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[FW]使用kprobes查看内核内部信息

IP云
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08/15
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使用printk打印变量等方法，是调试内核的有效方法之一，但是这种方法必须重新构建并用新内核启动，调试效率比较低。以内核模块的方式使用kprobes、jprobes，就可以在任意地址插入侦测器，执行包括printk在内的各种调试工作，而无须重新构建内核，也无须重启。

一、首先内核必须支持kprobes、jprobes：

#make menuconfig

General setup  --->

[*] Kprobes

使内核支持kprobes。

二、kprobes的使用方法：
1、分配一个kprobe结构体供kprobes运行时使用。
2、在kprobe结构体的addr成员中设置要插入侦测器的函数地址，可以通过查看system.map查找，或者通过proc文件系统查找

# cat /proc/kallsyms | grep "do_execve"

c00bbfb8 T do_execve
3、如果不想设置addr成员，可以设置symbol_name成员为"do_execve"（想要侦测的函数），需要内核版本在2.6.19以上才支持。

4、在kprob结构的pre_handler成员设置侦测函数exec_pre_handler。

5、调用register_kprobe函数注册侦测器函数。

以下是一个用kprobes监测do_execve()函数的例子，在每次调用do_execve()函数之前，就会打印当前的进程pid、jiffies值等全局变量信息。#include <linux/module.h>

  1. #include <linux/kprobes.h>
  2. #include <linux/kallsyms.h>
  3. struct kprobe exec_kp;
  4. static int exec_pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
  5. {
  6. printk("Enter into %s\n", __func__);
  7. printk("pt_regs:%p, pid:%d, jiffies:%ld\n", regs, current->tgid, jiffies);
  8. return 0;
  9. }
  10. static __init int kprobes_exec_init(void)
  11. {
  12. /*设置要检测的函数do_execve()的地址*/
  13. //exec_kp.addr = (kprobe_opcode_t *)0xc00bbfb8;
  14. /*如果不想直接给addr成员设置地址，也可以使用符号名*/
  15. exec_kp.symbol_name = "do_execve";
  16. exec_kp.pre_handler = exec_pre_handler;
  17. /*注册kprobes*/
  18. register_kprobe(&exec_kp);
  19. return 0;
  20. }
  21. static __exit void kprobes_exec_cleanup(void)
  22. {
  23. /*撤销kprobes注册*/
  24. unregister_kprobe(&exec_kp);
  25. }
  26. module_init(kprobes_exec_init);
  27. module_exit(kprobes_exec_cleanup);
  28. MODULE_LICENSE("GPL");

编译并insmod上述ko，那么在do_execve()函数执行之前就会先执行kprobes的pre_handler所指向的exec_pre_handler，打印内核的当前进程pid、jiffies等全局变量的值。由于do_exec函数用于生成进程，因此每次执行ls等命令都会显示一次：

pt_regs:c52ebf08, pid:110, jiffies:155286

pt_regs:c5313f08, pid:113, jiffies:159137

pt_regs:c52ebf08, pid:112, jiffies:159137

利用kprobes也可以查看内核函数内部任意位置的信息，此时需要把内核函数反汇编，确定想要查看位置相对于函数起始地址的偏移量，在初始化kprobes时，设置kprobe结构体的offset成员，就可以查看内核内部函数任意位置的信息。

三、jprobes的使用方法

用kprobes可以方便的查看内核内部任意位置的信息，相反，jprobes则是特别为函数开头的侦测准备的，通过jprobes，可以更容易的获取传递给函数的参数。使用jprobes与使用kprobes大体上一样，主要有以下区别：

1、分配给jprobes的结构体是jprobe结构体，并将指针传递给register_jprobe。jprobe结构的成员如下所示，只包括kprobe和entry两者。

  1. struct jprobe {
  2. struct kprobe kp;
  3. void *entry;    /* probe handling code to jump to */
  4. };

struct kprobe kp成员设置的是要侦测函数的符号或地址，entry中为通过JPROBE_ENTRY（）宏处理过的侦测器处理程序。

2、侦测器处理程序的参数应当与需要侦测的函数的参数相同，这样可以方便的打印被侦测函数的形参。使用kprobes时，必须通过寄存器或者栈才能计算出参数的值。而计算方法还依赖于cpu架构，如果使用jprobes，则无须了解架构的详细知识，也能查看参数的值。
3、侦测器处理函数的尾部必须加上jprobe_return();

以下是使用jprobes打印do_execve函数的参数的例子，每次调用do_execve之前，都会打印相应的参数：

  1. #include <linux/module.h>
  2. #include <linux/kprobes.h>
  3. #include <linux/kallsyms.h>
  4. struct jprobe exec_jp;
  5. int jp_do_execve(const char * filename,
  6. const char __user *const __user *argv,
  7. const char __user *const __user *envp,
  8. struct pt_regs * regs)
  9. {
  10. int cnt = 0;
  11. printk("filename = %s\n", filename);
  12. for(; *argv != NULL;argv++,cnt++)
  13. printk("argv[%d] = %s\n", cnt, *argv);
  14. jprobe_return();
  15. return 0;
  16. }
  17. static __init int jprobes_exec_init(void)
  18. {
  19. exec_jp.kp.symbol_name = "do_execve";
  20. exec_jp.entry = JPROBE_ENTRY(jp_do_execve);
  21. /*注册jprobes*/
  22. register_jprobe(&exec_jp);
  23. return 0;
  24. }
  25. static __exit void jprobes_exec_cleanup(void)
  26. {
  27. /*撤销jprobes注册*/
  28. unregister_jprobe(&exec_jp);
  29. }
  30. module_init(jprobes_exec_init);
  31. module_exit(jprobes_exec_cleanup);
  32. MODULE_LICENSE("GPL");

每次执行ls时都会调用do_execve函数，具体的打印如下：

# ls

filename = /bin/ls

argv[0] = ls