在一定次数的调用后，mprotect失败

Question

我正在尝试编写一个程序，在该程序中，我分配一个内存块，然后有选择地更改该块的页大小和页对齐的子集的保护。但是，当我尝试对内存块中超过8个页面的部分调用mprotect时，mprotect失败，并显示错误"Cannot allocate“。

下面是一个最小的、完整的、可验证的示例，它再现了这个问题：

#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <iostream>

int main() {
    const int n_pages = 12;
    const int page_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);   // 4096
    const int block_size = n_pages * page_size;     // 65536

    char* block_addr = (char*)aligned_alloc(page_size, block_size);
    char* chunks[n_pages];
    char* pointer = block_addr;

    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        pointer = pointer + (n * page_size);
        chunks[n] = pointer;
    }
    std::cout << "Set chunks read-only.\n";
    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        if (mprotect(chunks[n], page_size, PROT_READ) != 0) {
            std::cerr << n+1 << '/' << n_pages << ' '
                      << "mprotect failed: " << std::strerror(errno) << '\n';
        }
    }
    std::cout << "Set chunks read/write.\n";
    for (int n = 0; n < n_pages; n++) {
        if (mprotect(chunks[n], page_size, PROT_READ|PROT_WRITE) != 0) {
            std::cerr << n+1 << '/' << n_pages << ' '
                      << "mprotect failed: " << std::strerror(errno) << '\n';
        }
    }
    free(block_addr);
}

对于chunks n>8，此操作始终失败，并给出以下消息：

Set chunks read-only.
9/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
10/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
11/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
12/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
Set chunks read/write.
9/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
10/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
11/12 mprotect failed: Cannot allocate memory
12/12 mprotect failed: Cannot allocate memory

我发现了一个question，其中OP似乎得到了与我相同的错误，其中David Hammen提供了一些有用的提示来指出问题的根源，但我并不真正理解他在说什么。不幸的是，OP不提供他们的代码，所以我们不能确切知道他们在做什么，或者他们是如何修复它的。

所以基本上我的问题是:为什么mprotect会产生这个错误，我如何修复它？

Answer 1

    pointer = pointer + (n * page_size);

这条线看起来很可疑。它可能应该是

    pointer = block_addr + (n * page_size);

或

    chunks[n] = pointer;  // need to assign to chunks[n] first
    pointer = pointer + page_size;

否则pointer将离开(步长为0，1 (= 0+ 1)，3 (= 0+1+ 2)，6 (= 0+1+2+ 3)，...)进入不属于你的进程的内存，因为你没有分配它(即它是“未映射的”)。这就解释了为什么mprotect在最后几个块中失败了。