试图用MMAP引起分割故障

Question

只是为了了解事物的工作方式，我试图用 mmap从内核分配一些内存，然后设置保护位，以使任何内存访问都会导致分段故障，之后我想要试图将保护位设置为使得分割故障不会再次发生。

呼叫mprotect失败，si_addr中的地址是错误的，即使sigaction的Linux MAN页面说siginfo struct的si_addr函数包含导致故障的地址。地址不是在main()函数中分配的地址。该代码在Mac

上正常工作

#define _XOPEN_SOURCE
#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <ucontext.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <cstdlib>
using std::cout;
using std::cerr;
using std::endl;
void handle_signal(int signal_number, siginfo_t* signal_info, void* context);
void register_signal_handler();
int counter = 0;
int main() {
    register_signal_handler();
    int* page_mapped = (int*) mmap(nullptr, 100, PROT_NONE,
            MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, -1, 0);
    if (page_mapped == MAP_FAILED) {
        cerr << "mmap failed" << endl;
    }
    cout << "page mapped is " << reinterpret_cast<uintptr_t>(page_mapped)
         << endl;
    // cause the segmentation fault
    cout << *page_mapped << endl;
    return 0;
}
void handle_signal(int, siginfo_t* siginfo, void*) {
    cout << "Handled a segmentation fault" << endl;
    cout << "The segmentation fault was caused by the address "
         << reinterpret_cast<uintptr_t>(siginfo->si_addr) << endl;
    if (mprotect(siginfo->si_addr, 100, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
        cerr << "mprotect failed" << endl;
        exit(1);
    }
    // stop an infinite loop
    ++counter;
    if (counter == 3) {
        cerr << "Counter got to 3, probably going into an infinite loop.. "
            "stopping" << endl;
        exit(1);
    }
}
void register_signal_handler() {
    struct sigaction sigaction_information;
    memset(&sigaction_information, 0, sizeof(struct sigaction));
    sigaction_information.sa_sigaction = &handle_signal;
    sigaction(SIGSEGV, &sigaction_information, nullptr);
}

Answer 1

请参阅此答案。它解释说， SIGSEGV信号处理程序应更改机器状态，否则重新启动了相同的机器指令，并给出了一些例外，即内核可以翻译成相同信号被发送（在相同的"上下文"中），因此循环。

btw，在信号处理程序内使用C I/O（甚至<stdio.h>）是错误的（因为然后使用非Async信号安全功能）。仔细阅读信号（7）。请注意，信号处理程序被禁止调用许多功能（不是异步信号安全的功能）。

，您对mprotect（2）的呼叫是错误的（并且失败）。大小应该是页面大小的倍数（通常为4K），并且地址也应该是其中的一个倍数（您可能应该使用 page_mapped而不是 siginfo->si_addr，作为地址参数作为 mprotect;另外，您可能会绕 down down <</em> siginfo->si_addr到4K pageize的前一个倍数。当我运行您的程序时（由g++ -O -Wall curious.cc -o curious在Debian/X86-64上与GCC 6＆amp; linux内核4.8编译时，它会抱怨：mprotect failed（ EINVAL错误，perror（3）给出。

给出。

您可以使用Strace（1）更多地了解正在发生的事情。

最后，您的counter应声明为volatile。

通过将counter和page_mapped同时称为volatile Global 变量：

volatile int counter;
int*volatile page_mapped;

并且通过在handle_signal内部包含以下代码（在我的系统上，页面大小为4K）：

if (mprotect(page_mapped, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
  /// this is still wrong in theory, 
  /// .... since we are using non-async signal safe functions
  perror("mprotect");
  exit(EXIT_FAILURE);
  /// but in practice mprotect is successful
}

它的行为不同（并且更像您希望），因为mprotect没有失败，并且counter的最终值（在main的末尾）为1（您希望它是）。

Answer 2

您仅从man sigaction中错过了这一点：

如果 sa_siginfo 在 sa_flags 中指定，然后 sa_sigaction （而不是 sa_handler ）指定 signum 。

的信号处理功能

换句话说，如果要指定 sa_sigaction 而不是 sa_handler ，您必须设置该标志，所以

    sigaction_information.sa_flags = SA_SIGINFO;

将在register_signal_handler()中添加。