Часть первая. Появление собственного системного вызова.

Сначала, что же такое системный вызов ядра? Хм.. ну скажем так, есть функции С библиотек, они достаточно абстрактны, например функция puts или printf являются оболочкой и используют системные вызов ядра(write), с соответствующими параметрами. А что делает системный вызов.. хм.. их много, и все они достаточно разношерстные, для ознакомления мне нравится вот эта pdf-ка .

Заметка: можете использовать такие команды как ltrace и strace для анализа и удостоверения, что у системного вызова есть номер.

Сам по себе системный вызов это функция, но немного по особому определенная. А так как задача заключается в изменении её, приведу листинг написанный на коленке, который поможет вспомнить синтаксис сишника:
refresh_memory.c:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

#include <stdio.h> static int my_precious = 0; long welinuxing(int a){         return my_precious += a; } long welinuxing_new(int a){         return my_precious -= a; } long (* welinuxing_current) (int); int main(){         welinuxing_current = welinuxing;         printf("Yeah.. now it is %d\n", welinuxing_current(10));         welinuxing_current = welinuxing_new;         printf("Yeah.. now it is %d\n", welinuxing_current(1));         return 0; }

Хм.. это.. а всё таки как написать системный вызов? И встроить его в ядро? Гугл ответил вот такой вот пдф-кой . , но в ней также есть информация как скомпилировать ядро под .. ubunty.

Заметка: Хочу посоветовать, что лучше все-таки это безобразие вытворять на виртуальной машине. Там все скомпилируйте. А если используете virtualbox, то советую настроить общие папки(share folders). Но с этими папками не всё гладко, компилировать ядро не получиться в этой папке, потому что оно не понимает что такое символические ссылки. Поэтому можно настроить либо nfs, если хотите что бы файлы компиляции находились на хостовой машине.

Итак, что бы добавить в само ядро новый системный вызов нужно: добавить в таблицу системных вызовов(о ней далее) указатель на новый системный вызов(банально - функцию) и определить где-то этот системный вызов(функцию). А потом все это слинковать. Исправлять файлы в includes не нужно. Хотя если делаем системный вызов Welinux, то не плохобы напомнить всем, что мы зарезервировали себе номер..

Таблица системных вызов, это массив в котором содержится указатели на функции. Открываем lxr и находим эту таблицу по названию sys_call_table

Ой, чуть не забыл, тут уже пошел ассемблер, а не сишник. Немного поясню, ".long <>" это равносильна сишному "long <>". Но сам не до конца всего знаю, поэтому далее интересуюсь, что значит макрос ENTRY , а вот оно:

1 2 3 4 5 6 7 8

#ifndef ENTRY #define ENTRY(name) \   .globl name; \        //  символ станет доступен для линковки вне файла.   ALIGN; \              // если посмотрите выше , то уведите определение. Это выравнивание по 4 байта (для x86), где свободные места будут заполнены ассемблерной вставкой 0x90(nop - no operation)   name: #endif #endif /* LINKER_SCRIPT */

Для тех, кто делает все в голове получим вот такую штуку в конце манипуляций. Т.е. в конце всех манипуляций будет приведено к виду:

1 2 3 4 5 6 7

.globl sys_call_table .align 4,0x90 sys_call_table:         .long sys_restart_syscall       /* 0 - old "setup()" system call, used for restarting */         .long sys_exit ...

Долго искал, что значит 0x90, вроде бы в глаза бросается, что это nop, но до конца не был уверен. Ответ нашел на сайте .

Итак, теперь немного воочию убедились, что есть такая таблица. Осталось добавить свой системный вызов и прилинковать его. Можете для начала поискать в lxr определение системных вызовов, вот например этот sys_getpid вызов не такой уж сложный. Но попробуйте его найти, не заглядывай в спойлер. Я чтот много времени потратил искамши :(

Пишем системы вызов welinux. (Большей частью руководствуясь pdf-кой):
Для это создаем папку в корне исходников линукса.
Помещаем в неё исходники wl.c и Makefile.
wl.c:

1 2 3 4 5 6

#include <linux/linkage.h> static int my_precious = 0; // Копилка рейтинга.. asmlinkage long sys_welinuxing(int a){         return my_precious += a; // Возможно надо было сделать "+1", а не "а" }

Makefile:

1 2	obj-y := wl.o

Потом изменяем главный Makefile:
Строчку:

1 2	core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ /block

На:

1 2	core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ /block  welinux/

Ох-хо-хох, забыл добавить в таблицу системный вызов. Добавляем в конец файла "arch/x86/kernel/syscall_table_32.S" строчку ".long sys_welinuxing". И главное запоминаем номер под котором он идет! У меня виртуалка 6.26, номер будет 327.
Заметка: есть соглашение по поводу названий, т.е. sys_* предшествует названию системного вызова, но практически можно оставить любое название, которое придет на ум.

Усё, компилируем и запускаем ядро. Первый этап пройден. :)

Часть вторая. Захватываем мир.

Теперь можем поиграться с новым системным вызовом.
Для начало узнаем как прошли дела с компиляцией:

Или:


Выдало "c0211db8 T sys_welinuxing", что означает, что адрес нашей функции в ядре 0хc0211db8.

Тестируем вот такой вот исходничек:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

#include <unistd.h> #include <stdio.h> #define __NR_mycall 327 int main() {         printf("Мой рейтинг равен %d\n", syscall(__NR_mycall, 1));         return 0; }

Ну вы уже должны знать, что должно произойти. Уфф.. на данный момент системный вызов должен работать.

Часть третья. Люто бешено минусуем

Теперь переходим к 3му этапу написанию модуля ядра.
Создаем где угодно папку и помещаем туда 2 файла:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Makefile obj-m += w.o all:         make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules clean:         make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

Первый вариант w.c:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/kernel.h> static int example_init(){         printk(KERN_ALERT"W: init\n");         return 0; } static void example_exit(){         printk(KERN_ALERT"W: exit\n"); } module_init(example_init); module_exit(example_exit);

После чего убедитесь в том, что система в состоянии скомпилоровать модули. Это я жестко опущу

А теперь вы уже может быть догадались, что у нашей таблицы(sys_call_table) есть свой адрес. Делается той же коммандой:

Вывод:
"c042a86c R sys_call_table"

Теперь изменяем наш модуль на вот такой вот:
w.c:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/linkage.h> long * welinuxing  = 0xc042a86c + 4 * 327; static int example_init(){         printk(KERN_ALERT"W: init %lx\n", *welinuxing);         return 0; } static void example_exit(){         printk(KERN_ALERT"W: exit\n"); } module_init(example_init); module_exit(example_exit);

Ну как, тот же адрес вывела на экран, как если бы использовали функцию "grep welinux /proc/kallsyms"?

А теперь попробуем из самого ядра вызвать эту функцию с помощью, этого файла:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/linkage.h> asmlinkage long (* welinuxing)(int); static int example_init(){         welinuxing =  *((long *) (0xc042a86c + 4 * 327));         printk(KERN_ALERT"W: init %ld\n", welinuxing(10));         return 0; } static void example_exit(){         printk(KERN_ALERT"W: exit\n"); } module_init(example_init); module_exit(example_exit);

А теперь подменим её:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/linkage.h> #define pWelinux (long *) (0xc042a86c + 4 * 327) asmlinkage long (* welinuxing_old)(int); asmlinkage welinuxing(int a){         return welinuxing_old(-a); // Кто хочет тщеславия, можете заменить на "a * 9000" }; static int example_init(){         welinuxing_old =  *(pWelinux);         *(pWelinux) = welinuxing;         printk(KERN_ALERT"W: init\n");         return 0; } static void example_exit(){         *(pWelinux) = welinuxing_old;         printk(KERN_ALERT"W: exit\n"); } module_init(example_init); module_exit(example_exit);

Теперь вставляя один модуль, мы управляли системным вызовом которым мы сделали.
Уфф.. закончил. На самом деле писать это кажется гораздо дольше чем делать, но думаю что кому-нибудь веселье доставить такой подход.

Из оставшихся вопросов:
Как отследить, то что произошло изменение ядра и старый системный вызов стал уже не тот.
Говорят, что есть динамическое создание системных вызовов.
Научить системный вызов генерировать прерывания, следовательно создать свой обработчик.