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linux内核符号表

news 来源：原创 2024/9/29 11:29:57

内核镜像的虚拟地址

不管内核被加载到什么物理地址，在虚拟地址转物理地址函数里面，都会根据实际的offset来转换

__virt_to_phys

1.通过判断最高有效位如果为1，则表示是（memory）DRAM的地址；直接虚拟地址偏移 + 物理内存起始地址

2.如果为0，则表示是kernel image的地址；直接虚拟地址 - （内核镜像起始虚拟地址 - 内核镜像起始物理地址）；也即内核的虚拟地址偏移 + 内核镜像的物理内存起始地址

#define __virt_to_phys(x) ({						\
phys_addr_t __x = (phys_addr_t)(x);				\
__x & BIT(VA_BITS - 1) ? (__x & ~PAGE_OFFSET) + PHYS_OFFSET :	\(__x - kimage_voffset); })

符号表概念

符号表是记录了Linux内核中的符号列表以及对应符号在内存中的虚拟地址，符号其实就是Linux内核镜像中的变量和函数名称

静态和动态符号表

内核在编译过程中生成的System.map与proc/kallsyms的区别在于System.map是在编译阶段生成的内核符号表，我们可以称为静态Linux内核符号表,而proc/kallsyms方式看到的是在内核启动后生成的动态符号表。

符号表用来做什么

1.自己编写的内核模块中EXPORT_SYMBOL函数，其他的内核模块也可以通过extern声明后，能找到对应函数的地址，并进行调用

2.内核panic时，往往都会打印出调用栈，这个调用栈会打印一系列地址，通过使用符号表，会将这些地址转换为函数名

3.同样dump_stack也是通过符号表的查询，打印的对应函数名。

4.根据名称查到对应地址(内核中相关API)，进行hook函数,实现更高级的debug功能，kprobe hook函数时就是利用符号表进行查询的对应地址。

模块的符号地址空间

通过adb shell cat proc/kallsyms > sys.txt导出动态符号表，可以看到编译时产生的静态符号，和加载模块产生的动态符号；

对于ARM构架的设备，模块挂载后，模块中包含的函数和静态变量的虚拟地址不在3G（0xC0000000）以上，而是3G以下一点的位置，可能以0xBF000000开始

......
c063df58 T setup_zone_pagesetc063df78 T init_currently_empty_zonec063dfcc T init_per_zone_wmark_minc063e024 T zone_pcp_updatec063e048 T _einittextbfe63000 t $t	[mfp]bfe63000 t fastpath_debug_store	[mfp]
......

insmod模块会调用sys_init_module

SYSCALL_DEFINE3(init_module, void __user *, umod,unsigned long, len, const char __user *, uargs)
{int err;struct load_info info = { };err = may_init_module();if (err)return err;pr_debug("init_module: umod=%p, len=%lu, uargs=%p\n",umod, len, uargs);err = copy_module_from_user(umod, len, &info);if (err)return err;return load_module(&info, uargs, 0);
}

load_module会调用module_alloc来分配虚拟地址给模块镜像，而且这个虚拟地址的范围就应该在： MODULES_VADDR----MODULES_END

void *module_alloc(unsigned long size)
{gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;void *p;/* Silence the initial allocation */if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS))gfp_mask |= __GFP_NOWARN;p = __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,gfp_mask, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,__builtin_return_address(0));if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS) || p)return p;return __vmalloc_node_range(size, 1,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,__builtin_return_address(0));
}

在/arch/arm/include/asm/memory.h；所以arm架构，如果是1/3的内核和用户空间的分配的话；模块的符号地址空间（MODULES_VADDR，MODULES_END）= （0xBF000000，0xC0000000）

#ifndef CONFIG_THUMB2_KERNEL
#define MODULES_VADDR		(PAGE_OFFSET - SZ_16M)
#else
/* smaller range for Thumb-2 symbols relocation (2^24)*/
#define MODULES_VADDR		(PAGE_OFFSET - SZ_8M)
#endif#if TASK_SIZE > MODULES_VADDR
#error Top of user space clashes with start of module space
#endif/** The highmem pkmap virtual space shares the end of the module area.*/
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
#define MODULES_END		(PAGE_OFFSET - PMD_SIZE)
#else
#define MODULES_END		(PAGE_OFFSET)
#endif