如何在程序中找到 MMAPable 虚拟地址的范围？

Question

背景资料：

1. 我在 x86 系统上使用 64 位 Arch。

2. 我没有使用 libc 或任何依赖于 libc 的语言。我正在使用专有的研究语言。我正在通过内联汇编进行系统调用。

3. 我正在为一个研究项目编写一个实验性的自定义分配器，所以一个可移植的解决方案是一个不错的选择，但不是必需的。

4. 我的程序是静态链接的，我愿意并且能够重写我用来解决给定解决方案的库。

根据这个 SO 帖子：Where is the stack memory allocated from for a Linux process? 一个程序的虚拟地址空间是这样组织的：

------------------ <--- Top of the process address space
Stack (grows down)
v v v v v v v v v
------------------

(unmapped)

------------------ <--- Maximum stack size.


(unmapped)


-------------------
mmap
-------------------


(unmapped)


-------------------
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
brk (grows up)
-------------------
BSS
-------------------
Data
-------------------
Text
-------------------

------------------- <--- Bottom or process address space.

假设这是正确的，我正在尝试查找 brk 和堆栈之间的 MMAPable 地址范围。

通过从sbrk(0) 获取一个ptr，页面向上对齐ptr，然后确保brk 和sbrk 不再被调用，是否足以找到下限？

通过获取一个ptr到堆栈上的某个位置，从getrlimit获取堆栈的最大大小，从ptr中减去它，页面向下对齐ptr，然后确保setrlimit 不会改变堆栈的大小？

我在这里不需要一个确切的范围，但我确实需要一个大范围的连续地址，这些地址可以保证是安全的 MMAPable（当然，假设我自己没有破坏它们）。在我的研究中，我遇到了这个：https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.2?topic=memory-understanding-mapping，上面写着：

对于 64 位进程，具有进程地址空间的两组地址范围可用于 mmap 或 shmat 映射。第一个由单个范围 0x07000000_00000000-0x07FFFFFF_FFFFFFFF 组成，可用于固定位置和可变位置映射。第二组地址范围仅可用于固定位置映射，包括范围 0x30000000-0xCFFFFFFF、0xE0000000-0xEFFFFFFF 和 0x10_00000000-0x06FFFFFF_FFFFFFFF。该集合的最后一个范围，由 0x10_00000000-0x06FFFFFF_FFFFFFFF 组成，也可供系统加载程序用于保存程序文本、数据和堆，因此只有该范围中未使用的部分可用于固定位置映射。

这正是我需要的信息，但它适用于错误的操作系统。如果有人可以帮助我找到有关 Linux 和 Arch 的相同信息，那将是一个很大的帮助。

Answer 1

经过大量测试，我发现我在问题中提出的解决方案确实有效。我一直在使用cat /proc/<pid>/maps 来检查我的自定义分配器，它的行为符合我的预期。重申解决方案：

1. 要找到下限使用sbrk(0)，确保ptr 是页面对齐的，然后确保不再调用brk 和sbrk。

2. 为了安全地逼近上限，使用 getrlimit 找到堆栈大小，将其从 ptr 中减去到堆栈中，对 ptr 进行页面对齐，然后永远不要使用 setrlimit 更改堆栈大小。

如果您可能需要触摸brk、sbrk 或setrlimit，那么您还可以在下限中添加一些内边距并从上限中减去一些内边距。您可以通过使用/proc/meminfo 查找系统有多少内存来动态计算安全的填充量，或者如果您不需要通用解决方案，您可以根据您的实际情况过度估计您需要多少做。