
    void __iomem *maddr;
    //int offset = (addr & (PAGE_SIZE-1)) - vma->vm_start;
    int offset = (addr) - vma->vm_start;

    maddr = phys_to_virt(__pa(custom_mem_VA));
    if (write)
        memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
    else
        memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);

    return len;
}

Answer 3

为了访问映射内存，GDB 将调用 ptrace，然后调用 __access_remote_vm() 来访问映射内存。 如果内存映射有 VMIO | 等标志 VM_PFNMAP（例如，remap_pfn_range()设置它们），GDB将通过用户定义的vm访问方法来访问内存。

内核已经提供了一个名为 generic_access_phys() 的通用版本，而不是编写我们自己的 access() 实现，并且可以像 /dev/mem 设备一样通过 vm_operations_struct 轻松链接此方法：

static const struct vm_operations_struct mmap_mem_ops = {
        .access = generic_access_phys };

int mmap_mem()
{
    .... ....
    vma->vm_ops = &mmap_mem_ops;
    .... ....
}

Answer 4

据我了解，GDB 将使用 ptrace 来探索您的进程记忆。 也许您应该编写一个简单的程序，仅附加到您的进程并使用 ptrace 从该内存中读取数据。 这可能有助于缩小根本问题的范围。 如果没有问题，那么您就知道要么我错了:)，要么 GDB 发生了其他可疑的事情。

Answer 5

如果

(gdb) help info files
Names of targets and files being debugged.
Shows the entire stack of targets currently in use (including the exec-file,
core-file, and process, if any), as well as the symbol file name.
(gdb) info files
Symbols from "/bin/ls".
Unix child process:
        Using the running image of child Thread 4160418656 (LWP 10729).
        While running this, GDB does not access memory from...
Local exec file:
        `/bin/ls', file type elf32-powerpc.
        Entry point: 0x10002a10
        0x10000134 - 0x10000141 is .interp
        0x10000144 - 0x10000164 is .note.ABI-tag
        0x10000164 - 0x100008f8 is .gnu.hash
        0x100008f8 - 0x10001728 is .dynsym
        0x10001728 - 0x100021f3 is .dynstr
        0x100021f4 - 0x100023ba is .gnu.version
...
        0x0ffa8300 - 0x0ffad8c0 is .text in /lib/libacl.so.1
        0x0ffad8c0 - 0x0ffad8f8 is .fini in /lib/libacl.so.1
        0x0ffad8f8 - 0x0ffadbac is .rodata in /lib/libacl.so.1
        0x0ffadbac - 0x0ffadd58 is .eh_frame_hdr in /lib/libacl.so.1
        0x0ffadd58 - 0x0ffae4d8 is .eh_frame in /lib/libacl.so.1
        0x0ffbe4d8 - 0x0ffbe4e0 is .ctors in /lib/libacl.so.1
        0x0ffbe4e0 - 0x0ffbe4e8 is .dtors in /lib/libacl.so.1
...

(gdb) info sh
From        To          Syms Read   Shared Object Library
0xf7fcf960  0xf7fe81a0  Yes         /lib/ld.so.1
0x0ffd0820  0x0ffd5d10  Yes         /lib/librt.so.1
0x0ffa8300  0x0ffad8c0  Yes         /lib/libacl.so.1
0x0ff6a840  0x0ff7f4f0  Yes         /lib/libselinux.so.1
0x0fdfe920  0x0ff1ae70  Yes         /lib/libc.so.6
0x0fda23d0  0x0fdb0db0  Yes         /lib/libpthread.so.0

失败，您可以使用“mem”来配置内存范围。

(gdb) mem 1 1414
(gdb) info mem
Num Enb Low Addr   High Addr  Attrs
1   y   0x00000001 0x00000586 rw nocache
(gdb) disable mem 1
(gdb) info mem
Num Enb Low Addr   High Addr  Attrs
1   n   0x00000001 0x00000586 rw nocache

Answer 6

我认为，如果 GDB 无法访问该内存，那么它就不会映射到您的进程地址空间，因此您会得到“无法访问地址 0x12345678 处的内存”。 如果该应用程序正常运行，您将遇到分段错误。 另外，也许你的驱动程序被搞砸了，你应该检查你是否真的可以从内核内部访问内存。 尝试在这里举例：

#include <cstdio>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/zero", O_RDONLY);
    void* addr = mmap(NULL, 1024, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    for (int x = 0; x < 10; x++) {
        printf("%X\n", ((char*)addr)[x]);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

Answer 7

如果打开 AF_PACKET 套接字并将其映射，gdb 将无法访问该内存。 所以你的驱动没有问题。 要么是 ptrace 的问题，要么是 gdb 的问题。