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如何映射内核堆栈对应的虚拟地址？

内核堆栈是操作系统用于管理函数调用和中断处理的重要数据结构，它存储了函数调用的上下文信息，包括函数参数、局部变量、返回地址等。在x86架构下，内核堆栈通常位于每个进程的内核栈顶部，即每个进程都有自己的内核堆栈。

要映射内核堆栈对应的虚拟地址，需要了解操作系统的内存管理机制。在x86架构下，操作系统使用分页机制来管理内存。分页机制将物理内存划分为固定大小的页框，同时将虚拟地址空间划分为相同大小的页。内核堆栈的映射过程可以通过以下步骤实现：

确定内核堆栈的大小：内核堆栈的大小通常在编译内核时指定，可以通过内核配置文件或编译选项进行设置。
分配虚拟地址空间：操作系统通过内存管理单元（MMU）将虚拟地址映射到物理地址。为了映射内核堆栈，操作系统需要为其分配一段连续的虚拟地址空间。
设置页表映射：操作系统将分配的虚拟地址空间与物理内存进行映射。通过设置页表项，将虚拟地址映射到对应的物理地址。
分配物理内存：为了存储内核堆栈的数据，操作系统需要分配一段连续的物理内存。可以使用操作系统提供的内存管理函数或数据结构来完成物理内存的分配。
将物理地址映射到虚拟地址：通过设置页表项，将分配的物理内存映射到之前分配的虚拟地址空间。
初始化内核堆栈：将内核堆栈的初始状态设置为合适的值，包括栈指针、函数参数、返回地址等。

需要注意的是，映射内核堆栈对应的虚拟地址是操作系统内部的实现细节，对于应用程序开发者来说，通常无需直接操作内核堆栈的虚拟地址。应用程序开发者主要关注的是如何正确使用操作系统提供的API和接口，以实现所需的功能。

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内核的雏形（上） -- 创建属于 kernel 的堆栈与 GDT

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mmap分析

mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享进程的虚拟地址空间，由多个虚拟内存区域构成。...而为内存映射服务的地址空间处在堆栈之间的空余部分。...各个vm_area_struct结构使用链表或者树形结构链接，方便进程快速访问 mmap内存映射原理三个阶段： 1.进程启动映射过程，并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域 2.调用内核空间的系统调用函数...写操作也是一样，待写入的buffer在内核空间不能直接访问，必须要先拷贝至内核空间对应的主存，再写回磁盘中（延迟写回），也是需要两次数据拷贝。

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从进程栈内存底层原理到Segmentation fault报错

一、进程堆栈的初始化前面我们在《你写的代码是如何跑起来的？》这篇文章中介绍了进程的启动过程。进程启动调用 exec 加载可执行文件过程的时候，会给进程栈申请一个 4 KB 的初始内存。...我们今天讨论的主题是栈内存，这个对应的是匿名映射页处理，会进入到 do_anonymous_page 函数中。...关于伙伴系统我们之前在内核内存管理这篇文章中详细介绍过，感兴趣的同学可以移步到该文中详细了解。到了这里，开篇的问题一就有答案了，堆栈的物理内存是什么时候分配的？...第一，进程在加载的时候给进程栈申请了一块虚拟地址空间 vma 内核对象。vm_start 和 vm_end 之间留了一个 Page ，也就是说默认给栈准备了 4KB 的空间。...当堆栈溢出的时候，我们会收到报错 “Segmentation fault (core dumped)” 最后，抛个问题大家一起思考吧。你觉得内核为什么要对进程栈的地址空间进行限制呢？

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从进入内核态看内存管理

另外当执行中断程序时，还需要首先把当前用户进程中对应的堆栈，返回地址等信息，以便切回到用户态时能恢复现场可以看到 int 80h 这种软件中断的执行又是检查特权级，又是从用户态切换到内核态，又是保存寄存器的值...，也不需要在中断描述表（Interrupt Descriptor Table、IDT）中查找系统调用对应的执行过程，也不需要保存堆栈和返回地址等信息，而是直接进入CPL 0，并将新值加载到与代码和堆栈有关的寄存器当中...但由于它们映射的物理地址是不同且不重叠的，所以是能正常工作的，但是为了方便映射，一般要求在物理空间中分配的段是连续的（这样只要维护映射关系的起始地址和对应的空间大小即可）段式内存管理-虚拟空间与实际物理内存的映射...，这种固定尺寸的大小我们一般称其为页，在 LInux 中一般每页的大小为 4KB，这样虚拟地址和物理地址就通过页来映射起来了当然了这种映射关系是需要一个映射表来记录的，这样才能把虚拟地址映射到物理内存中...，给定一个虚拟地址，它最终肯定在某个物理页内，所以虚拟地址一般由「页号+页内偏移」组成，而映射表项需要包含物理内存的页号，这样只要将页号对应起来，再加上页内偏移，即可获取最终的物理内存于是问题来了，

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MIT 6.S081 (BOOK-RISCV-REV1)教材第三章内容 -- 页表

本章的其余部分介绍了RISC-V硬件提供的页表以及xv6如何使用它们。分页硬件提醒一下，RISC-V指令（用户和内核指令）使用的是虚拟地址，而机器的RAM或物理内存是由物理地址索引的。...内核配置其地址空间的布局，以允许自己以可预测的虚拟地址访问物理内存和各种硬件资源。图3.3显示了这种布局如何将内核虚拟地址映射到物理地址。...它调用 kvmmap 将每个堆栈映射到由 KSTACK 生成的虚拟地址，从而为无效的堆栈保护页面留出空间。...在等价映射的情况下，由于内核代码段的虚拟地址和物理地址是一致的，所以开启分页的下一条指令的虚拟地址经过翻译后，能够正确定位到对应的物理地址上存储的那条指令，所以可以正常执行。...是因为可能存在多个虚拟地址映射到相同物理页的情况 XV6使用进程的页表，不仅是告诉硬件如何映射用户虚拟地址，也是明晰哪一个物理页面已经被分配给该进程的唯一记录。

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Linux内存映射——mmap

MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。 MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。...(4) remap_pfn_range与nopage的区别 remap_pfn_range一次性建立页表,而nopage通过缺页中断找到内核虚拟地址，然后通过内核虚拟地址找到对应的物理页 remap_pfn_range...(5) 所有进程在映射同一个共享内存区域时，情况都一样，在建立线性地址与物理地址之间的映射之后，不论进程各自的返回地址如何，实际访问的必然是同一个共享内存区域对应的物理页面。...在这里，remap_pfn_range函数是一次性的建立页表，而nopage函数是根据page fault产生的进程虚拟地址去找到内核相对应的逻辑地址，再通过这个逻辑地址去找到page。完成映射过程。...第三个是进程虚拟地址，这个地址处于用户空间。而对于mmap函数映射的是物理地址到进程虚拟地址，而不是把物理地址映射到内核虚拟地址。而ioremap函数是将物理地址映射为内核虚拟地址。

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【Linux 内核内存管理】内存映射原理 ① ( 物理地址空间 | 外围设备寄存器 | 外围设备寄存器的物理地址映射到虚拟地址空间 )

文章目录一、物理地址空间二、外围设备寄存器三、外围设备寄存器物理地址映射到 虚拟地址空间一、物理地址空间 ---- " 物理地址空间 “ 是 CPU 处理器在 ” 总线 " 上访问内存的地址..., 参考【Linux 内核内存管理】Linux 内核内存布局 ④ ( ARM64 架构体系内存分布 | 内核启动源码 start_kernel | 内存初始化 mm_init | mem_init...寄存器分为 3 大类 : 控制寄存器状态寄存器数据寄存器外围设备寄存器有 2 种编址方式 : ① I/O 映射方式 , I/O-Mapped ② 内存映射方式 , Memory-Mapped...外围设备寄存器一般是连续编址的 , 三、外围设备寄存器物理地址映射到 虚拟地址空间用户空间的应用进程 , 访问 " 外围设备寄存器 " 只能通过 " 虚拟地址 " 实现 , Linux...内核提供了相关 API 函数 , 将 " 外围设备寄存器 “ 对应的 ” 物理地址 “ 映射到了 ” 虚拟地址空间 " 中 ;

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认真分析mmap：是什么为什么怎么用【转】

而为内存映射服务的地址空间处在堆栈之间的空余部分。...mmap（不同于用户空间函数），实现文件物理地址和进程虚拟地址的一一映射关系为映射分配了新的虚拟地址区域后，通过待映射的文件指针，在文件描述符表中找到对应的文件描述符，通过文件描述符，链接到内核“已打开文件集...写操作也是一样，待写入的buffer在内核空间不能直接访问，必须要先拷贝至内核空间对应的主存，再写回磁盘中（延迟写回），也是需要两次数据拷贝。...MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。 MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。...分析：因为单位物理页面的大小是4096字节，虽然被映射的文件只有5000字节，但是对应到进程虚拟地址区域的大小需要满足整页大小，因此mmap函数执行后，实际映射到虚拟内存区域8192个字节，5000~

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CVE-2022-0435：Linux 内核中的远程堆栈溢出

远程发现了一个& 用于透明进程间通信 (TIPC) 协议的 Linux 内核网络模块中的本地可访问堆栈溢出。虽然该模块可以在大多数主要发行版中找到，但必须加载它才能被利用。...此外，对于远程利用，目标需要已经设置了 TIPC 承载，即漏洞扩展到使用 TIPC 的系统。利用是微不足道的，并且可能通过内核恐慌导致拒绝服务。...在没有或绕过堆栈金丝雀/KASLR 的情况下，漏洞可能导致任意有效载荷的控制流劫持。自内核版本 4.8 中引入 TIPC 监控框架以来，该漏洞一直存在。...该框架于 2016 年 6 月引入内核（提交 35c55c9），允许节点监控网络拓扑并与同一域中的其他节点共享其视图。...接下来，我们可以发送一个更新的域记录，这将导致以前的恶意记录被 memcpy 到一个 272 字节的本地 `struct tipc_mon_domain` &dom_bef [6] 触发堆栈溢出。

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Java线程与Linux内核线程的映射关系

Java线程与Linux内核线程的映射关系Linux从内核2.6开始使用NPTL （Native POSIX Thread Library）支持，但这时线程本质上还轻量级进程。...Java里的线程是由JVM来管理的，它如何对应到操作系统的线程是由JVM的实现来确定的。Linux 2.6上的HotSpot使用了NPTL机制，JVM线程跟内核轻量级进程有一一对应的关系。...看图： Java线程与Linux内核线程的映射关系（说明：KLT即内核线程Kernel Thread，是“内核分身”。...每一个KLT对应到进程P中的某一个轻量级进程LWP（也即线程），期间要经过用户态、内核态的切换，并在Thread Scheduler 下反应到处理器CPU上。）...这种线程实现的方式也有它的缺陷：在程序面上使用内核线程，必然在操作系统上多次来回切换用户态及内核态；另外，因为是一对一的线程模型，LWP的支持数是有限的。

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ARM架构的一次充电

CPU微构架由定义处理器的设计并涵盖以下内容以决定实作如何满足构架合约：功耗、性能、面积、管道长度及缓存等级。...用户空间(0—3G)，这段空间映射到物理内存的高端内存; 内核空间(3G—4G)，这段空间映射到低端内存，这段空间又分为以下4部分，它们分别为: 1、直接映射区(0—896M): 这段虚拟地址空间和低端内存地址存在线性的地址关系即虚拟地址...3G+X = 物理地址X; 2、动态映射区(896—1016M): 这段空间具体映射到物理内存的什么位置不确定，该区域的地址由内核中的vmalloc来实现分配，其特点是虚拟地址空间连续，但是物理地址空间不一定连续...vmalloc函数返回的是虚拟地址，但是其映射的物理地址有可能在高端内存，也有可能在低端内存; 3、永久内存映射区(pkmap1016—1020M): 使用kmap函数将高端内存的地址映射到这部分区域，...所以在处理器架构设计上，把虚拟地址空间划分为3部分: 用户空间、非规范区、内核空间，其中内核空间和用户空间每个部分最大支持256T的访问。

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