Linux中的access_ok函数到底是什么？

access_ok函数用于验证用户空间指针在内核空间中是否有效且可访问。这是一项重要的安全检查，确保内核不会无意中访问无效或恶意的用户空间内存，否则可能导致安全漏洞、崩溃或未定义行为。

access_ok函数通常定义如下:

int access_ok(const void __user *addr, unsigned long size);

• 参数

  • addr：指向用户空间内存地址的指针（__user是一个宏，用于指示该指针指向用户空间内存）。
  • size：需要检查的内存区域大小（以字节为单位）。

• 返回值

  • 1（true）：如果指定的用户空间内存区域有效且可访问。
  • 0（false）：如果内存区域无效或不可访问。

在内核6.12.8中的代码：

// asm-generic/access_ok.h

static inline int __access_ok(const void __user *ptr, unsigned long size)
{
	unsigned long limit = TASK_SIZE_MAX;
	unsigned long addr = (unsigned long)ptr;

	if (IS_ENABLED(CONFIG_ALTERNATE_USER_ADDRESS_SPACE) ||
	    !IS_ENABLED(CONFIG_MMU))
		return true;

	return (size <= limit) && (addr <= (limit - size));
}

TASK_SIZE_MAX：这是内核定义的常量，表示用户空间地址空间的最大大小。在大多数架构中，它是用户空间和内核空间内存之间的边界。

IS_ENABLED(CONFIG_ALTERNATE_USER_ADDRESS_SPACE)：检查内核是否配置了替代用户地址空间，可能改变用户空间内存处理。

!IS_ENABLED(CONFIG_MMU)：检查内核是否在没有内存管理单元（MMU）的系统上运行。没有MMU的系统（例如某些嵌入式系统）具有更简单的内存模型。

size <= limit：检查请求的内存区域大小（size）是否在有效的用户空间地址范围内（limit）。如果size大于limit，则区域无效。

addr <= (limit - size)：检查内存区域的末尾（addr + size）是否不超过用户空间地址限制。这确保整个区域位于有效的用户空间内存内。

用途

access_ok函数主要用于系统调用或其他与用户空间内存交互的内核函数。在内核与用户空间之间复制数据之前（例如使用copy_from_user或copy_to_user），内核必须确保用户空间指针有效，并且请求的内存区域位于用户的地址空间内。

示例

long sys_example_syscall(const void __user *user_buf, unsigned long size) {
    char kernel_buf[256];

    // 检查用户空间指针是否有效
    if (!access_ok(user_buf, size)) {
        return -EFAULT; // 如果无效，返回错误
    }

    // 从用户空间复制数据到内核空间
    if (copy_from_user(kernel_buf, user_buf, size)) {
        return -EFAULT; // 如果复制失败，返回错误
    }

    // ...

    return 0; // 成功
}

总结

access_ok函数是Linux内核中的一个关键安全机制，用于在访问用户空间指针之前验证其有效性。它有助于防止安全漏洞，并确保内核在与用户空间内存交互时安全运行。