MPROTECT(2) Manuel du programmeur Linux MPROTECT(2)

mprotect, pkey_mprotect - Définir la protection d'une partie de la mémoire

#include <sys/mman.h>
int mprotect(void *addr, size_t len, int prot);
#define _GNU_SOURCE             /* Consultez feature_test_macros(7) */
#include <sys/mman.h>
int pkey_mprotect(void *addr, size_t len, int prot, int pkey);

mprotect() change les protections d'accès pour la (les) page(s) de mémoire du processus appelant contenant tout ou une partie de l'intervalle [addraddr+len-1]. addr doit être aligné sur une limite de page.

Si le processus appelant essaie d'accéder à la mémoire en violant la protection, le noyau génère un signal SIGSEGV pour ce processus.

prot est une combinaison des attributs d'accès suivants : PROT_NONE ou le résultat d’une opération OU bit à bit parmi les autres valeurs de la liste suivante :

PROT_NONE
On ne peut pas accéder du tout à la zone de mémoire.
PROT_READ
On peut lire la zone de mémoire.
PROT_WRITE
On peut modifier la zone de mémoire.
PROT_EXEC
La zone de mémoire peut contenir du code exécutable.
PROT_SEM (depuis Linux 2.5.7)
La mémoire peut être utilisée pour des opérations atomiques. Cet attribut a été introduit dans l'implémentation de futex(2) (afin de garantir la possibilité d'effectuer des opérations atomiques exigées par des commandes comme FUTEX_WAIT), mais il n'est actuellement utilisé sur aucune architecture.
PROT_SAO (depuis Linux 2.6.26)
La mémoire devrait avoir une forte organisation de son accès. Cette fonctionnalité est spécifique à l'architecture PowerPC (la version 2.06 de la spécification de l'architecture ajoute la fonction SAO du processeur, disponible par exemple sur POWER 7 ou PowerPC A2).

En outre (depuis Linux 2.6.0), il est possible de positionner les attributs suivants sur prot :

PROT_GROWSUP
Appliquer le mode de protection jusqu'à la fin d'une projection qui grandit vers le haut (de telles projections sont créées pour la zone de la pile sur une architecture — par exemple HP-PARISC — dont la pile a tendance à s'accroître vers le haut).
PROT_GROWSDOWN
Appliquer le mode de protection vers le bas jusqu'au début d'une projection qui grandit vers le bas (il pourrait s'agir d'un segment de pile ou d'un segment projeté avec un drapeau MAP_GROWSDOWN positionné).

Comme mprotect(), pkey_mprotect() modifie la protection des pages indiquées par addr et len. Le paramètre pkey indique la clé de protection (voir pkeys(7))) à assigner à la mémoire. La clé de protection doit être allouée avec pkey_alloc(2) avant d'être passée à pkey_mprotect(). Pour un exemple d'utilisation de cet appel système, voir pkeys(7).

mprotect() et pkey_mprotect() renvoient 0 s'ils réussissent. En cas d'erreur, ces appels système renvoient -1 et errno est positionné adéquatement.

EACCES
L'accès spécifié n'est pas possible sur ce type de mémoire. Cela se produit par exemple si vous utilisez mmap(2) pour représenter un fichier en lecture seule en mémoire, et puis demandez de marquer cette zone avec PROT_WRITE.
EINVAL
addr n'est pas un pointeur valable, ou ce n'est pas un multiple de la taille de page du système.
EINVAL
(pkey_mprotect()) pkey n'a pas été alloué avec pkey_alloc(2)
EINVAL
PROT_GROWSUP et PROT_GROWSDOWN étaient indiqués tous les deux dans prot.
EINVAL
Drapeaux non valables indiqués dans prot.
EINVAL
(Architecture PowerPC) PROT_SAO était indiqué dans prot, mais la fonctionnalité matérielle SAO n'est pas disponible.
ENOMEM
Impossible d'allouer des structures internes au noyau.
ENOMEM
Les adresses dans l'intervalle [addr, addr+len-1] ne sont pas valables dans l'espace d'adressage du processus, ou l'intervalle s'étend sur des pages non projetées (dans les noyaux antérieurs à 2.4.19, l'erreur EFAULT était produite à tort dans ce cas).
ENOMEM
La modification de la protection d'une zone de la mémoire ferait dépasser le nombre maximal autorisé de projections avec des attributs différents (comme la protection en lecture vs lecture/écriture) (par exemple, positionner une protection d'une plage PROT_READ au milieu d'une zone protégée par PROT_READ|PROT_WRITE donnerait trois projections : deux en lecture/écriture aux extrémités et une en lecture seule au milieu).

pkey_mprotect() est apparu dans Linux 4.9 ; la bibliothèque glibc le gère depuis la version 2.27.

mprotect() : POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, SVr4. POSIX indique que le comportement de mprotect() n'est pas spécifié s'il s'applique à une zone de mémoire non obtenue à l'aide de mmap(2).

pkey_mprotect() est une extension Linux non portable.

Sous Linux, il est toujours autorisé d'appeler mprotect() sur une adresse de l'espace d'adressage du processus (excepté pour la zone vsyscall du noyau). En particulier, il peut être utilisé pour rendre une projection de code existante accessible en écriture.

La différence entre PROT_EXEC et PROT_READ dépend de l'architecture, de la version du noyau et de l'état du processus. Sur certaines, si READ_IMPLIES_EXEC est positionné dans les drapeaux de la personnalité d'un processus (voir personality(2)), le fait d'indiquer PROT_READ ajoutera implicitement PROT_EXEC.

Sur certaines architectures matérielles (comme i386), PROT_WRITE implique PROT_READ.

POSIX.1 indique qu'une implémentation peut autoriser un accès autre que celui donné dans prot, mais doit au minimum autoriser l'accès en écriture si PROT_WRITE était passé, et ne doit autoriser aucun accès si PROT_NONE était passé.

Les applications devraient faire attention quand elles mélangent l'utilisation de mprotect() et de pkey_mprotect(). Sur x86, quand mprotect() est utilisé avec prot positionné sur PROT_EXEC, une pkey peut être allouée et positionnée implicitement sur la mémoire par le noyau, mais uniquement quand la pkey était de 0 précédemment.

Sur les systèmes qui ne gèrent pas les clés de protection dans le matériel, pkey_mprotect() peut toujours être utilisé, mais pkey doit être positionné sur -1. Si elle est appelée ainsi, l'opération pkey_mprotect() est équivalente à mprotect().

Le programme ci-dessous montre l'utilisation de mprotect(). Il alloue quatre pages de mémoire, rend la troisième accessible en lecture seule, puis exécute une boucle qui se déplace en avançant dans la région allouée et en modifiant son contenu.

Voici un exemple d'exécution de ce programme :


$ ./a.out
Début de la région :       0x804c000
Reçu SIGSEGV à l'adresse : 0x804e000

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>
#define handle_error(msg) \
    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
static char *buffer;
static void
handler(int sig, siginfo_t *si, void *unused)
{
    /* Remarque : appeler printf() à partir d'un gestionnaire de signal
       n'est pas sûr (vous ne devriez pas le faire dans des programmes en
       production) car printf() n'est pas async-signal-safe ; voir
       signal-safety(7). Cependant, nous utilisons printf() ici comme façon
       simple de montrer que le gestionnaire a été appelé. */
static void
    printf("Reçu SIGSEGV à l'adresse : %p\n", si->si_addr);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
int
main(int argc, char *argv[])
{
    int pagesize;
    struct sigaction sa;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_sigaction = handler;
    if (sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL) == -1)
        handle_error("sigaction");
    pagesize = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    if (pagesize == -1)
        handle_error("sysconf");
    /* Allouer un tampon aligné sur une limite de page ;
       la protection initiale est PROT_READ | PROT_WRITE */
    buffer = memalign(pagesize, 4 * pagesize);
    if (buffer == NULL)
        handle_error("memalign");
    printf("Début de la région :       %p\n", buffer);
    if (mprotect(buffer + pagesize * 2, pagesize,
                PROT_READ) == -1)
        handle_error("mprotect");
    for (char *p = buffer ; ; )
        *(p++) = 'a';
    printf("Boucle terminée\n");     /* Ne devrait jamais arriver */
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

mmap(2), sysconf(3), pkeys(7)

Cette page fait partie de la publication 5.10 du projet man-pages Linux. Une description du projet et des instructions pour signaler des anomalies et la dernière version de cette page peuvent être trouvées à l'adresse https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

La traduction française de cette page de manuel a été créée par Christophe Blaess https://www.blaess.fr/christophe/, Stéphan Rafin <stephan.rafin@laposte.net>, Thierry Vignaud <tvignaud@mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal <aportal@univ-montp2.fr>, Jean-Philippe Guérard <fevrier@tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh) <jean-luc.coulon@wanadoo.fr>, Julien Cristau <jcristau@debian.org>, Thomas Huriaux <thomas.huriaux@gmail.com>, Nicolas François <nicolas.francois@centraliens.net>, Florentin Duneau <fduneau@gmail.com>, Simon Paillard <simon.paillard@resel.enst-bretagne.fr>, Denis Barbier <barbier@debian.org>, David Prévot <david@tilapin.org> et Jean-Philippe MENGUAL <jpmengual@debian.org>

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1 novembre 2020 Linux