与针对用户空间组件的基于 LLVM 的排错程序一样,Android 包括内核地址排错程序 (KASan)。KASan 是内核与编译时修改的组合,形成了一个插桩系统,可以实现更简单的 bug 发现和根本原因分析。
KASan 可以检测内核中许多类型的内存违规行为。它还可以检测堆栈、堆和全局变量中的出界读取和写入操作,并可检测释放后再使用和双重释放错误。
与 ASan 一样,KASan 将编译时内存函数插桩与影子内存相结合,以便跟踪运行时的内存访问。在 KASan 中,八分之一的内核内存空间专用于影子内存,以确定内存访问是否有效。
KASan 在 x86_64 和 arm64 架构中受支持。自 4.0 以来,它一直是上游内核的一部分,并且已经反向移植到基于 Android 3.18 的内核。
除了 KASan,kcov 是另一个对测试非常有用的内核修改。kcov 旨在允许在内核中进行覆盖率引导模糊测试。它会测量在系统调用输入方面的覆盖率,对于模糊系统(如 syzkaller)非常有用。
实现
如需在启用 KASan 和 kcov 的情况下编译内核,请将以下 build 标志添加到内核 build 配置:
CONFIG_KASAN CONFIG_KASAN_INLINE CONFIG_TEST_KASAN CONFIG_KCOV CONFIG_SLUB CONFIG_SLUB_DEBUG CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE
并移除以下内容:
CONFIG_SLUB_DEBUG_ON CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON CONFIG_KASAN_OUTLINE CONFIG_KERNEL_LZ4
然后照常构建和刷写内核。KASan 内核比原始内核大得多。考虑到这一点,请根据需要修改任何启动参数和引导加载程序设置。
刷写内核后,检查内核启动日志,看看 KASan 是否已启用并正在运行。内核将启动并显示 KASan 的内存映射信息,例如:
... [ 0.000000] c0 0 Virtual kernel memory layout: [ 0.000000] c0 0 kasan : 0xffffff8000000000 - 0xffffff9000000000 ( 64 GB) [ 0.000000] c0 0 vmalloc : 0xffffff9000010000 - 0xffffffbdbfff0000 ( 182 GB) [ 0.000000] c0 0 vmemmap : 0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbfc0000000 ( 8 GB maximum) [ 0.000000] c0 0 0xffffffbdc0000000 - 0xffffffbdc3f95400 ( 63 MB actual) [ 0.000000] c0 0 PCI I/O : 0xffffffbffa000000 - 0xffffffbffb000000 ( 16 MB) [ 0.000000] c0 0 fixed : 0xffffffbffbdfd000 - 0xffffffbffbdff000 ( 8 KB) [ 0.000000] c0 0 modules : 0xffffffbffc000000 - 0xffffffc000000000 ( 64 MB) [ 0.000000] c0 0 memory : 0xffffffc000000000 - 0xffffffc0fe550000 ( 4069 MB) [ 0.000000] c0 0 .init : 0xffffffc001d33000 - 0xffffffc001dce000 ( 620 KB) [ 0.000000] c0 0 .text : 0xffffffc000080000 - 0xffffffc001d32284 ( 29385 KB) ...
错误将如下所示:
[ 18.539668] c3 1 ================================================================== [ 18.547662] c3 1 BUG: KASAN: null-ptr-deref on address 0000000000000008 [ 18.554689] c3 1 Read of size 8 by task swapper/0/1 [ 18.559988] c3 1 CPU: 3 PID: 1 Comm: swapper/0 Tainted: G W 3.18.24-xxx #1 [ 18.569275] c3 1 Hardware name: Android Device [ 18.577433] c3 1 Call trace: [ 18.580739] c3 1 [<ffffffc00008b32c>] dump_backtrace+0x0/0x2c4 [ 18.586985] c3 1 [<ffffffc00008b600>] show_stack+0x10/0x1c [ 18.592889] c3 1 [<ffffffc001481194>] dump_stack+0x74/0xc8 [ 18.598792] c3 1 [<ffffffc000202ee0>] kasan_report+0x11c/0x4d0 [ 18.605038] c3 1 [<ffffffc00020286c>] __asan_load8+0x20/0x80 [ 18.611115] c3 1 [<ffffffc000bdefe8>] android_verity_ctr+0x8cc/0x1024 [ 18.617976] c3 1 [<ffffffc000bcaa2c>] dm_table_add_target+0x3dc/0x50c [ 18.624832] c3 1 [<ffffffc001bdbe60>] dm_run_setup+0x50c/0x678 [ 18.631082] c3 1 [<ffffffc001bda8c0>] prepare_namespace+0x44/0x1ac [ 18.637676] c3 1 [<ffffffc001bda170>] kernel_init_freeable+0x328/0x364 [ 18.644625] c3 1 [<ffffffc001478e20>] kernel_init+0x10/0xd8 [ 18.650613] c3 1 ==================================================================
此外,如果在内核中启用了模块,则可以加载 test_kasan 内核模块以供进一步测试。该模块会尝试“越界内存访问”和“释放后再使用”,有助于确保你在目标设备上正确启用 KASAN。