《Linux及安全》实践2

《Linux及安全》实践2

【edited by 5216lwr】

一、Linux基本内核模块

1.1理解什么是内核模块

1. linux模块是一些可以作为独立程序来编译的函数和数据类型的集合。之所以提供模块机制，是因为Linux本身是一个单内核。单内核由于所有内容都集成在一起，效率很高，但可扩展性和可维护性相对较差，模块机制可弥补这一缺陷。
2. Linux模块可以通过静态或动态的方法加载到内核空间，静态加载是指在内核启动过程中加载；动态加载是指在内核运行的过程中随时加载。（我们要做的实践内容就是动态加载内核模块）
3. 一个模块被加载到内核中时，就成为内核代码的一部分。模块加载入系统时，系统修改内核中的符号表，将新加载的模块提供的资源和符号添加到内核符号表中，以便进行模块间的通信。

1.2.c程序编写

• 具体代码如下：

  • 

  • 代码——

      #include <linux/init.h>
      #include <linux/module.h>
      
      MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
      
      static char *name =" lwr";
      static int __init name_init(void)
      {
      	printk("==hello,world==\n");
      	printk("==hello,%s\n",name);
      	return 0;
      }
      static void __exit name_exit(void)
      {
      	printk(KERN_INFO"name module exit\n");
      }
      
      module_init(name_init);
      module_exit(name_exit);
      
      module_param(name,charp,S_IRUGO);
    

• 解释：
  1.关于 #include <linux/init.h>以及#include <linux/module.h>是编写内核模块程序所必须的2个头文件。由于内核编程和用户层编程所用的库函数不一样，所以它的头文件也和在用户层编写程序所用的头文件不一样。比如，内核头文件的位置 ： /usr/src/linux-2.6.x/include/；而用户层头文件的位置 : /usr/include/

  2. 编写内核模块时必须要有的两个函数 :

     • 加载函数：

        static int init_fun(void)
        {
        // 初始化代码
        } 
        函数实例：
        static int hello_init(void)// 不加void在调试时会出现报警
        {
        printk("hello world!/n");
        return 0;
        }
       

     • 卸载函数（出口函数） 无返回值

        static void cleaup_fun(void)
        {
        // 释放代码
        }
       

  3. printk是内核态信息打印函数，功能和比标准C库的printf类似。printk还有信息打印级别。其中的参数KERN_INFO的定义如下：

     • define KERN_INFO "<6>" /* 提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息 */

  4. 为什么内核态使用 printk() 函数，而在用户态使用 printf() 函数？
     • printk() 函数是直接使用了向终端写函数 tty_write() 。而 printf() 函数是调用 write() 系统调用函数向标准输出设备写。
     • 所以在用户态（如进程 0 ）不能够直接使用 printk() 函数，而在内核态由于它已是特权级，所以无需系统调用来改变特权级，因而能够直接使用 printk() 函数。 - printk 是内核输出，在终端是看不见的。我们使用 dmesg 命令看一下输出的信息（也就是下面要用到的命令）。
  5. module_init(fun)：告诉内核模块程序从何处开始执行。module_exit(fun):告诉内核编写模块程序从何处离开。
  6. 模块许可声明：函数原型是MODULE_LICENSE()，告诉内核该程序使用的许可证，一般是GPL。

1.3Makefile编写

1. 代码如下：

    obj-m:= lwr.o// 产生 lwr 模块的目标文件
    CURRENT_PATH:= $(shell pwd) // 定义内核源文件目录
    LINUX_KERNEL_PATH:=$usr/src/linux-headers-3.19.0-25-generic
    all:
    	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH)  modules
    // 生成内核模块参数为内核源代码目录以及模块所在目录
    clean:
    	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
    // 清除生成的模块文件以及中间文件
   

2. 解释：

   • 其中make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) 指明跳转到内核源码目录下读取Makefile
     M=$(CURRENT_PATH) 表明返回到当前目录继续执行当前的Makefile（M= 后指定的是 lwr.c 和 Makefile 所在的目录）
   • 关于个人虚拟机的内核版本号，可以再usr/src中查看
     • 

1.4操作

1. 输入make进行自动编译

   • 

2. 编译之后，可以看到生成了很多lwr.xx等文件

   • 

3. 输入sudo insmod lwr.ko，加载模块（会要求输入当前用户的密码）

4. 输入dmesg，测试模块输出

   • 

5. 输入sudo rmmod lwr之后，就将内核中之前加载的lwr模块删除，此时再输入dmesg测试，可以看到显示了exit信息

   • 

二、Linux内核模块的功能实现

1. 在上述步骤的基础上，可以对内核模块的.c文件进行修改以实现更多的功能

2. 具体代码加下

   • 

   • 

3. 解释：

   • for_each_process()的函数本质即for循环，从第一个PCB（init_task）开始，顺着pcurrent链表进行遍历，输出所有当前进程的信息（pid,tgid等）。

4. Makefile编写如下

   • 

5. 进行make之后，顺利生成模块

   • 

   • 

6. 再进行sudo insmod lwr.ko，之后dmesg，就可以查看进程链表的信息

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三、Linux内核模块功能拓展

1. 用如下代码进行文件信息的读取

2. lwr.c代码如下：

    #include<linux/module.h>
    #include<linux/kernel.h>
    #include<linux/init.h>
    #include<linux/sched.h>
   
    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
   
    static int __init hello_init(void)
    {
    	FILE *fp;
    	if((fp = fopen( "/proc/cpuinfo","r" ))==NULL){
             printk("File can not be opened\n");
       }
       else{
          fseek(fp,79l,0);
          fgets(information,48,fp);      
          printk("CPU is：%s\n",information);
       } 
       fclose(fp);   
        printk("hello world!\n");
        return 0;
    }
    static void __exit hello_exit(void)
    {
        printk("GoodBye!\n");
    }
    module_init(hello_init);
    module_exit(hello_exit);
   

3. Makefile如上

4. make编译之后，进行insomd之后dmesg查看信息

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