linux读写物理内存

　　一、基础知识：

　　1． 设备文件：

　　mem是一个字符设备文件，是计算机主存的一个影象。通常只有root用户对其有读写权限。因此只有root用户能进行这些操作。

　　如果要打开设备文件/dev/mem，需要系统调用open()函数，作用是打开一个文件或设备，其函数原型 为：

　　#include <fcntl.h>

　　#include <stat,h>

　　int open(const char *path, int flags);

　　open 函数定义在/usr/include/fcntl.h中；如果操作成功则返回一个文件描述符，否则返回－1；其中path是被打开文件的路径即文件名描 述；flags是文件的访问模式描述，可常用的选项见下表：

　　flags的取值及其含义 flags  含义

　　O_RDONLY    只读方式

　　O_WRONLY   只写方式

　　O_RDWR  可读写方式

　　2．内存映像：

　　内存映像其实在内存中创建一个与外存中文件完全相同的映像。用户可以将整个文件映射到内存中，也可以将文件的一部分映射到内存中。使用操作内存的方法对文 件进行操作。系统会将内存映像文件所做的改动反映到真实文件中去。

　　在内存映像I/O的实现过程中需要用到一些系统调用：

　　首先是创建内存映像文件的系统调用mmap()函数，其函数原型为：

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/mman.h>

　　void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);   mmap函数定义在/usr/include/sys/mman.h中;

　　此函数用于将一个文件或它的一部分映射到内存中。参数start是一个void指针，表示希望将文件映射到此指针指向的位置，通常为NULL；参数 length定义内存映像文件所占用的内存空间大小，以字节计；参数prot表示内存映像文件的安全属性，它的可使用的选项见表1，注意和open函数中 的flags属性保持一致；参数flags是内存映像的标志，相关的标志见表2；参数fd是要映射的文件的描述符；参数offset表示所映射的数据内容 距离文件头的偏移量。

　　当调用成功时，返回值为指向内存映像起始地址的指针；当调用失败时，返回值为-1。

　　表1 prot的取值及其含义

　　prot     含义

　　PROT_EXEC 被映像内存可能含义机器码，可被执行

　　PROT_NONE 映像内存不允许访问

　　PROT_READ 映像内存可读

　　PROT_WRITE 映像内存可写

　　表2 flags的取值及其含义

　　Flags 含义

　　MAP_FIXED      若无法在指定位置建立内存映像文件，则出错返回

　　MAP_PRIVATE 对内存映像文件所做操作不反映到外存文件中

　　MAP_SHARED 对内存映像文件所做操作都将被保存到外存文件中

　　另外我们使用完内存映像文件后，要用系统调用函数munmap()函数来撤销，其函数原型为：

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/mman.h>

　　int munmap(void *start,size_t length);

　　参数start表示要撤销的内存映像文件的起始地址；参数length表示要撤销的内存映像文件的大小。调用成功时，返回值为0；调用失败时返回值为 -1，并将errno设置为相应值。

　　最后，如果我们要将内存映像的改动保存到外存中，还需要系统调用msync()函数，其函数原型为：

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/mman.h>

　　int msync(const void *start,size_t length,int flags);

　　参数start表示要保存到外存的那些源文件的起始地址；参数length表示内存映像文件的大小；参数flags设置了函数的相应操作，其具体选项见表 3。

　　表3 flags的取值及其含义

　　flags  含义

　　MS_ASYNC   调用一个写操作并返回

　　MS_INVALIDATE      映像到相同文件的内存映像数据更新

　　MS_SYNC      完成写操作后函数返回

　　通过/dev/mem设备文件和mmap系统调用，可以将线性地址描述的物理内存映射到进程的地址空间，然后就可以直 接访问这段内存了。

　　二、应用实例：

　　1．   源代码：

　　/*

　　file: read.c

　　function: Read the the first 5 bytes of the memory and then Write it with "HELLO"

　　*/

　　#include <stdio.h>

　　#include <unistd.h>

　　#include <sys/mman.h>

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/stat.h>

　　#include <fcntl.h>

　　int main (int args, char* arg[])

　　{

　　int i;

　　int fd;

　　char* mem;

　　char *buff = "HELLO";

　　//open /dev/mem with read and write mode

　　if ((fd = open ("/dev/mem", O_RDWR)) < 0)

　　{

　　perror ("open error");

　　return -1;

　　}

　　//map physical memory 0-10 bytes

　　mem = mmap (0, 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

　　if (mem == MAP_FAILED) {

　　perror ("mmap error:");

　　return 1;

　　}

　　//Read old value

　　for (i = 0; i < 5; i++)

　　{

　　printf("\nold mem[%d]:%d", i, mem[i]);

　　}

　　//write memory

　　memcpy(mem, buff, 5);

　　//Read new value

　　for (i = 0; i<5 ; i++)

　　{

　　printf("\nnew mem[%d]:%c", i, mem[i]);

　　}

　　printf("\n";

　　munmap (mem, 10); //destroy map memory

　　close (fd);   //close file

　　return 0;

　　}

　　2.编译、运行：

　　#gcc -o read read.c