🆕 内核栈反向追踪

kernel/debug/kallsyms.c

@@ -0,0 +1,200 @@
+/**
+ * @file kallsyms.c
+ * @author longjin (longjin@RinGoTek.cn)
+ * @brief 内核栈跟踪
+ * @version 0.1
+ * @date 2022-06-22
+ *
+ * @copyright Copyright (c) 2022
+ *
+ */
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+/**
+ * @brief 判断符号是否需要被输出（只输出text段内的符号）
+ *
+ */
+#define symbol_to_write(vaddr, tv, etv) \
+    ((vaddr < tv || vaddr > etv) ? 0 : 1)
+
+/**
+ * @brief 使用nm命令提取出来的信息存到这个结构体之中
+ *
+ */
+struct kernel_symbol_entry_t
+{
+    uint64_t vaddr;
+    char type;
+    char *symbol;
+    int symbol_length;
+};
+
+struct kernel_symbol_entry_t *symbol_table;
+// 符号表最大能容纳的entry数量
+uint64_t table_size = 0;
+// 符号表当前的entry数量
+uint64_t entry_count = 0;
+// 符号表中，text和etext的下标
+uint64_t text_vaddr, etext_vaddr;
+
+/**
+ * @brief 读取一个符号到entry之中
+ *
+ * @param filp stdin的文件指针
+ * @param entry 待填写的entry
+ * @return int 返回码
+ */
+int read_symbol(FILE *filp, struct kernel_symbol_entry_t *entry)
+{
+    // 本函数假设nm命令输出的结果中，每行最大512字节
+    char str[512] = {0};
+    int retval = fscanf(filp, "%llx %c %510s\n", &entry->vaddr, &entry->type, str);
+
+    // 如果当前行不符合要求
+    if (retval != 3)
+    {
+        if (retval != EOF)
+        {
+            // 如果不是输入流的结尾，说明该行不符合要求，将其过滤
+            fgets(str, 512, filp);
+        }
+
+        return -1;
+    }
+    // malloc一块内存，然后把str的内容拷贝进去，接着修改symbol指针
+    entry->symbol = strdup(str);
+    entry->symbol_length = strlen(str) + 1; // +1的原因是.asciz指令会在字符串末尾自动添加结束符\0
+    return 0;
+}
+
+/**
+ * @brief 接收标准输入流的数据，解析nm命令输出的内容
+ *
+ * @param filp
+ */
+void read_map(FILE *filp)
+{
+    // 循环读入数据直到输入流结束
+    while (!feof(filp))
+    {
+        // 给符号表扩容
+        if (entry_count >= table_size)
+        {
+            table_size += 100;
+            // 由于使用了realloc，因此符号表原有的内容会被自动的copy过去
+            symbol_table = (struct kernel_symbol_entry_t *)realloc(symbol_table, sizeof(struct kernel_symbol_entry_t) * table_size);
+        }
+
+        // 若成功读取符号表的内容，则将计数器+1
+        if (read_symbol(filp, &symbol_table[entry_count]) == 0)
+            ++entry_count;
+    }
+
+    // 查找符号表中的text和etext标签
+    for (uint64_t i = 0; i < entry_count; ++i)
+    {
+        if (strcmp(symbol_table[i].symbol, "_text")==0)
+            text_vaddr = symbol_table[i].vaddr;
+        if (strcmp(symbol_table[i].symbol, "_etext")==0)
+            etext_vaddr = symbol_table[i].vaddr;
+    }
+}
+
+/**
+ * @brief 输出最终的kallsyms汇编代码文件
+ * 直接输出到stdout，通过命令行的 > 命令，写入文件
+ */
+void generate_result()
+{
+    printf(".section .rodata\n\n");
+    printf(".global kallsyms_address\n");
+    printf(".align 8\n\n");
+
+    printf("kallsyms_address:\n"); // 地址数组
+
+    uint64_t last_vaddr = 0;
+    uint64_t total_syms_to_write = 0; // 真正输出的符号的数量
+
+    // 循环写入地址数组
+    for (uint64_t i = 0; i < entry_count; ++i)
+    {
+        // 判断是否为text段的符号
+        if (!symbol_to_write(symbol_table[i].vaddr, text_vaddr, etext_vaddr))
+            continue;
+
+        if (symbol_table[i].vaddr == last_vaddr)
+            continue;
+
+        // 输出符号地址
+        printf("\t.quad\t%#llx\n", symbol_table[i].vaddr);
+        ++total_syms_to_write;
+
+        last_vaddr = symbol_table[i].vaddr;
+    }
+
+    putchar('\n');
+
+    // 写入符号表的表项数量
+    printf(".global kallsyms_num\n");
+    printf(".align 8\n");
+    printf("kallsyms_num:\n");
+    printf("\t.quad\t%lld\n", total_syms_to_write);
+
+    putchar('\n');
+
+    // 循环写入符号名称的下标索引
+    printf(".global kallsyms_names_index\n");
+    printf(".align 8\n");
+    printf("kallsyms_names_index:\n");
+    uint64_t position = 0;
+    last_vaddr = 0;
+    for (uint64_t i = 0; i < entry_count; ++i)
+    {
+        // 判断是否为text段的符号
+        if (!symbol_to_write(symbol_table[i].vaddr, text_vaddr, etext_vaddr))
+            continue;
+
+        if (symbol_table[i].vaddr == last_vaddr)
+            continue;
+
+        // 输出符号名称的偏移量
+        printf("\t.quad\t%lld\n", position);
+        position += symbol_table[i].symbol_length;
+        last_vaddr = symbol_table[i].vaddr;
+    }
+
+    putchar('\n');
+
+    // 输出符号名
+    printf(".global kallsyms_names\n");
+    printf(".align 8\n");
+    printf("kallsyms_names:\n");
+
+    last_vaddr = 0;
+    for (uint64_t i = 0; i < entry_count; ++i)
+    {
+        // 判断是否为text段的符号
+        if (!symbol_to_write(symbol_table[i].vaddr, text_vaddr, etext_vaddr))
+            continue;
+
+        if (symbol_table[i].vaddr == last_vaddr)
+            continue;
+
+        // 输出符号名称
+        printf("\t.asciz\t\"%s\"\n", symbol_table[i].symbol);
+        
+        last_vaddr = symbol_table[i].vaddr;
+    }
+
+    putchar('\n');
+    
+}
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    read_map(stdin);
+
+    generate_result();
+}