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hw_breakpoint


hw_breakpointは、指定したカーネルシンボルを参照した時にトラップを設定します。kprobeは関数コールをトラップするためのブレイクポインで、ブレイクさせる関数の呼び出し元をソフト割り込みに書き換える事で実現していました。hw_breakpointはハードウエアブレイクポイントの略で、CPUのデバッグレジスタにてブレイクポイントを実現しています。下記はカーネルソースにあるサンプルです。

指定したコマンド引数のシンボルを参照した時、sample_hbp_handler()がコールされます。引数なしでinsmodすると、カーネルシンボルpid_maxを参照した時トラップします。そしてプロセスIDおよびスタックの情報(コールトレース)を表示させています。

struct perf_event_attr attrに設定するブレイクする条件です。
enum {
       HW_BREAKPOINT_LEN_1 = 1,
       HW_BREAKPOINT_LEN_2 = 2,
       HW_BREAKPOINT_LEN_4 = 4,
       HW_BREAKPOINT_LEN_8 = 8,
};

enum {
       HW_BREAKPOINT_EMPTY     = 0,
       HW_BREAKPOINT_R         = 1,
       HW_BREAKPOINT_W         = 2,
       HW_BREAKPOINT_RW        = HW_BREAKPOINT_R | HW_BREAKPOINT_W,
       HW_BREAKPOINT_X         = 4,
       HW_BREAKPOINT_INVALID   = HW_BREAKPOINT_RW | HW_BREAKPOINT_X,
};

#include <linux/module.h>       /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h>       /* Needed for KERN_INFO */
#include <linux/init.h>         /* Needed for the macros */
#include <linux/kallsyms.h>

#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/hw_breakpoint.h>

struct perf_event * __percpu *sample_hbp;

static char ksym_name[KSYM_NAME_LEN] = "pid_max";
module_param_string(ksym, ksym_name, KSYM_NAME_LEN, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(ksym, "Kernel symbol to monitor; this module will report any"
                       " write operations on the kernel symbol");

static void sample_hbp_handler(struct perf_event *bp,
                              struct perf_sample_data *data,
                              struct pt_regs *regs)
{
       printk(KERN_INFO "%s value is changed\n", ksym_name);
       dump_stack();
       printk(KERN_INFO "Dump stack from sample_hbp_handler\n");
}

static int __init hw_break_module_init(void)
{
       int ret;
       struct perf_event_attr attr;

       hw_breakpoint_init(&attr);
       attr.bp_addr = kallsyms_lookup_name(ksym_name);
       attr.bp_len = HW_BREAKPOINT_LEN_4;
       attr.bp_type = HW_BREAKPOINT_W | HW_BREAKPOINT_R;

       sample_hbp = register_wide_hw_breakpoint(&attr, sample_hbp_handler, NULL);
       if (IS_ERR((void __force *)sample_hbp)) {
               ret = PTR_ERR((void __force *)sample_hbp);
               goto fail;
       }

       printk(KERN_INFO "HW Breakpoint for %s write installed\n", ksym_name);

       return 0;

fail:
       printk(KERN_INFO "Breakpoint registration failed\n");

       return ret;
}

static void __exit hw_break_module_exit(void)
{
       unregister_wide_hw_breakpoint(sample_hbp);
       printk(KERN_INFO "HW Breakpoint for %s write uninstalled\n", ksym_name);
}

module_init(hw_break_module_init);
module_exit(hw_break_module_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("K.Prasad");
MODULE_DESCRIPTION("ksym breakpoint");
pid_maxを超えないようにプロセスIDを割り当てるため(たぶん)、新規プロセス作成(sys_clone)時、必ずpid_maxは参照されるはずです。

ここでは、bashuからdmesgを起動したということで、comm: bashはbashコマンドがシステムコールのsys_cloneを呼び出し、そこからdo_fork/alloc_pidとコールされ、最後にトラップしたサンプルモジュールのsample_hbp_handler/printkとしてdump_stack()がこのメッセージを表示させている事が分かります。
[46653.374152] pid_max value is changed
[46653.374152] Pid: 4391, comm: bash Tainted: G           O 3.3.8-1.fc16.i686 #1
[46653.374152] Call Trace:
[46653.374152]  [<c0926d29>] ? printk+0x2d/0x2f
[46653.374152]  [<e6f0c000>] ? 0xe6f0bfff
[46653.374152]  [<e6f0c024>] sample_hbp_handler+0x24/0x34 [break]
[46653.374152]  [<c04e2a2a>] __perf_event_overflow+0xaa/0x260
[46653.374152]  [<c04e2c31>] perf_swevent_overflow+0x51/0x70
[46653.374152]  [<c04e2d56>] perf_swevent_event+0x106/0x110
[46653.374152]  [<c04e3696>] perf_bp_event+0x76/0x80
[46653.374152]  [<c09306bf>] hw_breakpoint_exceptions_notify+0xff/0x120
[46653.374152]  [<c09322d5>] notifier_call_chain+0x45/0x60
[46653.374152]  [<c0932342>] atomic_notifier_call_chain+0x22/0x30
[46653.374152]  [<c093237d>] notify_die+0x2d/0x30
[46653.374152]  [<c092fb7a>] do_debug+0x8a/0x180
[46653.374152]  [<c092f668>] debug_stack_correct+0x30/0x38
[46653.374152]  [<c0451c4e>] ? alloc_pid+0x1e/0x380
[46653.374152]  [<c0451c88>] ? alloc_pid+0x58/0x380
[46653.374152]  [<c0435cdd>] copy_process+0xb4d/0x10a0
[46653.374152]  [<c0436364>] do_fork+0xf4/0x340
[46653.374152]  [<c0532a3c>] ? fd_install+0x2c/0x60
[46653.374152]  [<c040ae94>] sys_clone+0x34/0x40
[46653.374152]  [<c09359d9>] ptregs_clone+0x15/0x3c
[46653.374152]  [<c093589f>] ? sysenter_do_call+0x12/0x28
[46653.374152] Dump stack from sample_hbp_handler
dump_stack()は以下のように実装されています。tainted: Gは該当モジュールはGPLライセンスのモジュールである。と言うことです。?はアドレス値は正確でないと言うことです。
void dump_stack(void)
{
       unsigned long bp;
       unsigned long stack;

       bp = stack_frame(current, NULL);
       printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s\n",
               current->pid, current->comm, print_tainted(),
               init_utsname()->release,
               (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),
               init_utsname()->version);
       show_trace(NULL, NULL, &stack, bp);
}
EXPORT_SYMBOL(dump_stack);

#define TAINT_PROPRIETARY_MODULE        0
#define TAINT_FORCED_MODULE             1
#define TAINT_UNSAFE_SMP                2
#define TAINT_FORCED_RMMOD              3
#define TAINT_MACHINE_CHECK             4
#define TAINT_BAD_PAGE                  5
#define TAINT_USER                      6
#define TAINT_DIE                       7
#define TAINT_OVERRIDDEN_ACPI_TABLE     8
#define TAINT_WARN                      9
#define TAINT_CRAP                      10
#define TAINT_FIRMWARE_WORKAROUND       11
#define TAINT_OOT_MODULE                12
値はビット位置となります。

struct tnt {
       u8      bit;
       char    true;   <-bitとマッチする時
       char    false;  <-bitとマッチしない時(サンプルでは全てマッチしない故、Gのみ表示されています。
};

static const struct tnt tnts[] = {
       { TAINT_PROPRIETARY_MODULE,     'P', 'G' },
       { TAINT_FORCED_MODULE,          'F', ' ' },
       { TAINT_UNSAFE_SMP,             'S', ' ' },
       { TAINT_FORCED_RMMOD,           'R', ' ' },
       { TAINT_MACHINE_CHECK,          'M', ' ' },
       { TAINT_BAD_PAGE,               'B', ' ' },
       { TAINT_USER,                   'U', ' ' },
       { TAINT_DIE,                    'D', ' ' },
       { TAINT_OVERRIDDEN_ACPI_TABLE,  'A', ' ' },
       { TAINT_WARN,                   'W', ' ' },
       { TAINT_CRAP,                   'C', ' ' },
       { TAINT_FIRMWARE_WORKAROUND,    'I', ' ' },
       { TAINT_OOT_MODULE,             'O', ' ' },
};

const char *print_tainted(void)
{
       static char buf[ARRAY_SIZE(tnts) + sizeof("Tainted: ") + 1];

       if (tainted_mask) {
               char *s;
               int i;

               s = buf + sprintf(buf, "Tainted: ");
               for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(tnts); i++) {
                       const struct tnt *t = &tnts[i];
                       *s++ = test_bit(t->bit, &tainted_mask) ?
                                       t->true : t->false;
               }
               *s = 0;
       } else
               snprintf(buf, sizeof(buf), "Not tainted");

       return buf;
}
tainted_maskは静的変数でadd_taint()をコールする事で設定されます。add_taint()はその時のカーネル内処理(モジュールをロード/アンロードする処理等)必要に応じて、適切なフラグで動的に設定されます。

なおCONFIG_PROC_SYSCTのコンパイル時、/proc/sys/kernel/taintedで設定することもできます。
void add_taint(unsigned flag)
{
       switch (flag) {
       case TAINT_CRAP:
       case TAINT_OOT_MODULE:
       case TAINT_WARN:
       case TAINT_FIRMWARE_WORKAROUND:
               break;

       default:
               if (__debug_locks_off())
                       printk(KERN_WARNING "Disabling lock debugging due to kernel taint\n");
       }

       set_bit(flag, &tainted_mask);
}


最終更新 2013/08/14 02:15:48 - north
(2013/08/13 20:32:58 作成)