Linux下如何在进程中获取虚拟地址对应的物理地址

linux的/proc目录下记录了进程内存信息的映射，称其为虚拟目录。在/proc目录下有一个链接目录名为self，哪一个进程打开了它，它存储的信息就是该进程的。self中有一个pagemap文件，用来记录所链接进程的物理页号信息。

pagemap是linux中一组新的接口集合，他通过读取/proc中的文件允许用户态的程序检查页表以及相关的信息。

/proc/pid/pagemap：这个文件允许一个用户态的进程查看到每个虚拟页映射到的物理页，每一个虚拟页都包含了一个64位的值，信息如下：

* /proc/pid/pagemap.  This file lets a userspace process find out which
physical frame each virtual page is mapped to.  It contains one 64-bit
value for each virtual page, containing the following data (from
fs/proc/task_mmu.c, above pagemap_read):

* Bits 0-54  page frame number (PFN) if present//Bit  63为1时，bit0-54表示物理页号
* Bits 0-4   swap type if swapped
* Bits 5-54  swap offset if swapped
* Bit  55    pte is soft-dirty (see Documentation/vm/soft-dirty.txt)
* Bit  56    page exclusively mapped (since 4.2)
* Bits 57-60 zero
* Bit  61    page is file-page or shared-anon (since 3.5)
* Bit  62    page swapped
* Bit  63    page present//为1表示当前物理页在内存中；为0表示当前物理页不在内存中

每一项的映射不同于真正的虚拟地址映射，虚拟地址相对于0X0经过的页面数是对应项在文件中的偏移量。计算物理地址时，找到虚拟地址的对应项，再通过对应项中bit63判断此物理页是否在内存上，如果在内存中对应项中的物理页号加上偏移地址就能得到物理地址。

void mem_addr_virtophy(unsigned long vaddr,unsigned long *paddr)
{
int pageSize = getpagesize();//系统设定的页面大小

//虚拟地址相对于0X0经过的页面数
unsigned long v_pageIndex = vaddr / pageSize;
//在pagemap文件中的偏移量
unsigned long pfn_item_offset = v_pageIndex * sizeof(uint64_t);

//页内偏移量
unsigned long page_offset = vaddr % pageSize;
uint64_t item = 0;//存对应项的值

//以只读方式打开pagemap文件
int fd = open("/proc/self/pagemap",O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf("open failed\n");
return;
}

//将游标移到对应项的起始位置
if(lseek(fd,pfn_item_offset,SEEK_SET) < 0)
{
printf("lseek failed\n");
return;
}

//读取对应项的值并判断读取位数
if(read(fd, &item, sizeof(uint64_t)) != sizeof(uint64_t))
{
printf("read failed\n");
return;
}

//判断物理页是否在内存上
if (0==(item & (((uint64_t)1)<<63)))
{
printf("page is not present");
return;
}

//如果在内存上，物理页号加上偏移地址就是物理地址
//对应项bit0-54位表示物理页号
uint64_t phy_pageIndex = ((((uint64_t)1)<<55)-1) & item;
*paddr = phy_pageIndex * pageSize + page_offset;
}

int main()
{
int vaddr = 10;
unsigned long paddr = 0;
mem_addr_virtophy((unsigned long)&vaddr,paddr);
printf("vaddr=%x,paddr=%x\n",&vaddr,paddr);
}