ESP32S3平台下基于GCC插装实现简易mmap的技术咨询

需求背景 #

我希望在不支持通用mmap的ESP32S3平台上实现一个简易版mmap功能，尽管清楚这会大幅影响性能，但仍想在项目特定场景中尝试。核心思路是在每一处内存加载操作的逻辑周围生成代码，通过检查指针值来决定是否从替代地址加载数据。

核心思路示例（伪代码） #

char * mapped_file;
read(somefile, mapped_file, file_size);

char load_hook(void * ptr) {
  if(ptr & 0xff000000) {
    return mapped_file[ptr & 0x00ffffff];
  } else {
    return *ptr;
  }
}

char s[] = "some data";
char * p = 0xff000002;
char load_1 = *s;
char load_2 = *p;
// load_1 会取到s[]的第一个字节，
// load_2 会取到mapped_file的第三个字节

注：实际实现时load_hook需要加入缓存逻辑，用少量物理RAM处理大文件，上述示例仅作思路说明。

已尝试的方案 #

我尝试使用-fsanitize=kernel-address编译选项，GCC会自动生成调用__asan_load*_*(void * ptr)系列函数的代码。目前已成功通过自行实现这些函数（不链接官方asan库）劫持了相关调用，但无法找到让GCC生成修改加载地址代码的方法。

以x86_64平台的kasan为例，它会生成类似如下的汇编逻辑：

char fn(char * p) {
    char ret = *p;
    return ret;
}

...
movq -24(%rbp), %rax             |
movq %rax, %rdi                  | << kasan注入的代码
call __asan_load1_noabort@PLT    |
movq -24(%rbp), %rax    << 获取p指针
movzbl (%rax), %eax     << 实际解引用p指针
...

当前遇到的问题 #

虽然可以在__asan_load..函数中通过栈帧查找指针值，但希望有更直接的实现方式。另外：

• ESP32的ISA没有公开文档，x86平台可行的汇编注入方案无法移植；
• 尝试编写GCC插件处理gimple中间代码，但不确定Espressif提供的工具链是否包含所需的开发头文件。

寻求解决方案 #

请问还有其他可行的方案来实现这个需求吗？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Roman Likane