mprotect 在多次调用后失败

Question

我正在尝试编写一个程序，在其中分配一块内存，然后有选择地更改该块的页面大小和页面对齐子集的保护。但是，当我尝试在块中超过 8 页的部分内存上调用 mprotect 时，mprotect 会失败并显示错误“无法分配内存”。

这是一个重现问题的最小、完整且可验证的示例：

#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <iostream>

int main() {
    const int n_pages = 12;
    const int page_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);   // 4096
    const int block_size = n_pages * page_size;     // 65536

    char* block_addr = (char*)aligned_alloc(page_size, block_size);
    char* chunks[n_pages];
    char* pointer = block_addr;

    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        pointer = pointer + (n * page_size);
        chunks[n] = pointer;
    }
    std::cout << "Set chunks read-only.\n";
    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        if (mprotect(chunks[n], page_size, PROT_READ) != 0) {
            std::cerr << n+1 << '/' << n_pages << ' '
                      << "mprotect failed: " << std::strerror(errno) << '\n';
        }
    }
    std::cout << "Set chunks read/write.\n";
    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        if (mprotect(chunks[n], page_size, PROT_READ|PROT_WRITE) != 0) {
            std::cerr << n+1 << '/' << n_pages << ' '
                      << "mprotect failed: " << std::strerror(errno) << '\n';
        }
    }
    free(block_addr);
}

这对于块 n>8 始终失败，并给出以下消息：

Set chunks read-only.
9/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
10/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
11/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
12/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
Set chunks read/write.
9/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
10/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
11/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
12/12 mprotect failed: Cannot allocate memory

我发现了一个question，其中 OP 似乎遇到了与我相同的错误，其中David Hammen 有用地为问题的根源提供了一些提示，但我不太明白他在说什么。不幸的是，OP 没有提供他们的代码，所以我们无法确切知道他们在做什么或如何修复它。

所以基本上我的问题是：为什么mprotect 会产生该错误，我该如何解决？

Answer 1

    pointer = pointer + (n * page_size);

这条线看起来很可疑。应该是

    pointer = block_addr + (n * page_size);

或

    chunks[n] = pointer;  // need to assign to chunks[n] first
    pointer = pointer + page_size;

否则pointer 将离开（步长为 0、1 (= 0 + 1)、3 (= 0 + 1 + 2)、6 (= 0 + 1 + 2 + 3)，...）进入不属于您的进程的内存，因为您没有分配它（即它是“未映射的”）。这可以解释为什么 mprotect 在最后几个块中失败。