Linux内核—文件系统模块的设计和开发 郑小辉 摘要：目前，Linux技术已经成为IT技术发展的热点，投身于Linux技术研究的社区、研究机构和软件企业越来越多，支持Linux的软件、硬件制造商和解决方案提供商也迅速增加，Linux在信息化建设中的应用范围也越来越广，Linux产业链已初步形成，并正在得到持续的完善。随着整个Linux产业的发展，Linux技术也处在快速的发展过程中，形成了若干技术热点。 本文介绍了Linux的发展和特点，以及与其他文件系统的区别。文中主要是对Linux2.4.0内核文件系统源代码的分析，并参考其文件格式设计一个简洁的文件系统。源代码的分析主要介绍了VFS文件系统的结构，Linux自己的Ext2文件系统结构，以及文件系统中的主要函数操作。 在设计的简洁文件系统中，通过调用一些系统函数实现了用户的登录、浏览目录、创建目录、更改目录、创建文件以及退出系统功能。 关键字：Linux 源代码分析文件系统Ext2 Linux内核
Linux kernel -Design and development for the File System Module Zheng xiaohui Abstract: Currently, Linux IT technology has become a hot development technology. Participating in Linux technology research communities, research institutes and software enterprises are in support of Linux more and more, software and hardware manufacturers and solution providers have increased rapidly, In the development of the information industry the Linux application is also increasing, Linux industry chain has taken shape, and is sustained improvemently. With the entire industry in the development of Linux, and Linux is also at the rapid development process, formed a number of technical points. This paper presents the development of Linux and features, and with other file system differences. The main text of the document is Linux2.4.0 system kernel source code analysis, and I reference its file format to design a simple file system. The analysis of the source code mainly on the VFS file system structure, Linux Ext2 its own file system structures, file systems and the main function operation. In the design of the file simple system, some system function is used to achieve function such as: the user's login, browse catalogs, create directories, Change directory, create documents and withdraw from the system function and etc. Key words: Linux, the source code, file system, Ext2, Linux kernel
Linux内核崩溃原因分析及错误跟踪技术 随着嵌入式Linux系统的广泛应用，对系统的可靠性提出了更高的要求，尤其是涉及到生命财产等重要领域，要求系统达到安全完整性等级3级以上[1]，故障率（每小时出现危险故障的可能性）为10-7以下，相当于系统的平均故障间隔时间（MTBF）至少要达到1141年以上，因此提高系统可靠性已成为一项艰巨的任务。对某公司在工业领域14 878个控制器系统的应用调查表明，从2004年初到2007年9月底，随着硬软件的不断改进，根据错误报告统计的故障率已降低到2004年的五分之一以下，但查找错误的时间却增加到原来的3倍以上。 这种解决问题所需时间呈上升的趋势固然有软件问题，但缺乏必要的手段以辅助解决问题才是主要的原因。通过对故障的统计跟踪发现，难以解决的软件错误和从发现到解决耗时较长的软件错误都集中在操作系统的核心部分，这其中又有很大比例集中在驱动程序部分[2]。因此，错误跟踪技术被看成是提高系统安全完整性等级的一个重要措施[1]，大多数现代操作系统均为发展提供了操作系统内核“崩溃转储”机制，即在软件系统宕机时，将内存内容保存到磁盘[3]，或者通过网络发送到故障服务器[3]，或者直接启动内核调试器[4]等，以供事后分析改进。 基于Linux操作系统内核的崩溃转储机制近年来有以下几种： (1) LKCD（Linux Kernel Crash Dump）机制[3]; (2) KDUMP（Linux Kernel Dump）机制[4]； (3) KDB机制[5]； (4) KGDB机制[6]。 综合上述几种机制可以发现,这四种机制之间有以下三个共同点： (1) 适用于为运算资源丰富、存储空间充足的应用场合； (2) 发生系统崩溃后恢复时间无严格要求； (3) 主要针对较通用的硬件平台，如X86平台。 在嵌入式应用场合想要直接使用上列机制中的某一种，却遇到以下三个难点无法解决： (1) 存储空间不足 嵌入式系统一般采用Flash作为存储器，而Flash容量有限，且可能远远小于嵌入式系统中的内存容量。因此将全部内存内容保存到Flash不可行。
关于Linux 内核中五个主要子系统的介绍 发布时间：2008.01.02 06:23来源：赛迪网作者：sixth 1.进程调度（SCHED）:控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其它资源，则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。 2.内存管理（MM）允许多个进程安全的共享主内存区域。Linux的内存管理支持虚拟内存，即在计算机中运行的程序，其代码，数据，堆栈的总量可以超过实际内存的大小，操作系统只是把当前使用的程序块保留在内存中，其余的程序块则保留在磁盘中。必要时，操作系统负责在磁盘和内存间交换程序块。内存管理从逻辑上分为硬件无关部分和硬件有关部分。硬件无关部分提供了进程的映射和逻辑内存的对换；硬件相关的部分为内存管理硬件提供了虚拟接口。 3.虚拟文件系统（VirtualFileSystem,VFS）隐藏了各种硬件的具体细节，为所有的设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，如ext2,fat等，设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。 4.网络接口（NET）提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序负责与硬件设备通讯，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。 5.进程间通讯(IPC) 支持进程间各种通信机制。处于中心位置的进程调度，所有其它的子系统都依赖它，因为每个子系统都需要挂起或恢复进程。一般情况下，当一个进程等待硬件操作完成时，它被挂起；当操作真正完成时，进程被恢复执行。例如，当一个进程通过网络发送一条消息时，网络接口需要挂起发送进程，直到硬件成功地完成消息的发送，当消息被成功的发送出去以后，网络接口给进程返回一个代码，表示操作的成功或失败。其他子系统以相似的理由依赖于进程调度。
对于每一个配置选项，用户可以回答"y"、"m"或"n"。其中"y"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译进内核；"m"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译成可加载模块，在需要时，可由系统或用户自行加入到内核中去；"n"表示内核不提供相应特性或驱动程序的支持。只有<>才能选择M 1. General setup（通用选项） [*]Prompt for development and/or incomplete code/drivers，设置界面中显示还在开发或者还没有完成的代码与驱动，最好选上，许多设备都需要它才能配置。 [ ]Cross-compiler tool prefix，交叉编译工具前缀，如果你要使用交叉编译工具的话输入相关前缀。默认不使用。嵌入式linux更不需要。 [ ]Local version - append to kernel release，自定义版本，也就是uname -r可以看到的版本，可以自行修改，没多大意义。 [ ]Automatically append version information to the version string，自动生成版本信息。这个选项会自动探测你的内核并且生成相应的版本，使之不会和原先的重复。这需要Perl的支持。由于在编译的命令make-kpkg 中我们会加入- –append-to-version 选项来生成自定义版本，所以这里选N。 Kernel compression mode (LZMA)，选择压缩方式。 [ ]Support for paging of anonymous memory (swap)，交换分区支持，也就是虚拟内存支持，嵌入式不需要。 [*]System V IPC，为进程提供通信机制，这将使系统中各进程间有交换信息与保持同步的能力。有些程序只有在选Y的情况下才能运行，所以不用考虑，这里一定要选。 [*]POSIX Message Queues，这是POSIX的消息队列，它同样是一种IPC(进程间通讯)。建议你最好将它选上。 [*]BSD Process Accounting，允许进程访问内核，将账户信息写入文件中，主要包括进程的创建时间/创建者/内存占用等信息。可以选上，无所谓。 [*]BSD Process Accounting version 3 file format，选用的话统计信息将会以新的格式（V3）写入，注意这个格式和以前的v0/v1/v2 格式不兼容，选不选无所谓。 [ ]Export task/process statistics through netlink (EXPERIMENTAL)，通过通用的网络输出工作/进程的相应数据，和BSD不同的是，这些数据在进程运行的时候就可以通过相关命令访问。和BSD类似，数据将在进程结束时送入用户空间。如果不清楚，选N（实验阶段功能，下同）。 [ ]Auditing support，审计功能，某些内核模块需要它（SELINUX），如果不知道，不用选。 [ ]RCU Subsystem，一个高性能的锁机制RCU 子系统，不懂不了解，按默认就行。 [ ]Kernel .config support，将.config配置信息保存在内核中，选上它及它的子项使得其它用户能从/proc/ config.gz中得到内核的配置,选上，重新配置内核时可以利用已有配置Enable access to .config through /proc/config.gz，上一项的子项，可以通过/proc/ config.gz访问.config配置，上一个选的话，建议选上。 (16)Kernel log buffer size (16 => 64KB, 17 => 128KB) ，内核日志缓存的大小，使用默认值即可。12 => 4 KB，13 => 8 KB，14 => 16 KB单处理器，15 => 32 KB多处理器，16 => 64 KB，17 => 128 KB。 [ ]Control Group support（有子项），使用默认即可，不清楚可以不选。 Example debug cgroup subsystem，cgroup子系统调试例子 Namespace cgroup subsystem，cgroup子系统命名空间 Device controller for cgroups，cgroups设备控制器
江苏中科龙梦科技有限公司 Linux内核移植开发手册 修 订 记 录 项 次 修订日期 版 本修订內容修订者审 核 1 2009‐02‐04 0.1 初版发行陶宏亮， 胡洪兵 2 2009‐11‐20 0.2 删除一些 多余文字 陶宏亮， 胡洪兵
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如果你对内核驱动模块一无所知，请先学习内核驱动模块的基础知识。 如果你已经入门了内核驱动模块，但是仍感觉有些模糊，不能从整体来了解一个内核驱动模块的结构，请赏读一下这篇拙文。 如果你已经从事内核模块编程N年，并且道行高深，也请不吝赐教一下文中的疏漏错误。 本文中我将实现一个简单的Linux字符设备，旨在大致勾勒出linux内核模块的编写方法的轮廓。其中重点介绍ioctl的用途。 我把这个简单的Linux字符设备模块命名为hello_mod. 设备类型名为hello_cl ass 设备名为hello 该设备是一个虚拟设备，模块加载时会在/sys/class/中创建名为hello_class 的逻辑设备，在/dev/中创建hello的物理设备文件。模块名为hello_mod，可接受输入字符串数据（长度小于128），处理该输入字符串之后可向外输出字符串。并且可以接受ioctl（）函数控制内部处理字符串的方式。 例如： a.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=chinese，通过read函数读出的数据将会是“你好！Tom/n” b.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=english，通过read函数读出的数据将会是“hello！Tom/n” c.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=pinyin，通过read函数读出的数据将会是“ni hao！Tom/n” 一般的内核模块中不会负责设备类别和节点的创建，我们在编译完之后会得到.o或者.k o文件，然后insmod之后需要mk nod来创建相应文件，这个简单的例子 中我们让驱动模块加载时负责自动创建设备类别和设备文件。这个功能有两个步骤， 1）创建设备类别文件class_cr eate(); 2）创建设备文件dev ice_create(); 关于这两个函数的使用方法请参阅其他资料。 linux设备驱动的编写相对wi ndows编程来说更容易理解一点因为不需要处理IR P，应用层函数和内核函数的关联方式浅显易懂。 比如当应曾函数对我的设备调用了open()函数，而最终这个应用层函数会调用我的设备中的自定义open()函数，这个函数要怎么写呢， 我在我的设备中定义的函数名是hello_mod_open，注意函数名是可以随意定义，但是函数签名是要符合内核要求的，具体的定义是怎么样请看
嵌入式系统搭建过程中，对于系统平台搭建工程师在完成Bootloader 的调试之后就进入Kernel 裁减移植的阶段，其中最重要的一步是Kernel 启动的调试，在调试Kernel 过程中通常遇到最常见的问题是启动异常: Uncompressing Linux............................................................ ........................... done, booting the kernel.( 挂死在此处) 注意：这里是arch/arm/boot/compressed/head.S的解压过程，调用了decompress_kernel()(同目录下的misc.c)->include/asm-arm/arch-xxx/uncompress.h的putc()实现。这是在uboot中初始化的，用的是物理地址，因为此时内核还没有起来。 而printascii则是调用了汇编。printascii()位于arch/arm/kernel/debug.S，他需要调用虚拟地址，此虚拟地址通过machine_start提供，而相关的宏在include/asm/arch-xxx/debug-macro.S实现，这下明白了。 10-05-14添加：debug.s里面需要判断一下当前是否打开了mmu，然后指定uart的基址。在解压阶段的head.s，mmu是1:1映射，目的是加快速度。到了内核的head.s，就是真正的mmu了，此时就是虚拟地址了。 导致驱动异常（启动挂死）的原因有很多，如基于EVM 板的硬件做了修改（如更改了FLASH 空间大小、地址和型号，更改了SDRAM 、DDR SDRAM 空间大小、地址和型号，更改了晶振频率等），板卡ID号不支持等。那么如何进行调试那，其实有两种调试技术比较有效。 Kernel 启动调试技术- 使用printascii() 函数跟踪start_kernel() 有没运行，在booting the kernel 之后Kernel 最先执行的是start_kernel() 函数，确认start_kernel() 有否执行就是在其开始代码段添加printascii("start_kernel …") ，如果串口没有打印出start_kernel …，说明start_kernel() 没有运行，那么可能的原因有Bootloader 配置的启动参数错误、 Kernel 加载到(DDR) SDRAM 的地址不正确， Kernel 编译时指定的(DDR) SDRAM 运行地址不正确等。这样就需要一项一项排查错误，当错误被排查完毕，通常打印出start_kernel …是种必然，如果打印出这仪信息说明 Kernel已进入到start_kernel() 执行，如果此时有串口启动打印就比较成功了，如果仍然没有打印启动信息，就需要另外一种调试技术。 附代码修改：init/main.c <<- … extern void printascii(const char*); // Modify asmlinkage void __init start_kernel(void)
使用QEMU调试Linux内核 一．使用QEMU安装Ubuntu10.04 1.安装qemu ubuntu下使用sudo apt-get install 安装的qemu版本是0.12.3，该版本中存在bug，使得无法在断点处停下；因此需要在qemu官方网站https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html,/Download上下载最新的版本qemu-0.12.5.tar.gz的源代码包自己进行编译安装： ●Sudo apt-get install zlib1g-dev libsdl-dev ●解压源代码后，进入源代码所在目录执行./confingure ●执行make ●执行sudo make install 2.创建QEMU格式的硬盘 qemu-img create –f qcow2name.img size 例如:qemu-img create –f qcow2 ubuntu10.04.img 4GB 3.在创建的硬盘上安装操作系统 qemu–hdaname.img–cdrom ~/Download/ubuntu10.04.iso –boot d 说明：使用hda指定硬盘镜像，使用CDROM选定光驱。-boot d 指从cdrom启动，-boot a是软盘，-boot c 是硬盘；使用qemu或qemu-system-x86_64(64为机子)，有时安装系统会很慢，这是可以考虑使用kvm来代替。 例如：kvm–hda ubuntu10.04.img –cdrom ./ubuntu-10.04.iso -boot
d 4.从已经装好操作系统的硬盘启动 qemu–hda ubuntu10.04.img 5.在64位的主机上要使用qemu-system-x86_64命令来代替qemu 二．自己编译内核 现将Linux的编译调节过程简述为： 1. 下载自己要调试的Linux内核的源代码，这个可以从Linux内 核的官方网站上得到：https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html, 2. 编译内核最主要的便是配置文件.config，为了能够准确的得到 结果（第一次不要求编译时间），将本机的config文件直接拷 贝到解压后的源代码中。 3.然后进行make操作，结束后将产生的bzImage文件拷到boot 目录下，重启，选择自己编译的内核，这样一般不会出问题，但时间较慢，大约编译一次需要40分钟。 3.1以前编译内核是为调试内核服务的，现在做华为的项目， 发现需要在实际的机器上运行自己编译的内核，参考网站： https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html,/tips/compiling-linux-kernel-26.html 4.为了降低编译时间，就需要对配置文件进行裁剪，在配置文件 中有好多是本机不需要的模块，参考： https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html,/Linux/kernel_options.html。另外调试内 核与模块无关，所以辨识为M的直接可以不选。 5.剪裁的时候采用“逐步瘦身”法，先剪裁掉某个或某几个模块， 然后在进行编译，若没错，在进行模块裁剪，这样可以最大程
第1章Hello, World 如果第一个程序员是一个山顶洞人，它在山洞壁(第一台计算机)上凿出的第一个程序应该是用羚羊图案构成的一个字符串“Hello, Wo r l d”。罗马的编程教科书也应该是以程序“S a l u t, M u n d i”开始的。我不知道如果打破这个传统会带来什么后果，至少我还没有勇气去做第一个吃螃蟹的人。 内核模块至少必须有两个函数：i n i t_m o d u l e和c l e a n u p_m o d u l e。第一个函数是在把模块插入内核时调用的；第二个函数则在删除该模块时调用。一般来说，i n i t_m o d u l e可以为内核的某些东西注册一个处理程序，或者也可以用自身的代码来取代某个内核函数(通常是先干点别的什么事，然后再调用原来的函数)。函数c l e a n u p_m o d u l e的任务是清除掉i n i t_m o d u l e所做的一切，这样，这个模块就可以安全地卸载了。
1.1 内核模块的Makefiles 文件 内核模块并不是一个独立的可执行文件，而是一个对象文件，在运行时内核模块被链接到内核中。因此，应该使用- c 命令参数来编译它们。还有一点需要注意，在编译所有内核模块时，都将需要定义好某些特定的符号。 ? _ _KERNEL_ _—这个符号告诉头文件：这个程序代码将在内核模式下运行，而不要作为用户进程的一部分来执行。 ? MODULE —这个符号告诉头文件向内核模块提供正确的定义。 ? L I N U X —从技术的角度讲，这个符号不是必需的。然而，如果程序员想要编写一个重要的内核模块，而且这个内核模块需要在多个操作系统上编译，在这种情况下，程序员将会很高兴自己定义了L I N U X 这个符号。这样一来，在那些依赖于操作系统的部分，这个符号就可以提供条件编译了。 还有其它的一些符号，是否包含它们要取决于在编译内核时使用了哪些命令参数。如果用户不太清楚内核是怎样编译的，可以查看文件/ u s r /i n c l u d e /l i n u x /c o n f i g .h 。 ? _ _SMP_ _—对称多处理。如果编译内核的目的是为了支持对称多处理，在编译时就需要定义这个符号(即使内核只是在一个C P U 上运行也需要定义它)。当然，如果用户使用对称多处理，那么还需要完成其它一些任务(参见第1 2章)。 ? C O N F I G _M O D V E R S I O N S —如果C O N F I G _M O D V E R S I O N S 可用，那么在编译内核模块时就需要定义它，并且包含头文件/ u s r /i n c l u d e /l i n u x /m o d v e r s i o n s .h 。还可以用代码自身来完成这个任务。 完成了以上这些任务以后，剩下唯一要做的事就是切换到根用户下(你不是以r o o t 身份编译内核模块的吧？别玩什么惊险动作哟！)，然后根据自己的需要插入或删除h e l l o 模块。在执行完i n s m o d 命令以后，可以看到新的内核模块在/ p r o c /m o d u l e s 中。 顺便提一下，M a k e f i l e 建议用户不要从X 执行i n s m o d 命令的原因在于，当内核有个消息需要使用p r i n t k 命令打印出来时，内核会把该消息发送给控制台。当用户没有使用X 时，该消息146第二部分Linux 内核模块编程指南
安装系统（在创建一个新的虚拟机时一定要用IDE硬盘） 1、在vmware上安装一个linux虚拟机（我用的软件版本：vmware 5.5, fedora 6） 从Internet下载源代码 1、linux-2.6.16 2、kgdb-2.6.16 编译内核 1、将kgdb-2.6.16补丁打到Linux内核源码里。 2、编译内核（make menuconfig, make, make modules_install, make install） 在内核配置菜单的Kernel hacking选项中选择kgdb调试项，例如： [*] KGDB: kernel debugging with remote gdb [*] KGDB: Console messages through gdb Method for KGDB communication (KGDB: On generic serial port (8250)) ---> < > KGDB: On ethernet [*] Simple selection of KGDB serial port (115200) Debug serial port baud rate (0) Serial port number for KGDB 3、修改grub.conf 例如： title Fedora Core (2.6.16) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.16 ro root=/dev/VolGroup00/LogVol00 initrd /initrd-2.6.16_debug.img 改为： title Fedora Core (2.6.16) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.16 ro root=/dev/VolGroup00/LogVol00 kgdb8250=0,115200 initrd /initrd-2.6.16_debug.img 4、请检验新编译的内核是否可用。如果不能启动，可能是编译选项没有选好（一直困扰我的问题。实在不行就多选点）。如果没有问题，关闭这个linux虚拟机，进入下一步。
突破Linux 内核模块校验机制 1、为什么要突破模块验证Linux 内核版本很多，升级很快，2 个小内核版本 中内核函数的定义可能都不一样，为了确保不一致的驱动程序导致kernel oops，开 发者加入了模块验证机制。它在加载内核模块的时候对模块进行校验，如果模块与 主机的一些环境不一致，就会加载不成功。看下面一个例子，它简单的输出当期 系统中的模块列表：[root@localhost list]# uname -a Linux localhost.localdomain 2.6.18-128.el5 #1 SMP Wed Jan 21 10:44:23 EST 2009 i686 i686 i386 GNU/Linux 然后拷贝到另一台主机centos5.1xen 上：[root@localhost ~]# uname -a Linux localhost.localdomain 2.6.18-53.el5xen #1 SMP Mon Nov 12 03:26:12 EST 2007 i686 i686 i386 GNU/Linux 用insmod 加载：[root@localhost ~]# insmod list.ko insmod: error inserting ‘list.ko’: -1 Invalid module format 报错了，在看下dmesg 的信息：[root@localhost ~]# dmesg|tail -n 1 list: disagrees about version of symbol struct_module 先不管这是什么，总之我们的模块在另一台2.6.18 的主机中加载失 败。通常的做法et 下来，install 即可。但是它也有很多缺点，比如很不稳定，而 且在2.6.x 后内核已经取消了kmem 这个设备，mem 文件也做了映射和读写的限 制。rk 开发者没法继续sk 的神话了。反过来，如果我们的lkm 后门不需要编译环 境，也可以达到直接insmod 的目的，这是件多么美好的事情，而且lkm 后门更加稳 定，还不用像sk 在内核中添加了很多自己的数据结构。2、内核是怎么实现的 我们去看看内核在加载模块的时候都干了什么，或许我们可以发现点bug，然后 做点手脚，欺骗过去：）grep 下dmesg 里的关键字，看看它在哪个文件中：[root@localhost linux-2.6.18]# grep -r -i ‘disagrees about’kernel/ kernel/module.c: printk(“%s: disagrees about version of symbol %s\n”, 2.6.18/kernel/module.c: insmod 调用了sys_init_module 这个系统调用, 然后进入load_module 这个主函数，它解析 elf 格式的ko 文件，然后加载到内核中：/* Allocate and load the module: note that size of section 0 is always zero, and we rely on this for optional sections. */ static struct module *load_module(void __user *umod, unsigned long len, const char __user
很久以前分析的，一直在电脑的一个角落，今天发现贴出来和大家分享下。由于是word直接粘过来的有点乱，敬请谅解！ S3C2410 Linux 2.6.35.7启动分析(第一阶段) arm linux 内核生成过程 1. 依据arch/arm/kernel/vmlinux.lds 生成linux内核源码根目录下的vmlinux，这个vmlinux属于未压缩， 带调试信息、符号表的最初的内核，大小约23MB； 命令：arm-linux-gnu-ld -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o init/built-in.o --start-group arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.o drivers/built-in.o net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o 2. 将上面的vmlinux去除调试信息、注释、符号表等内容，生成arch/arm/boot/Image，这是不带多余信息的linux内核，Image的大小约 3.2MB； 命令:arm-linux-gnu-objcopy -O binary -S vmlinux arch/arm/boot/Image 3.将 arch/arm/boot/Image 用gzip -9 压缩生成arch/arm/boot/compressed/piggy.gz大小约 1.5MB；命令:gzip -f -9 < arch/arm/boot/compressed/../Image > arch/arm/boot/compressed/piggy.gz 4. 编译arch/arm/boot/compressed/piggy.S 生成arch/arm/boot/compressed/piggy.o大小约1.5MB，这里实 际上是将piggy.gz通过piggy.S编译进piggy.o文件中。而piggy.S文件仅有6行，只是包含了文件piggy.gz; 命令:arm-linux-gnu-gcc -o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/piggy.S 5. 依据arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 将arch/arm/boot/compressed/目录下的文件head.o 、piggy.o 、misc.o链接生成arch/arm/boot/compressed/vmlinux，这个vmlinux是经过压缩且含有自解压代码的内核, 大小约1.5MB; 命 令:arm-linux-gnu-ld zreladdr=0x30008000 params_phys=0x30000100 -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds a rch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/misc.o -o arch/arm /boot/compressed/vmlinux
Linux内核漏洞调试环境搭建 一．前言 之前没怎么用过Linux，但是那天看到exploit-db上有不少Linux内核漏洞的POC。当时想如果可以请自动手调试一下这些漏洞，肯定会学到一些Linux下特定漏洞的利用技巧。（比如怎么利用空指针引用漏洞来进行本地提权）。所以就GOOGLE了很多关于Linux内核调试的文章，虽然一步一步老老实实照前人的指点的做，但是还是问题连着问题。反反复复的尝试，才历尽千心万苦搭建起了这个内核漏洞调试环境。 在此过程中得到了广大网友的帮助，特别是wzt85和塞(他的ID为塞)这两位前辈的指点。既然取之于“网”,那我觉得应该把这个过程用文字描述出来放到网络上，与同道中人分享。 本文的第二部分将简单介绍目前Linux下内核调试的几种常用调试技术路线，由于我对Linux的了解确实不多，所以这一部分写的肯定会很不专业，但目的在于抛砖引玉——更专业的文章烦请自行GOOGLE。 本文的第三部分会详细介绍该调试环境的搭建过程，关键点会有截图说明。 本文的第四部分是一点补充性的文字。 二.Linux下内核调试技术路线 1.QEMU+GDB QEMU是一款开源的虚拟机软件，它自身带有gdb stub可用于和Host 主机上的GDB通信来对Guest主机的Linux内核进行源码(C代码)级调试。为实现源码级调 试，那必须要有调试信息以及符号表，所以首先从https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html,上下载一份 Linux内核源代码进行编译。编译成功后会得到bzImage文件和vmlinux文件。其中vmlinux就是要供Host主机上的GDB进行调试的带有调试信息，符号表的内核文 件。 使用这种方法试验环境的搭建比较简单，而且最吸引人的地方在于它能够实现源码级的调试。但是遗憾的是，这种方法调试不了漏洞。因为当Guest主机上的内核发生内存访问异常的时候，Host主机中的GDB根本得不到异常事件，这样一来也就无法获知是那条指令引发的异常，以及被访问的内存地址是什么。
Linux内核中的Kconfig文件 本节不对内核的Kconfig文件进行深入展开，更多Kconfig语法和说明请阅读
实验五内核模块设计实验 文章由https://www.doczj.com/doc/ad16492235.html,网提供 现代的Linux内核是具有微内核特点的宏内核。Linux内核作为一个大程序在内核空间运行。太多的设备驱动和内核功能集成在内核中，内核过于庞大。Linux内核引入内核模块机制。通过动态加载内核模块，使得在运行过程中扩展内核的功能。不需要的时候，卸载该内核模块。 内核模块 内核模块是一种没有经过链接，不能独立运行的目标文件，是在内核空间中运行的程序。经过链接装载到内核里面成为内核的一部分，可以访问内核的公用符号（函数和变量）。 内核模块可以让操作系统内核在需要时载入和执行，在不需要时由操作系统卸载。它们扩展了操作系统内核的功能却不需要重新启动系统。 如果没有内核模块，我们不得不一次又一次重新编译生成单内核操作系统的内核镜像来加入新的功能。这还意味着一个臃肿的内核。 内核模块是如何被调入内核工作的? 当操作系统内核需要的扩展功能不存在时，内核模块管理守护进程kmod执行modprobe去加载内核模块。 modprobe遍历文件/lib/modules/version/modules.dep 来判断是否有其它内核模块需要在该模块加载前被加载。 最后modprobe调用insmod先加载被依赖的模块，然后加载该被内核要求的模块。 内核模块是如何被调入内核工作的? Insmod将调用init_module系统调用，传入参数 (Module.c)Sys_init_module系统调用检查权限后，并查找modules链表，验证模块未被链接。然后分配一个module结构体变量描述该内核模块。 如果定义了模块的init方法，则执行init方法。 模块机制的特点： 减小内核映像尺寸，增加系统灵活性； 节省开发时间；修改内核，不必重新编译整个内核。 模块的目标代码一旦被链入内核，作用和静态链接的内核目标代码完全等价。 最简单的内核模块 任一个内核模块需要包含linux/module.h 初始化函数init_module()，在模块加载到内核时被调用。init_module()向内核注册模块的功能，申请需要的资料等初始化工作。 卸载函数cleanup_module() ，在内核模块被卸载时被调用，干一些收尾清理的工作，撤消任何初始化函数init_module()做的事，保证内核模块可以被安全的卸载。