内容简介：阅读本文前你可能已经知道，malloc通过系统调用的方式从操作系统申请内存。事实上，malloc内部是通过系统调用
阅读本文前你可能已经知道，malloc通过系统调用的方式从操作系统申请内存。事实上，malloc内部是通过系统调用 brk 或 mmap 来申请内存的。如下面的进程虚拟内存布局图所示，mmap对应 Memory Mapping Segment ，brk对应 Heap 。
brk
brk 通过增加program break的位置（ brk ）从内核申请（非零值初始化的）内存。一开始，堆段(heap segment)的起始位置（ start_brk ）和结束位置( brk )指向同一个位置：
- 当 ASLR （Address Space Layout Randomization）关闭时，
start_brk和brk同时指向data/bss段的结束位置（ end_data ）。 - 当ASLR打开时，
start_brk和brk同时指向data/bss段的结束位置（end_data）再加上一个随机的brk偏移。
上面的进程虚拟内存布局图展示了，start_brk是堆段的开始位置，brk(program break)则是堆段的结束位置。
例子：
/* sbrk, brk 例子 */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
void *curr_brk, *tmp_brk = NULL;
printf("Welcome to sbrk example:%d\n", getpid());
/* sbrk(0) 获取当前 program break 位置 */
tmp_brk = curr_brk = sbrk(0);
printf("Program Break Location1:%p\n", curr_brk);
getchar();
/* 使用 brk 增加 program break 位置 */
brk(curr_brk+4096);
curr_brk = sbrk(0);
printf("Program break Location2:%p\n", curr_brk);
getchar();
/* 使用 brk 减小 program break 位置 */
brk(tmp_brk);
curr_brk = sbrk(0);
printf("Program Break Location3:%p\n", curr_brk);
getchar();
return 0;
}
在增加program break之前，输出如下：
sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ ./sbrk Welcome to sbrk example:6141 Program Break Location1:0x804b000 ... sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ cat /proc/6141/maps ... 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 539624 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/sbrk b7e21000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 ...
-
start_brk=brk=end_data=0x804b000
此时没有堆段。
译者yoko注，这里通过 cat /proc/<pid>/maps 的方式查看进程映射的内存区域，输出的含义下文会具体讲
在增加program break之后，输出如下：
sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ ./sbrk Welcome to sbrk example:6141 Program Break Location1:0x804b000 Program Break Location2:0x804c000 ... sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ cat /proc/6141/maps ... 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 539624 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/sbrk 0804b000-0804c000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] b7e21000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 ...
start_brk=end_data=0x804b000 brk=0x804c000
可以观察到堆段。
其中 0804b000-0804c000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] 的含义：
-
0804b000-0804c000是这个堆段的虚拟地址范围。 -
rw-p标准的含义是Read, Write, NoeXecute, Private -
00000000是文件偏移量，由于并没有映射任何文件，所以为零 -
00:00是major/minor device number，由于并没有映射任何文件，所以为零 -
0是inode，由于并没有映射任何文件，所以为零 -
[heap]是堆段
mmap
malloc使用 mmap 创建一个私有匿名的映射段。这个映射段的主要目的是申请一块（零值初始化的）新内存，并且这块内存只能被调用的这个进程独占使用。
例子：
/* 使用mmap系统调用做私有匿名映射的例子 */
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void static inline errExit(const char* msg)
{
printf("%s failed. Exiting the process\n", msg);
exit(-1);
}
int main()
{
int ret = -1;
printf("Welcome to private anonymous mapping example::PID:%d\n", getpid());
printf("Before mmap\n");
getchar();
char* addr = NULL;
addr = mmap(NULL, (size_t)132*1024, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
if (addr == MAP_FAILED)
errExit("mmap");
printf("After mmap\n");
getchar();
/* Unmap mapped region. */
ret = munmap(addr, (size_t)132*1024);
if(ret == -1)
errExit("munmap");
printf("After munmap\n");
getchar();
return 0;
}
调用mmap之前：如下输出我们可以看到，只有属于 libc.so 和 ld-linux.so 共享库的内存映射段。
sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ cat /proc/6067/maps 08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap b7e21000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 ...
调用mmap之后：如下输出我们可以观察到，我们mmap映射的内存段（ b7e00000–b7e21000 ，大小是132KB）和已经存在的内存映射段（ b7e21000–b7e22000 ）合并了（变成 b7e00000-b7e22000 ）。
sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ cat /proc/6067/maps 08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap b7e00000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 ...
其中 b7e00000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 的含义：
b7e00000-b7e22000 rw-p is Flags (Read, Write, NoeXecute, Private) 00000000 00:00 0
调用munmap之后：如下输出我们可以看到，mmap映射的内存段已经被解除映射了，换言之，相应的已归还给操作系统。
sploitfun@sploitfun-VirtualBox:~/ptmalloc.ppt/syscalls$ cat /proc/6067/maps 08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 539691 /home/sploitfun/ptmalloc.ppt/syscalls/mmap b7e21000-b7e22000 rw-p 00000000 00:00 0 ...
注意：我们以上所做实验，ASLR是关闭的。
英文原文地址： https://sploitfun.wordpress.com/2015/02/11/syscalls-used-by-malloc/
原文链接： https://pengrl.com/p/20032/
原文出处： yoko blog ( https://pengrl.com )
原文作者： yoko ( https://github.com/q191201771 )
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以上所述就是小编给大家介绍的《[译] malloc中的系统调用brk和mmap》，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持！
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