kdress学习

这两天看了一本书叫《linux二进制分析》，这里面提到的一个小工具kdress，这里分析一下

源码在：https://github.com/elfmaster/kdress

kdress介绍

/boot目录下有一个vmlinux的文件，这是一个经过压缩的linux内核，不过缺少内核符号表，kdress就是用来从/proc/kallsyms或是System.map文件获取相关的符号信息，将获取到的符号信息重建到内核可执行文件中去。

源码分析

首先从一个python脚本启动，然后调用c语言的实现

kunpress接受两个参数，第一个是输入的无符号表的vmlinux，第二个是输出文件，这个文件的作用就是解压vmlinux到指定输出

build_ksyms是建立新ELF文件的核心实现，主要看这里的实现

main函数中，显示保存了输出参数的几个文件位置

meta.infile = strdup(argv[1]); // vmlinux，内核解压后的文件
meta.outfile = strdup(argv[2]);// tmp目录下的临时文件
meta.symfile = strdup(argv[3]);    //systemmap，符号文件

然后是两个地址，表示text段的开始和结束，这标志了代码地址的有效范围

low_limit = elf.seg_vaddr[TEXT];
high_limit = elf.seg_vaddr[DATA1];

calculate_symtab_size函数计算符号表大小，找到所有的位于text段的符号，计数，然后乘以符号表条目大小

//计算符号表大小，找到所有的位于text段的符号，计数，然后乘以符号表条目大小
static size_t calculate_symtab_size(struct metadata *meta)
{
    FILE *fd;
    size_t c;
    char line[256], *s;
    loff_t foff;
    unsigned long vaddr;
    char ch;
    char name[128];

    if ((fd = fopen(meta->symfile, "r")) == NULL) {
        perror("fopen");
        exit(-1);
    }
    for (c = 0; fgets(line, sizeof(line), fd) != NULL; c++) {
                //从systemmap中读取一行
                sscanf(line, "%lx %c %s", &sysmap_entry.addr, &sysmap_entry.c, sysmap_entry.name);
        //判断符号是不是位于代码段
        if (!validate_va_range(sysmap_entry.addr)) {
                        c--;
                        continue;
                }
                //将这一行的数据读进kallsyms_entry中去
                sscanf (line, "%lx %c %s", &kallsyms_entry[c].addr, &kallsyms_entry[c].c,
                        kallsyms_entry[c].name);
        switch(toupper(kallsyms_entry[c].c)) {
            case 'T': // text segment
                kallsyms_entry[c].symtype = FUNC; //.text function
                break;
            case 'R':
                kallsyms_entry[c].symtype = OBJECT; //.rodata object
                break;
            case 'D':
                kallsyms_entry[c].symtype = OBJECT; //.data object
                break;
        }
        //计算字符串表的大小，根据所有需要记录的符号的名字大小，还需要加上''这个字符
        strtab_size += strlen(kallsyms_entry[c].name) + 1;
        //此时偏移量已经指向了下一个符号，所以这里读出来的应该是下一个符号
        foff = ftell(fd);
        s = get_line_by_offset(meta->symfile, foff);
        sscanf(s, "%lx %c %s", &vaddr, &ch, name);
        //然后应下一个符号的地址减去这个符号的地址，最后算出这个符号所指向的代码大小
        kallsyms_entry[c].size = vaddr - sysmap_entry.addr;
    }
    
    meta->ksymcount = c;
        return c * sizeof(ElfW(Sym));
}

整个程序的任务是为vmlinux加入符号表，需要插入两个节，符号节和字符串节，其中字符串节用来存放符号的名字，当获得了符号的数量之后，就开始分配内存，并且按照符号表的格式和字符串表的格式填充这些数据

    //分配字符串表的空间
    if ((strtab = (char *)malloc(strtab_size)) == NULL) {
        perror("malloc");
        exit(-1);
    }

    /*
     * Create string table '.strtab' for symtab.
      */
    //将每个符号名称写道字符串表的空间去
    for (offset = 0, i = 0; i < meta.ksymcount; i++) {
        strcpy(&strtab[offset], kallsyms_entry[i].name);
        offset += strlen(kallsyms_entry[i].name) + 1;
    }

    /*
     * Add the .symtab section
     */
    //分配符号表的内存空间
    if ((symtab = (ElfW(Sym) *)malloc(sizeof(ElfW(Sym)) * meta.ksymcount)) == NULL) {
        perror("malloc");
        exit(-1);
    }
    //初始化符号表的各个字段
    for (st_offset = 0, i = 0; i < meta.ksymcount; i++) {
        symtype = kallsyms_entry[i].symtype == FUNC ? STT_FUNC : STT_OBJECT;
        symtab[i].st_info = (((STB_GLOBAL) << 4) + ((symtype) & 0x0f));
        symtab[i].st_value = kallsyms_entry[i].addr;
        symtab[i].st_other = 0;
        symtab[i].st_shndx = get_section_index_by_address(&elf, symtab[i].st_value);
        //字符串表的索引
        symtab[i].st_name = st_offset;
        //这段代码的大小
        symtab[i].st_size = kallsyms_entry[i].size;
        strcpy(&strtab[st_offset], kallsyms_entry[i].name);
        st_offset += strlen(kallsyms_entry[i].name) + 1;
    }
    //符号表的地址
    elf.new.symtab = symtab;
    //字符串表的地址
    elf.new.strtab = strtab;

最后就是create_new_binary，这是生成最终可执行文件的步骤，思想就是先写入原文件，直到写到末尾的节区表之前，然后添加自定义的两个节，最后再将节区表写进去。当然各个字段是需要做修改的，具体代码如下了：

int create_new_binary(elftype_t *elf, struct metadata *meta)
{
    int fd;
    size_t b;
    ElfW(Shdr) shdr[2];

    if ((fd = open(meta->outfile, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, S_IRWXU)) < 0) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    /*
     * Write out first part of vmlinux (all of it actually, up until where shdrs start)
     */
#if DEBUG
    printf("[DEBUG] writing first %u bytes of original vmlinux into new
", elf->shdr_offset);
#endif
    int i;
    
    /*
     * Adjust new ELF file header, namely the e_shoff
     */
    //调整elf头，增加节头数量，因为节表在可执行文件的末尾，所以节表的大小需要相应的调整两个大小
    ElfW(Ehdr) *ehdr = (ElfW(Ehdr) *)elf->mem;
    ehdr->e_shoff += meta->symtab_size;
    ehdr->e_shoff += strtab_size;
    ehdr->e_shnum += 2;

    /*
     * Write out vmlinux up until where the shdr's originally started
     */
    //一直写到节区表的前面
    if ((b = write(fd, elf->mem, elf->shdr_offset)) < 0) {
        perror("write");
        return -1;
    }
    
    /*
     * write symtab  
     */
    ElfW(Off) new_e_shoff;
    //写入符号表
    if ((b = write(fd, elf->new.symtab, meta->symtab_size)) < 0) {
        perror("write");
        return -1;
    }
    
    /* write out strtab here
      */
    //写入字符串表
    loff_t soff = elf->shdr_offset + meta->symtab_size;

    if ((b = write(fd, elf->new.strtab, strtab_size)) < 0) {
        perror("write");
        return -1;
    }    
    /*
     * write section headers
     */
    //写入原节区表
    if ((b = write(fd, &elf->mem[elf->shdr_offset], elf->shdr_count * sizeof(ElfW(Shdr)))) < 0) {
        perror("write");
        return -1;
    }
    
    //写入新的两个节区的表
    /*
     * Add 2 new section headers '.symtab' and '.strtab'
     */
    shdr[0].sh_name = 0;
    shdr[0].sh_type = SHT_SYMTAB;
    shdr[0].sh_link = elf->shdr_count + 1;
    shdr[0].sh_addr = 0;
    shdr[0].sh_offset = elf->shdr_offset; 
    shdr[0].sh_size = meta->symtab_size;
    shdr[0].sh_entsize = sizeof(ElfW(Sym));
    shdr[0].sh_flags = 0;
    shdr[1].sh_name = 0;
    shdr[1].sh_type = SHT_STRTAB;
    shdr[1].sh_link = 0;
    shdr[1].sh_addr = 0;
    shdr[1].sh_offset = soff; //shdr_offset +  + sizeof(ElfW(Sym));
    shdr[1].sh_size = strtab_size;
    shdr[1].sh_entsize = 0;
    shdr[1].sh_flags = 0;

    loff_t offset = elf->shdr_offset + (elf->shdr_count * sizeof(ElfW(Shdr)));
    if ((b = write(fd, shdr, sizeof(ElfW(Shdr)) * 2)) < 0) {
        perror("write");
        return -1;
    }
    
    /* 
     * Write out shdrs
     */
    close(fd);
}