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【Linux】一步一步学Linux——Linux特殊权限位详解(114)

• 23-11-18 12:41
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blog.csdn.net

00. 目录

文章目录

• • 00. 目录
  • 01. 概述
  • 02. SUID
  • 03. SGID
  • 04. SBIT
  • 05. 附录

01. 概述

在复杂的生产环境中，单纯设置文件的rwx权限无法满足我们对安全和灵活性的需求，因此便有了SUID、SGID与SBIT的特殊权限位。这是一种对文件权限进行设置特殊功能的方法，可以与一般权限同时使用，以弥补一般权限不能实现的功能。下面具体解释这3个特殊权限位的功能以及用法。

Linux 系统文件除了9位基本权限，还有额外3位特殊权限，分别是SUID(setuid)，SGID(setgid)，SBIT(sticky bit)。

Linux 系统文件3位特殊权限位说明

标注：这3位特殊权限不建议使用（除系统默认的特殊权限可以使用以外），除非有特殊需求

特殊权限	特殊权限位小写	特殊权限位大写	权限值
s (suid)	小写s (有suid执行权限)	大写S (无suid执行权限)	4
s (sgid)	小写s (有sgid执行权限)	大写S (无sgid执行权限)	2
t(sticky bit)	小写t (有sticky bit执行权限)	大写T (无sticky bit执行权限)	1

02. SUID

SUID是一种对二进制程序进行设置的特殊权限，可以让二进制程序的执行者临时拥有文件所属者的权限（仅对拥有执行权限的二进制文件有效）。例如，所有用户都可以执行passwd命令来修改自己的用户密码，而用户密码保存在/etc/shadow文件中。仔细查看这个文件就会发现它的默认权限是000，也就是说除了root管理员以外，所有用户都没有查看或编辑该文件的权限。但是，在使用passwd命令时如果加上SUID特殊权限位，就可让普通用户临时获得程序所属者的身份，把变更的密码信息写入到shadow文件中。这很像我们在古装剧中见到的手持尚方宝剑的钦差大臣，他手持的尚方宝剑代表的是皇上的权威，因此可以惩戒贪官，但这并不意味着他永久成为了皇上。因此这只是一种有条件的、临时的特殊权限授权方法。

查看passwd命令属性时发现所有者的权限由rwx变成了rws，其中x改变成s就意味着该文件被赋予了SUID权限。另外有读者会好奇，那么如果原本的权限是rw-呢？如果原先权限位上没有x执行权限，那么被赋予特殊权限后将变成大写的S。

[root@itcast share]# ls -l /etc/shadow
---------- 1 root root 1525 8月   3 17:08 /etc/shadow
[root@itcast share]# 
[root@itcast share]# ls -l /bin/passwd 
-rwsr-xr-x. 1 root root 27832 6月  10 2014 /bin/passwd
[root@itcast share]# 
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用户属主对应的前三位权限的x位上如果有s就表示suid权限，当x位上没有小写x执行权限时候，suid的权限显示就是大S

注意：suid功能是一把双刃剑，是一个比较危险的功能，对系统安全有一定威胁系统，suid的无用的功能取消suid权限(安全优化)

设置SUID的例子

[root@itcast tmp]# pwd
/tmp
[root@itcast tmp]# touch file
[root@itcast tmp]# ls -l file
-rw-r--r-- 1 root root 0 8月   7 22:25 file

#切换到deng用户
[root@itcast tmp]# su - deng
上一次登录：三 8月  7 22:16:01 CST 2019pts/1 上
[deng@itcast ~]$ cd /tmp/
[deng@itcast tmp]$ rm -rf file
rm: 无法删除"file": 不允许的操作
[deng@itcast tmp]$ 
[deng@itcast tmp]$ exit
登出

[root@itcast tmp]# which rm
alias rm='rm -i'
        /bin/rm
[root@itcast tmp]# chmod u+s /bin/rm	#追加特权
[root@itcast tmp]# ls -l /bin/rm
-rwsr-xr-x. 1 root root 62864 4月  11 2018 /bin/rm
[root@itcast tmp]# 

#切换到deng用户
[root@itcast tmp]# su - deng
上一次登录：三 8月  7 22:26:16 CST 2019pts/1 上
[deng@itcast ~]$ cd /tmp/
[deng@itcast tmp]$ rm -rf file	#删除成功
[deng@itcast tmp]$ 

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取消suid权限

[root@itcast tmp]# chmod u-s /bin/rm
[root@itcast tmp]# ls -l /bin/rm
-rwxr-xr-x. 1 root root 62864 4月  11 2018 /bin/rm
[root@itcast tmp]# 
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等同命令chmod 4755 /bin/rm,取消suid命令 chmod u-s /bin/rm或chmod 0755 /bin/rm

03. SGID

SGID主要实现如下两种功能：

• 让执行者临时拥有所属组的权限（对拥有执行权限的二进制程序进行设置有效）；

• 在某个目录中创建的文件自动继承该目录的用户组（只可以对目录进行设置有效）。

SGID的第一种功能是参考SUID而设计的，不同点在于执行程序的用户获取的不再是文件所有者的临时权限，而是获取到文件所属组的权限。举例来说，在早期的Linux系统中，/dev/kmem是一个字符设备文件，用于存储内核程序要访问的数据，权限为：

cr--r-----   1 root system 2,  1 Feb 11 2017  kmem
1

除了root管理员或属于system组成员外，所有用户都没有读取该文件的权限。由于在平时我们需要查看系统的进程状态，为了能够获取到进程的状态信息，可在用于查看系统进程状态的ps命令文件上增加SGID特殊权限位。查看ps命令文件的属性信息：

-r-xr-sr-x   1 bin system 59346 Feb 11 2017  ps
1

由于ps命令被增加了SGID特殊权限位，所以当用户执行该命令时，也就临时获取到了system用户组的权限，从而可以顺利地读取设备文件了。

之前提到，每个文件都有其归属的所有者和所属组，当创建或传送一个文件后，这个文件就会自动归属于执行这个操作的用户（即该用户是文件的所有者）。如果现在需要在一个部门内设置共享目录，让部门内的所有人员都能够读取目录中的内容，那么就可以创建部门共享目录后，在该目录上设置SGID特殊权限位。这样，部门内的任何人员在里面创建的任何文件都会归属于该目录的所属组，而不再是自己的基本用户组。此时，我们用到的就是SGID的第二个功能，即在某个目录中创建的文件自动继承该目录的用户组（只可以对目录进行设置）。

[root@itcast tmp]# mkdir /tmp/test
[root@itcast tmp]# ls -ld test
drwxr-xr-x 2 root root 6 8月   7 22:08 test
[root@itcast tmp]# chmod  777 test
[root@itcast tmp]# chmod g+s test
[root@itcast tmp]# ls -ld test
drwxrwsrwx 2 root root 6 8月   7 22:08 test
[root@itcast tmp]# 
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在使用上述命令设置好目录的777权限（确保普通用户可以向其中写入文件），并为该目录设置了SGID特殊权限位后，就可以切换至一个普通用户，然后尝试在该目录中创建文件，并查看新创建的文件是否会继承新创建的文件所在的目录的所属组名称：

[root@itcast tmp]# su - deng
上一次登录：三 8月  7 21:22:00 CST 2019从 172.16.0.51pts/1 上
[deng@itcast ~]$ cd /tmp/test
[deng@itcast test]$ ls
[deng@itcast test]$ touch file
[deng@itcast test]$ ls -l file
-rw-rw-r-- 1 deng root 0 8月   7 22:09 file
[deng@itcast test]$ 
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我们发现新创建的文件默认所属组是root

设置SGID的例子

[root@itcast ~]# mkdir test
[root@itcast ~]# ls -ld test
drwxr-xr-x 2 root root 6 8月   7 22:32 test
[root@itcast ~]# chown deng:itcast test
[root@itcast ~]# ls -ld test
drwxr-xr-x 2 deng itcast 6 8月   7 22:32 test
[root@itcast ~]# touch test/file
[root@itcast ~]# ls -l test/file #发现创建文件的所属者和所属组都是root
-rw-r--r-- 1 root root 0 8月   7 22:32 test/file
[root@itcast ~]# 
[root@itcast ~]# 
[root@itcast ~]# chmod g+s test #设置SGID权限  
[root@itcast ~]# touch test/file2
[root@itcast ~]# ls -l test/file2   #发现创建文件所属组是itcast
-rw-r--r-- 1 root itcast 0 8月   7 22:33 test/file2
[root@itcast ~]# 

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04. SBIT

现实生活中，大学里的很多老师都要求学生将作业上传到服务器的特定共享目录中，但总是有几个“破坏分子”喜欢删除其他同学的作业，这时就要设置SBIT（Sticky Bit）特殊权限位了（也可以称之为特殊权限位之粘滞位）。SBIT特殊权限位可确保用户只能删除自己的文件，而不能删除其他用户的文件。换句话说，当对某个目录设置了SBIT粘滞位权限后，那么该目录中的文件就只能被其所有者执行删除操作了。

最初不知道是哪位非资深技术人员将Sticky Bit直译成了“粘滞位”，我们建议将其称为“保护位”，这既好记，又能立刻让人了解它的作用。RHEL 7系统中的/tmp作为一个共享文件的目录，默认已经设置了SBIT特殊权限位，因此除非是该目录的所有者，否则无法删除这里面的文件。

[deng@itcast test]$ ls -ld /tmp
drwxrwxrwt. 17 root root 4096 8月   7 22:08 /tmp
[deng@itcast test]$ 
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与前面所讲的SUID和SGID权限显示方法不同，当目录被设置SBIT特殊权限位后，文件的其他人权限部分的x执行权限就会被替换成t或者T，原本有x执行权限则会写成t，原本没有x执行权限则会被写成T。

[deng@itcast ~]$ su - deng
密码：
上一次登录：三 8月  7 22:13:04 CST 2019pts/1 上
[deng@itcast ~]$ 
[deng@itcast ~]$ cd /tmp
[deng@itcast tmp]$ touch file1
[deng@itcast tmp]$ chmod  777 file1
[deng@itcast tmp]$ ls -l file1
-rwxrwxrwx 1 deng deng 0 8月   7 22:16 file1
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其实，文件能否被删除并不取决于自身的权限，而是看其所在目录是否有写入权限。为了避免现在很多用户不放心，所以上面的命令还是赋予了这个test文件最大的777权限（rwxrwxrwx）。我们切换到另外一个普通用户，然后尝试删除这个其他人创建的文件就会发现，即便读、写、执行权限全开，但是由于SBIT特殊权限位的缘故，依然无法删除该文件：

[deng@itcast tmp]$ su - itcast
密码：
上一次登录：三 8月  7 22:15:11 CST 2019pts/1 上
[itcast@itcast ~]$ cd /tmp/
[itcast@itcast tmp]$ rm -rf file1
rm: 无法删除"file1": 不允许的操作
[itcast@itcast tmp]$ 
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当然，要是也想对其他目录来设置SBIT特殊权限位，用chmod命令就可以了。对应的参数o+t代表设置SBIT粘滞位权限

[deng@itcast ~]$ mkdir test
[deng@itcast ~]$ chmod o+t test
[deng@itcast ~]$ ls -ld test
drwxrwxr-t 2 deng deng 6 8月   7 22:18 test
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设置特权位的例子

[root@itcast /]# mkdir /ddd
[root@itcast /]# touch /ddd/test.sh
[root@itcast /]# chmod -R 0777 /ddd
[root@itcast /]# ls -ld /ddd
drwxrwxrwx 2 root root 21 8月   7 22:39 /ddd

#等同命令chmod o+s /ddd
[root@itcast /]# chmod 1777 /ddd
[root@itcast /]# ls -ld /ddd
drwxrwxrwt 2 root root 21 8月   7 22:39 /ddd
[root@itcast /]# su - deng
上一次登录：三 8月  7 22:37:28 CST 2019pts/1 上
[deng@itcast ~]$ rm -rf /ddd/test.sh 
rm: 无法删除"/ddd/test.sh": 不允许的操作
[deng@itcast ~]$ exit
登出
[root@itcast /]# rm -rf /ddd/test.sh 
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05. 附录

参考：【Linux】一步一步学Linux系列教程汇总

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4.2 函数LOS_RegionAlloc

函数LOS_RegionAlloc用于从地址空间中申请空闲的虚拟地址区间。参数较多，LosVmSpace *vmSpace指定虚拟地址空间，VADDR_T vaddr指定虚拟地址，当为空时，从映射区申请虚拟地址；当不为空时，使用该虚拟地址。如果该虚拟地址已经被映射，会先相应的解除映射处理等。size_t len指定要申请的地区区间的长度。UINT32 regionFlags指定地区区间的标签。VM_OFFSET_T pgoff指定内存页偏移值。

我们具体看下代码，⑴处如果指定的虚拟地址为空，则调用函数OsAllocRange()申请内存。⑵如果指定的虚拟地址不为空，则调用函数OsAllocSpecificRange申请虚拟内存，下文会详细分析这2个申请函数。⑶处创建虚拟内存地址区间，然后指定地址区间的地址空间为当前空间vmSpace。⑷处把创建的地址区间插入地址空间的红黑树中。

LosVmMapRegion *LOS_RegionAlloc(LosVmSpace *vmSpace, VADDR_T vaddr, size_t len, UINT32 regionFlags, VM_OFFSET_T pgoff)
{
    VADDR_T rstVaddr;
    LosVmMapRegion *newRegion = NULL;
    BOOL isInsertSucceed = FALSE;
    /**
     * If addr is NULL, then the kernel chooses the address at which to create the mapping;
     * this is the most portable method of creating a new mapping.  If addr is not NULL,
     * then the kernel takes it as where to place the mapping;
     */
    (VOID)LOS_MuxAcquire(&vmSpace->regionMux);
    if (vaddr == 0) {
⑴        rstVaddr = OsAllocRange(vmSpace, len);
    } else {
        /* if it is already mmapped here, we unmmap it */
⑵      rstVaddr = OsAllocSpecificRange(vmSpace, vaddr, len, regionFlags);
        if (rstVaddr == 0) {
            VM_ERR("alloc specific range va: %#x, len: %#x failed", vaddr, len);
            goto OUT;
        }
    }
    if (rstVaddr == 0) {
        goto OUT;
    }

⑶  newRegion = OsCreateRegion(rstVaddr, len, regionFlags, pgoff);
    if (newRegion == NULL) {
        goto OUT;
    }
    newRegion->space = vmSpace;
⑷  isInsertSucceed = OsInsertRegion(&vmSpace->regionRbTree, newRegion);
    if (isInsertSucceed == FALSE) {
        (VOID)LOS_MemFree(m_aucSysMem0, newRegion);
        newRegion = NULL;
    }

OUT:
    (VOID)LOS_MuxRelease(&vmSpace->regionMux);
    return newRegion;
}
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4.3 函数LOS_RegionFree

函数LOS_RegionFree用于释放地区区间到地址空间中。⑴进行参数校验，参数不能为空。⑵处如果开启了虚拟文件系统宏，并且地址区间是有效的文件类型，则调用函数OsFilePagesRemove。⑶处如果开启了共享内存，并且地址区间是共享的，则调用函数OsShmRegionFree释放共享内存区间，分析共享内存部分时再详细看该函数的代码。⑷如果地址区间是设备类型的，则调用函数OsDevPagesRemove解除映射，否则执行⑸。这些函数都涉及虚实映射，会在虚实映射章节分析这些函数。⑹处把地址区间从红黑树上移除，并释放地址区间结构体占用的内存。

STATUS_T LOS_RegionFree(LosVmSpace *space, LosVmMapRegion *region)
{
⑴   if ((space == NULL) || (region == NULL)) {
        VM_ERR("args error, aspace %p, region %p", space, region);
        return LOS_ERRNO_VM_INVALID_ARGS;
    }

    (VOID)LOS_MuxAcquire(&space->regionMux);

#ifdef LOSCFG_FS_VFS
⑵  if (LOS_IsRegionFileValid(region)) {
        OsFilePagesRemove(space, region);
    } else
#endif

#ifdef LOSCFG_KERNEL_SHM
⑶   if (OsIsShmRegion(region)) {
        OsShmRegionFree(space, region);
    } else if (LOS_IsRegionTypeDev(region)) {
#else
⑷   if (LOS_IsRegionTypeDev(region)) {
#endif
        OsDevPagesRemove(&space->archMmu, region->range.base, region->range.size >> PAGE_SHIFT);
    } else {
⑸      OsAnonPagesRemove(&space->archMmu, region->range.base, region->range.size >> PAGE_SHIFT);
    }

    /* remove it from space */
⑹   LOS_RbDelNode(&space->regionRbTree, ®ion->rbNode);
    /* free it */
    LOS_MemFree(m_aucSysMem0, region);
    (VOID)LOS_MuxRelease(&space->regionMux);
    return LOS_OK;
}
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4.4 虚拟内存内部实现函数

4.4.1 函数OsAllocRange

函数OsAllocRange用于从虚拟地址空间中申请指定长度的内存，返回值为申请到的虚拟地址。⑴处从进程空间中获取映射区开始地址对应的地址区间。当获取的地址区间不为NULL时，执行⑵，获取地址区间的红黑树节点，并获取该地址区间的结束地址。⑶处使用红黑树的宏对RB_MID_SCAN和RB_MID_SCAN_END，循环遍历红黑树节点pstRbNode及其后续节点。⑷处如果当前遍历节点和映射区获取的地址区间有重叠则继续遍历下一个节点。⑸处如果地址区间长度满足要求，则返回虚拟地址，否则执行⑹更新地址区间的结束地址继续遍历。

当从映射区获取的地址区间为NULL时，执行⑺。红黑树的宏对RB_SCAN_SAFE和RB_SCAN_SAFE_END会从第一个树节点循环遍历。循环体内的内容和上文重复，不再赘述。⑻如果映射区没有申请到合适的虚拟地址，则判断下在映射区后的地址区间是否满足条件。如果依旧申请不到合适的虚拟地址，返回0。

VADDR_T OsAllocRange(LosVmSpace *vmSpace, size_t len)
{
    LosVmMapRegion *curRegion = NULL;
    LosRbNode *pstRbNode = NULL;
    LosRbNode *pstRbNodeTmp = NULL;
    LosRbTree *regionRbTree = &vmSpace->regionRbTree;
    VADDR_T curEnd = vmSpace->mapBase;
    VADDR_T nextStart;

⑴  curRegion = LOS_RegionFind(vmSpace, vmSpace->mapBase);
    if (curRegion != NULL) {
⑵      pstRbNode = &curRegion->rbNode;
        curEnd = curRegion->range.base + curRegion->range.size;
⑶      RB_MID_SCAN(regionRbTree, pstRbNode)
            curRegion = (LosVmMapRegion *)pstRbNode;
            nextStart = curRegion->range.base;
⑷          if (nextStart < curEnd) {
                continue;
            }
⑸          if ((nextStart - curEnd) >= len) {
                return curEnd;
            } else {
⑹              curEnd = curRegion->range.base + curRegion->range.size;
            }
        RB_MID_SCAN_END(regionRbTree, pstRbNode)
    } else {
        /* rbtree scan is sorted, from small to big */
⑺      RB_SCAN_SAFE(regionRbTree, pstRbNode, pstRbNodeTmp)
            curRegion = (LosVmMapRegion *)pstRbNode;
            nextStart = curRegion->range.base;
            if (nextStart < curEnd) {
                continue;
            }
            if ((nextStart - curEnd) >= len) {
                return curEnd;
            } else {
                curEnd = curRegion->range.base + curRegion->range.size;
            }
        RB_SCAN_SAFE_END(regionRbTree, pstRbNode, pstRbNodeTmp)
    }

⑻  nextStart = vmSpace->mapBase + vmSpace->mapSize;
    if ((nextStart >= curEnd) && ((nextStart - curEnd) >= len)) {
        return curEnd;
    }

    return 0;
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4.4.2 函数OsAllocSpecificRange

函数OsAllocSpecificRange用于从虚拟地址空间中申请指定长度的内存，如果指定的虚拟地址已经被映射，则取消映射，返回值为申请到的虚拟地址。⑴处验证虚拟内存块是否在虚拟地址空间范围内。⑵处判断虚拟地址是否已经属于某个地址区间，如果不属于任何地址区间，则执行⑸返回该虚拟地址；如果属于某个地址区间，则继续执行⑶，如果地址区间标签包含VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED_NOREPLACE，不允许替换，则返回0；如果标签包含VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED，则调用LOS_UnMMap取消映射。如果不包含上述标签，则执行⑷，重新申请地址区间。

VADDR_T OsAllocSpecificRange(LosVmSpace *vmSpace, VADDR_T vaddr, size_t len, UINT32 regionFlags)
{
    STATUS_T status;

⑴  if (LOS_IsRangeInSpace(vmSpace, vaddr, len) == FALSE) {
        return 0;
    }

⑵   if ((LOS_RegionFind(vmSpace, vaddr) != NULL) ||
        (LOS_RegionFind(vmSpace, vaddr + len - 1) != NULL) ||
        (LOS_RegionRangeFind(vmSpace, vaddr, len - 1) != NULL)) {
⑶      if ((regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED_NOREPLACE) != 0) {
            return 0;
        } else if ((regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED) != 0) {
            status = LOS_UnMMap(vaddr, len);
            if (status != LOS_OK) {
                VM_ERR("unmmap specific range va: %#x, len: %#x failed, status: %d", vaddr, len, status);
                return 0;
            }
        } else {
⑷          return OsAllocRange(vmSpace, len);
        }
    }

⑸  return vaddr;
}
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4.4.3 函数OsCreateRegion

函数OsCreateRegion用于根据虚拟地址、内存大小、地址区间标签等信息创建地址区间。⑴处为地址区间结构体申请内存，⑵处根据参数设置地址区间属性值。代码比较简单，自行阅读即可。

LosVmMapRegion *OsCreateRegion(VADDR_T vaddr, size_t len, UINT32 regionFlags, unsigned long offset)
{
⑴  LosVmMapRegion *region = LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, sizeof(LosVmMapRegion));
    if (region == NULL) {
        VM_ERR("memory allocate for LosVmMapRegion failed");
        return region;
    }

⑵  region->range.base = vaddr;
    region->range.size = len;
    region->pgOff = offset;
    region->regionFlags = regionFlags;
    region->regionType = VM_MAP_REGION_TYPE_NONE;
    region->forkFlags = 0;
    region->shmid = -1;
    return region;
}
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4.4.4 函数OsInsertRegion

函数OsInsertRegion用于把红黑树节点插入红黑树。⑴处调用函数LOS_RbAddNode插入红黑树节点，LosVmMapRegion结构体的第一个成员是LosRbNode类型，二者可以强转。⑵处如果插入节点失败，则打印地址空间信息。代码比较简单。

BOOL OsInsertRegion(LosRbTree *regionRbTree, LosVmMapRegion *region)
{
⑴   if (LOS_RbAddNode(regionRbTree, (LosRbNode *)region) == FALSE) {
        VM_ERR("insert region failed, base: %#x, size: %#x", region->range.base, region->range.size);
⑵       OsDumpAspace(region->space);
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}
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4.4.5 函数OsFindRegion

函数OsFindRegion实现根据虚拟内存地址查找地址区间。⑴处设置地址区间范围的开始地址和大小。⑵处调用函数LOS_RbGetNode()从红黑树上获取红黑树节点pstRbNode，获取成功时会继续执行⑶从红黑树节点转换为需要的地址区间。后续会有专门的系列讲解红黑树，届时再分析函数LOS_RbGetNode()。

LosVmMapRegion *OsFindRegion(LosRbTree *regionRbTree, VADDR_T vaddr, size_t len)
{
    LosVmMapRegion *regionRst = NULL;
    LosRbNode *pstRbNode = NULL;
    LosVmMapRange rangeKey;
⑴  rangeKey.base = vaddr;
    rangeKey.size = len;

⑵  if (LOS_RbGetNode(regionRbTree, (VOID *)&rangeKey, &pstRbNode)) {
⑶      regionRst = (LosVmMapRegion *)LOS_DL_LIST_ENTRY(pstRbNode, LosVmMapRegion, rbNode);
    }
    return regionRst;
}
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5、VMalloc常用操作

内核动态分配虚拟地址空间操作分为申请和释放2个操作。

5.1 函数LOS_VMalloc

函数LOS_VMalloc用于从VMalloc动态分配内存堆虚拟地址空间中申请内存，参数为需要申请的字节数。
⑴处把申请的内存大小进行页对齐，并由字节数计算页数sizeCount。
⑵处声明一个内存页双向链表。
⑶处申请指定数量的物理内存页并挂载到双向链表pageList上。
⑷处从动态内存分配堆进程空间g_vMallocSpace中申请虚拟内存地址区间。此时成功申请了虚拟内存和物理内存，而且页数也是一样的，下面执行
⑸循环遍历物理页双向链表上的每一个内存页进行虚实映射。
⑹处获取物理内存页的物理内存地址，然后把物理内存页的引用计数自增加1。
⑺处进行虚实映射，然后把虚拟内存地址增加一个内存页的大小，继续循环遍历。
⑻处返回申请到的虚拟地址区间的内存开始地址。虚实映射函数LOS_ArchMmuMap在MMU虚实映射系列来详细讲解。

VOID *LOS_VMalloc(size_t size)
{
    LosVmSpace *space = &g_vMallocSpace;
    LosVmMapRegion *region = NULL;
    size_t sizeCount;
    size_t count;
    LosVmPage *vmPage = NULL;
    VADDR_T va;
    PADDR_T pa;
    STATUS_T ret;

⑴  size = LOS_Align(size, PAGE_SIZE);
    if ((size == 0) || (size > space->size)) {
        return NULL;
    }
    sizeCount = size >> PAGE_SHIFT;

⑵   LOS_DL_LIST_HEAD(pageList);
    (VOID)LOS_MuxAcquire(&space->regionMux);

⑶  count = LOS_PhysPagesAlloc(sizeCount, &pageList);
    if (count < sizeCount) {
        VM_ERR("failed to allocate enough pages (ask %zu, got %zu)", sizeCount, count);
        goto ERROR;
    }

    /* allocate a region and put it in the aspace list */
⑷   region = LOS_RegionAlloc(space, 0, size, VM_MAP_REGION_FLAG_PERM_READ | VM_MAP_REGION_FLAG_PERM_WRITE, 0);
    if (region == NULL) {
        VM_ERR("alloc region failed, size = %x", size);
        goto ERROR;
    }

    va = region->range.base;
⑸  while ((vmPage = LOS_ListRemoveHeadType(&pageList, LosVmPage, node))) {
⑹      pa = vmPage->physAddr;
        LOS_AtomicInc(&vmPage->refCounts);
⑺      ret = LOS_ArchMmuMap(&space->archMmu, va, pa, 1, region->regionFlags);
        if (ret != 1) {
            VM_ERR("LOS_ArchMmuMap failed!, err;%d", ret);
        }
        va += PAGE_SIZE;
    }

    (VOID)LOS_MuxRelease(&space->regionMux);
⑻   return (VOID *)(UINTPTR)region->range.base;

ERROR:
    (VOID)LOS_PhysPagesFree(&pageList);
    (VOID)LOS_MuxRelease(&space->regionMux);
    return NULL;
}
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5.2 函数LOS_VFree

函数LOS_VFree用于释放从VMalloc动态内存堆虚拟地址空间中申请的虚拟内存，传入参数为虚拟地址。 ⑴处根据虚拟地址获取虚拟地址区间，然后执行⑵释放地址区间，其中函数LOS_RegionFree在前文已经详细讲述。

VOID LOS_VFree(const VOID *addr)
{
    LosVmSpace *space = &g_vMallocSpace;
    LosVmMapRegion *region = NULL;
    STATUS_T ret;

    if (addr == NULL) {
        VM_ERR("addr is NULL!");
        return;
    }

    (VOID)LOS_MuxAcquire(&space->regionMux);

⑴  region = LOS_RegionFind(space, (VADDR_T)(UINTPTR)addr);
    if (region == NULL) {
        VM_ERR("find region failed");
        goto DONE;
    }

⑵   ret = LOS_RegionFree(space, region);
    if (ret) {
        VM_ERR("free region failed, ret = %d", ret);
    }

DONE:
    (VOID)LOS_MuxRelease(&space->regionMux);
}
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6 其他

6.1 函数LOS_VmSpaceReserve

函数LOS_VmSpaceReserve用于在在进程空间中预留一块内存空间。⑴处先做参数校验。⑵处先判断虚拟地址和大小在指定的虚拟地址空间内。⑶处查询指定的虚拟地址的映射标签。⑷处加上标签VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED申请一段地址区间。

STATUS_T LOS_VmSpaceReserve(LosVmSpace *space, size_t size, VADDR_T vaddr)
{
    UINT32 regionFlags = 0;

⑴  if ((space == NULL) || (size == 0) || (!IS_PAGE_ALIGNED(vaddr) || !IS_PAGE_ALIGNED(size))) {
        return LOS_ERRNO_VM_INVALID_ARGS;
    }

⑵  if (!LOS_IsRangeInSpace(space, vaddr, size)) {
        return LOS_ERRNO_VM_OUT_OF_RANGE;
    }

    /* lookup how it's already mapped */
⑶  (VOID)LOS_ArchMmuQuery(&space->archMmu, vaddr, NULL, ®ionFlags);

    /* build a new region structure */
⑷  LosVmMapRegion *region = LOS_RegionAlloc(space, vaddr, size, regionFlags | VM_MAP_REGION_FLAG_FIXED, 0);

    return region ? LOS_OK : LOS_ERRNO_VM_NO_MEMORY;
}
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总结

本文分析虚拟内存管理的相关源代码，首先介绍虚拟内存管理的结构体、相关宏定义，接着会分析内核虚拟地址空间和用户进程虚拟地址空间如何初始化，然后分析虚拟内存区间常用操作包含查找、申请和释放等，最后分析动态内存堆的申请、释放接口的源代码，并简单介绍下内存区间预留接口源代码。

如果大家想更加深入的学习 OpenHarmony 开发的内容，不妨可以参考以下相关学习文档进行学习，助你快速提升自己：

OpenHarmony 开发环境搭建：https://qr18.cn/CgxrRy

《OpenHarmony源码解析》：https://qr18.cn/CgxrRy

• 搭建开发环境
• Windows 开发环境的搭建
• Ubuntu 开发环境搭建
• Linux 与 Windows 之间的文件共享
• ……
  

系统架构分析：https://qr18.cn/CgxrRy

• 构建子系统
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OpenHarmony 设备开发学习手册：https://qr18.cn/CgxrRy

OpenHarmony面试题（内含参考答案）：https://qr18.cn/CgxrRy

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