高效查询 Linux 内存映射：超越 `/proc/self/maps` 解析的最佳实践

2024-03-03 08:21:27

在 Linux 中高效查询内存映射：超越 /proc/self/maps 解析

问题：解析 `/proc/self/maps` 的局限性

在 Linux 系统中，/proc/self/maps 文件提供有关进程内存映射的信息。然而，解析此文件以获取特定虚拟地址的映射信息可能既繁琐又低效，尤其是对于大型或复杂的进程。这主要是由于解析文本文件所需的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是文件中的行数。

解决方法：探索更有效的方法

为了更有效地查询内存映射，我们可以探索以下替代方法：

ptrace() 系统调用：
ptrace() 允许一个进程检查另一个进程的内存，包括其内存映射。通过将要查询的虚拟地址作为 ptrace() 的参数，可以检索有关该地址的映射信息。
mmap() 系统调用：
mmap() 允许进程创建新的内存映射。通过将要查询的虚拟地址作为 mmap() 的参数，可以检索有关该地址的映射信息。
使用共享库：
某些共享库，例如 libproc，提供了函数来查询内存映射。这些函数通常比解析 /proc/self/maps 更有效，但它们可能需要在代码中包含额外的依赖项。

代码示例：实现更有效的方法

ptrace() 方法：

#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

pid_t child_pid = fork();
if (child_pid == 0) {
    // 子进程
} else {
    // 父进程
    ptrace(PTRACE_ATTACH, child_pid);
    struct user_regs_struct regs;
    ptrace(PTRACE_GETREGS, child_pid, NULL, &regs);
    unsigned long virtual_address = regs.rip;
    long mapped_address = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, child_pid, virtual_address, NULL);
    // 解析 mapped_address 以获取映射信息
    ptrace(PTRACE_DETACH, child_pid);
}

mmap() 方法：

#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

unsigned long virtual_address = 0x10000000;
void *mapped_address = mmap((void *)virtual_address, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
if (mapped_address == MAP_FAILED) {
    // 错误处理
}
// 解析 mapped_address 以获取映射信息
munmap(mapped_address, sizeof(int));

共享库方法：

#include <libproc.h>
#include <unistd.h>

pid_t pid = getpid();
proc_t proc;
proc_map_callback_t callback;
proc_map_t map;
unsigned long virtual_address = 0x10000000;
if (proc_pidpath(pid, &proc, NULL) == 0) {
    if (proc_map_callback(&proc, callback, &map, NULL, 0) == 0) {
        // 解析 map 以获取有关 virtual_address 的映射信息
    }
    proc_pidpath(pid, NULL, &proc);
}