IOBuffer

名称

IOBuffer - 具有非对称访问权限控制和规范的共享内存端点

Synopsis

IOBuffer (IOB) 是一种对等 Zircon 内核对象，专为进程之间的高吞吐量、低延迟通信和共享内存传输而设计。它将对等会话管理与多区域封装、非对称访问权限控制和内核介导的访问规范相结合。

说明

IOBuffer 始终作为一对端点（端点 0 和端点 1）运行。它允许两个进程通过共享多个独立的内存区域（最多 64 个，由 ZX_IOB_MAX_REGIONS 定义）进行通信，每个内存区域都配置有特定的访问权限和行为。

对等生命周期和信令

与通道和套接字类似，IOBuffer 端点也是对等的。 - 端点控制着后备内存区域的生命周期。 - 引用跟踪：从 端点创建的活跃虚拟内存映射与该端点的打开句柄一起计为引用。 - 对等关闭：当对一个端点的所有引用（包括打开的句柄和活跃的虚拟 内存映射）都关闭时，系统会在对等端点上断言 ZX_IOB_PEER_CLOSED信号。

区域：私有与共享

IOBuffer 可以封装多个内存区域： - 私有区域 (ZX_IOB_REGION_TYPE_PRIVATE)：由 IOBuffer 对唯一拥有的私有 VmObject 提供支持。用于隔离的 点对点通信。 - 共享区域 (ZX_IOB_REGION_TYPE_SHARED) （实验性）：指向独立的 shared_region 对象。多个独立的 IOBuffer 对可以 引用同一个共享区域，从而实现多对一模式（例如， 多个客户端日志写入器向单个读取器发送数据）。

非对称访问权限控制

您可以为端点 0 和端点 1 配置每个区域的不同权限。权限包括： - 直接映射：允许进程将其区域映射到其虚拟 地址空间 (VMAR) 中，以进行直接读写访问。 - ZX_IOB_ACCESS_EP0_CAN_MAP_READ / _WRITE - ZX_IOB_ACCESS_EP1_CAN_MAP_READ / _WRITE - 内核介导的访问：限制直接映射，要求所有访问都 通过内核系统调用（例如 zx_iob_writev）进行。这可以防范 检查时间到使用时间 (TOCTOU) 攻击。 - ZX_IOB_ACCESS_EP0_CAN_MEDIATED_READ / _WRITE - ZX_IOB_ACCESS_EP1_CAN_MEDIATED_READ / _WRITE

有效权限和句柄交互

验证内存操作时，内核会将区域的访问权限（逻辑 AND）与端点句柄权限相交。区域级权限无法替换句柄级权限。

  • 映射操作：有效读写权限分别为 uRn & hRn 和 uWn & hWn，其中 u 表示映射权限，h 表示 句柄权限。
  • 介导的操作：有效读写权限分别为 kRn & hRn 和 kWn & hWn，其中 k 表示介导的权限，h 表示句柄权限。

介导的方向性与绝对权限

与直接映射不同，内核介导的访问在逻辑/方向意义上运行，而不是绝对硬件权限。例如，逻辑介导的读取操作（例如从环形缓冲区检索数据）可能需要内核在后台写入同一区域中的记账结构。内核允许对只读介导的端点进行此类内部记账写入，因为内核充当强制执行逻辑的可信介导者。

内存访问规范

规范定义了区域内内核介导的操作的结构化内存布局和行为： - 无 (ZX_IOB_DISCIPLINE_TYPE_NONE)：自由格式的原始字节缓冲区。没有 内核介导的操作。 - ID 分配器 (ZX_IOB_DISCIPLINE_TYPE_ID_ALLOCATOR) （实验性）：一种 线程安全结构，用于将大小合适的数据 blob 映射到按顺序分配的 数字 ID。对于跟踪中的字符串实习非常有用。 - 介导的写入环形缓冲区 (ZX_IOB_DISCIPLINE_TYPE_MEDIATED_WRITE_RING_BUFFER) （实验性）：一种 圆形环形缓冲区，专为多个客户端和单个用户空间读取器（例如，高效的 系统日志记录）的并发内核介导的写入而设计。

通过 VMAR 进行映射

系统通过 zx_vmar_map_iob 将 IOBuffer 区域映射到 VMAR 中。仅支持以下 VMAR 选项： - ZX_VM_SPECIFIC - ZX_VM_SPECIFIC_OVERWRITE - ZX_VM_OFFSET_IS_UPPER_LIMIT - ZX_VM_PERM_READ - ZX_VM_PERM_WRITE - ZX_VM_MAP_RANGE

任何其他 VMAR 选项都会返回 ZX_ERR_INVALID_ARGS。

查询对象属性和区域

IOBuffer 支持通过 zx_object_get_info 进行标准属性查询。

ZX_INFO_IOB

使用 zx_iob_info_t 返回有关整体 IOBuffer 实例的信息： - options：创建时使用的选项。 - region_count：封装的内存区域的数量。

ZX_INFO_IOB_REGIONS

以 zx_iob_region_info_t 数组的形式返回有关每个区域的信息。 - 访问位交换：返回时，内核会交换访问修饰符 位，以便端点 0 访问位反映执行查询的端点句柄 的权限，而端点 1 访问位反映对等方 的权限。这允许与端点无关的库动态验证权限。

ZX_INFO_PROCESS_VMOS

内核会在本主题下报告支持私有 IOB 区域的内存对象，就像标准 VMO 一样。默认情况下，支持 VMO 共享父级 IOBuffer 的名称。

权限

IOBuffer 句柄默认具有以下权限： - ZX_RIGHT_TRANSFER - ZX_RIGHT_DUPLICATE - ZX_RIGHT_WAIT - ZX_RIGHT_INSPECT - ZX_RIGHT_READ - ZX_RIGHT_WRITE - ZX_RIGHT_MAP - ZX_RIGHT_SIGNAL - ZX_RIGHT_SIGNAL_PEER - ZX_RIGHT_GET_PROPERTY - ZX_RIGHT_SET_PROPERTY

属性

IOBuffer 支持以下属性： - ZX_PROP_NAME：用于诊断和归因内存。

信号

系统可以为 IOBuffer 端点设置以下信号：

  • ZX_IOB_PEER_CLOSED：对等端点已关闭（包括所有句柄和 活跃映射）。
  • ZX_IOB_SHARED_REGION_UPDATED （实验性）：当共享区域 已通过介导的写入进行更新时引发。

系统调用