XV6 操作系统是一个非常简陋的原型系统，因此并未没有对进程影像中的代码和数据进行区分，更没有对它们进行访问权限控制。下面我们来看看 XV6 进程可以如何破坏自己的代码和数据，然后再分析如何将代码和数据按不同属性进行区分管理。
我们编写 no_protect.c 应用程序，然后展示它如何破坏自己的数据和代码。记得在 Makefile 中添加 _no_protect\。
#include "types.h"
#include "stat.h"
#include "user.h"
int
main()
{
char *p = (char*)0x0000;
for(int i = 0x0000; i < 0x08; i ++){
*(p+i) = '*';
}
printf(1, "This string shouldn't be modified!\n");
exit();
}
编译后，用 readelf -l _no_protect 查看可执行文件 _no_protect 的信息，如下：
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x0
There are 2 program headers, starting at offset 52
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
LOAD 0x000080 0x00000000 0x00000000 0x00a28 0x00a34 RWE 0x10
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RWE 0x10
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00 .text .rodata .eh_frame .bss
01
从中可以看出，整个可执行文件只有一个类型为 LOAD 的段需要装入内存，具体是从磁盘文件 0x000080 地址开始装入 0x00a28 字节到内存 0x000000 地址范围，并占用 0x000000~0x000a34 的范围。
之前提到过 XV6 可执行文件的生成中，使用了 -N 链接选项，使得 -N 参数用于指出 data 节与 text 节都是可读可写、不需要在页边界对齐。也就是说 XV6 可执行文件只形成一 个段，其属性为 RWE（即可以读、写、执行），完全没有进行权限控制，可以修改任何 一个字节。
虽然在 XV6 系统中运行 no_protect 后是完全正常的，如下：
$ no_protect
This string shouldn't be modified!
但实际上代码的第 9~10 行的循环代码修改了代码的前 8 个字节，只不过这 8 字节代码在循环开始前已经被执行过了， 因此对程序行为并未造成影响。
但是如果将写入长度扩展到 0x0100，将覆盖程序代码从而引起错误，如下：
$ no_protect
pid 3 no_protect: trap 14 err 4 on cpu 1 eip 0x1a addr 0x3dc168--kill proc
同理，将写入地址从 0x0 移动到 0x1000 开始，即写入 0x1000~0x1008 也会引起内存访问错误，如下。因为该区域是 XV6 进程代码和堆栈之间的一个隔离区，该页未建立页表映射。
$ no_protect
pid 4 no_protect: trap 14 err 7 on cpu 1 eip 0x11 addr 0x1000--kill proc
但是将地址修改到 0x2000 开始的 8 字节，则又恢复正常。这是因为该地址区间是该进程的堆栈区。再继续将地址上移到 0x3000 将访问到未映射区，出现类似 0x1000 的错误（提示的地址将变成 0x3000）。
除了破坏代码、访问未分配的内存区间外，还可能会修改只读数据且不引起程序致命错误。例如我们可以将指针指向所打印的字符串，从而影响后面打印输出结果。首先用 readelf -S _no_prtect 查看节的信息，可以看到有只读数据 .rodata 节，如下
There are 16 section headers, starting at offset 0x2f10:
Section Headers:
[Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .text PROGBITS 00000000 000080 000756 00 WAX 0 0 16
[ 2] .rodata PROGBITS 00000758 0007d8 00003d 00 A 0 0 4
[ 3] .eh_frame PROGBITS 00000798 000818 000290 00 A 0 0 4
[ 4] .bss NOBITS 00000a28 000aa8 00000c 00 WA 0 0 4
[ 5] .comment PROGBITS 00000000 000aa8 00002b 01 MS 0 0 1
[ 6] .debug_aranges PROGBITS 00000000 000ad8 0000a0 00 0 0 8
[ 7] .debug_info PROGBITS 00000000 000b78 0009cd 00 0 0 1
[ 8] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 001545 0004ff 00 0 0 1
[ 9] .debug_line PROGBITS 00000000 001a44 000309 00 0 0 1
[10] .debug_str PROGBITS 00000000 001d4d 000218 01 MS 0 0 1
[11] .debug_loc PROGBITS 00000000 001f65 0009d0 00 0 0 1
[12] .debug_ranges PROGBITS 00000000 002935 000080 00 0 0 1
[13] .symtab SYMTAB 00000000 0029b8 0003a0 10 14 21 4
[14] .strtab STRTAB 00000000 002d58 00011d 00 0 0 1
[15] .shstrtab STRTAB 00000000 002e75 00009a 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info),
L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS),
C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude),
p (processor specific)
然后用 objdump -s -j .rodata _no_protect 查看其内容，如下
_no_protect: file format elf32-i386
Contents of section .rodata:
0758 54686973 20737472 696e6720 73686f75 This string shou
0768 6c646e27 74206265 206d6f64 69666965 ldn't be modifie
0778 64210a00 286e756c 6c290000 30313233 d!..(null)..0123
0788 34353637 38394142 43444546 00 456789ABCDEF.
我们修改程序第 8 行代码将 p 指向 0x0758 地址，这样将会把 This string shouldn't be modified!\n 的前 8 个字符修改为 *，运行结果如下：
$ no_protect
********ing shouldn't be modified!
为了对代码和数据进行保护，首先就需要按访问属性的不同进行分别管理。进程的数据和代码要分离，我们可以利用链接器命令或链接器脚本（ld 脚本）上做控制。我们将 Makefile 中关于可执行文件生成的规则进行修改，删除了 -N 选项。
_%: %.o $(ULIB)
$(LD) $(LDFLAGS) -N -e main -Ttext 0 -o $@ $^
$(OBJDUMP) -S $@ > $*.asm
$(OBJDUMP) -t $@ | sed '1,/SYMBOL TABLE/d; s/ .* / /; /^$$/d' > $*.sym
将链接命令中的 -N 选项去掉后，可以生成磁盘可执行文件 _no_protect 时，是有独立代码段和独立数据段，如下所示。读者可以回顾之前一个 LOAD 类型的段的情况。
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x0
There are 3 program headers, starting at offset 52
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
LOAD 0x001000 0x00000000 0x00000000 0x00a28 0x00a28 R E 0x1000
LOAD 0x002000 0x00002000 0x00002000 0x00000 0x0000c RW 0x1000
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RWE 0x10
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00 .text .rodata .eh_frame
01 .bss
02
修改之后依然可以重启 XV6，因为本人 GCC 版本是 7.4.0，可以通过 gcc --version 查看版本，如果是 5.4.0，则会因为 ELF 可执行文件段的起始地址不在页边界上而出现运行不了的问题，这涉及 exec() 和 loaduvm() 上有关页边界对齐的问题。
将可执行文件的代码和数据地址范围分离后，还需要进一步修改它们的访问属性，将代码段修改为不可写。需要修改 allocuvm() 函数中的 mappages() 所使用的访问属性。这些工作等我有时间再补齐。