手动玩转虚拟地址到物理地址转化

Posted 2022-06-11 Loopers

我们这次来根据dump动手来实际转化一个虚拟地址到物理地址，此次的地址不是线性地址映射。

Target_Address_|________________logical|_physical______________|
               |     C:FFFFFF8008015000|             A:C549F000
 

上面0xFFFFFF8008015000就是虚拟地址，而我们努力的方向就是物理地址：0xC549F000。 让我们朝这个方向一路高歌吧。

 

转化的原理：

• 根据TTBR(0/1)寄存器获取到页表的基地址
• 页表基地址+PGD_Index获取PGD表中的一项，此项就是PMD表的基地址
• 根据PDM基地址+PMD_Index获取PMD中的一项，此项就是PTE表的基地址
• 根据PTE基地址+PTE_Index获取直接页表的基地址
• 根据直接页表的地址+offset就可以获取真正的物理地址

 

转化之前先确认的是此地址是属于用户空间还是内核空间。

• 用户地址：页表的基地址是mm_struct→pgd
• 内核空间:  页表的基地址是init_mm→pgd

 

很明显我们需要转化的地址是属于内核空间的，则首先需要确认init_mm→pgd的值，它来了

init_mm = (
    mmap = 0x0,
    mm_rb = (rb_node = 0x0),
    vmacache_seqnum = 0x0,
    mm_rb_lock = (raw_lock = (cnts = (counter = 0x0), wlocked = 0x0, __lstate = (0x0, 0x0, 0x0), wai
    get_unmapped_area = 0x0,
    mmap_base = 0x0,
    mmap_legacy_base = 0x0,
    task_size = 0x0,
    highest_vm_end = 0x0,
    pgd_=_0xFFFFFF9B4FCA7000 -> (  //虚拟地址
      pgd = 0x000000017AC05003),   //虚拟地址里面的值
    mm_users = (counter = 0x2),
    mm_count = (counter = 0x1),

前期条件： 

• 虚拟地址：0xFFFFFF8008015000
• init_mm→pgd的值：0xFFFFFF9B4FCA7000

 

PGD_Index = 虚拟地址>>30位 = （0xFFFFFF8008015000 >>30）&（0x200-1） = 0

PGD_entry_virt = 0xFFFFFF9B4FCA7000 + 0*8 = 0xFFFFFF9B4FCA7000

PGD_entry_phy = rd(0xFFFFFF9B4FCA7000) = 0x000000017AC05003

 

PMD_Index = 虚拟地址  >> 21位 = （0xFFFFFF8008015000 >>21）&（0x1ff） = 0x40

PMD_entry_virt = 0x000000017AC05003 + 0x40 * 8 = 0x000000017AC05000 + 0x40 *8 = 0x17AC05200

PMD_entry_phy = rd(0x17AC05200) = 0x17AC06003

 

PTE_Index = 虚拟地址 >> 12位 = (0xFFFFFF8008015000>>12)&(0x200-1)=0x15

PTE_entry_virt =  0x17AC06003 + 0x15 * 8 = 0x17AC06000 + 0x15*8= 0x17AC060A8

PTE_entry_phy = rd(0x17AC060A8) = 0xE00000C549F793

 

pfn = 0xE00000C549F793 >> 12 = 0xC549F

 

物理地址 = 0xC549F000 + 0x000 = 0xC549F000

上面之所以需要清空低12位，还有index*8都是因为页表的低12位存储着一些flag,这些flag如下，比如T32

• present的意思是页是否是有效的，无效代表虚拟到物理地址之间的转化无效，当访问虚拟地址的时候就会page fault
• protection ：权限之类的，是否读写执行权限之类的。如果你访问一段虚拟地址，页表中是无法执行的权限，但是你想执行这段代码就会出错
• reference: 引用之类的
• cache： cache是否有效。有效就从cache取，无效从memory
• dirty: 是否写过，写过就代表脏。在内存不够时需要写会处理的。