【小镇的技术天梯】mprotect: 设置内存访问权限

【小镇直接转载，如果大家看过前几篇文章的话，这篇文章是毫无难度的，但也算是个知识点吧】

mmap 的第三个参数指定对内存区域的保护，由标记读、写、执行权限的 PROT_READ、PROT_WRITE 和 PROT_EXEC 按位与操作获得，或者是限制没有访问权限的 PROT_NONE。如果程序尝试在不允许这些权限的本地内存上操作，它将被 SIGSEGV 信号（Segmentation fault，段错误）终止。

在内存映射完成后，这些权限仍可以被 mprotect 系统调用所修改。mprotect 的参数分别为内存区间的地址，区间的大小，新的保护标志设置。所指定的内存区间必须包含整个页：区间地址必须和整个系统页大小对齐，而区间长度必须是页大小的整数倍。这些页的保护标记被这里指定的新保护模式替换。

mmap通过映射 /dev/zero 来分配内存页。内存将被初始化为可读和可写模式。

int fd = open (“/dev/zero”, O_RDONLY);
char* memory = mmap (NULL, page_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
close (fd);

然后，您的程序可以使用 mprotect 把它变成只读：

mprotect (memory, page_size, PROT_READ);

有一种监控内存访问的高级技巧，可以通过利用 mmap 和 mprotect 保护目标内存区间，然后当程序访问时候接收并处理 Linux 系统发送的 SIGSEGV 信号。代码 展示了这个技巧。

代码使用mprotect检测内存访问

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

static int alloc_size;
static char* memory;

void segv_handler (int signal_number)
{
  printf (“memory accessed!\n”);
  mprotect (memory, alloc_size, PROT_READ | PROT_WRITE);
}

int main ()
{
  int fd;
  struct sigaction sa;

  /* 初始化segv_handler为SIGSEGV的句柄。*/
  memset (&sa, 0, sizeof (sa));
  sa.sa_handler = &segv_handler;
  sigaction (SIGSEGV, &sa, NULL);

  /* 使用映射/dev/zero分配内存页。最初映射的内存为只写。*/
  alloc_size = getpagesize ();
  fd = open (“/dev/zero”, O_RDONLY);
  memory = mmap (NULL, alloc_size, PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
  close (fd);
  /* 写页来获得一个私有复制。 */
  memory[0] = 0;
  /* 使内存为不可写。 */
  mprotect (memory, alloc_size, PROT_NONE);

  /* 写分配内存区域。 */
  memory[0] = 1;
  /* 所有工作都结束；unmap内存映射。 */
  printf (“all done\n”);
  munmap (memory, alloc_size);

  return 0;
}

上述程序按照如下步骤执行：

1. 程序为 SIGSEGV 建立一个信号处理句柄。
2. 程序通过映射 /dev/zero 分配一个内存分页，然后通过写入数据的方式获得一个私有复本。
3. 程序通过调用带 PROT_NONE 权限的 mprotect 保护了内存。
4. 当程序在后续执行中写入内存时，Linux 向进程发送 SIGSEGV，这个信号被 segv_handler 句柄接收处理。这个句柄将解除内存保护，因而程序内存访问得以继续。
5. 当信号句柄执行完成时，程序控制权返回 main 函数，程序将使用 munmap 来释放内存。