Ähnlich wie die LLVM-basierten Sanitizer für Nutzerbereichskomponenten enthält Android den Kernel Address Sanitizer (KASan). KASan ist eine Kombination aus Kernel- und Kompilierungszeit-Änderungen, die zu einem instrumentierten System führen, das eine einfachere Fehlererkennung und Ursachenanalyse ermöglicht.
KASan kann viele Arten von Speicherverstößen im Kernel erkennen. Außerdem kann er nicht befugte Lese- und Schreibvorgänge im Stack, Heap und in globalen Variablen sowie „Use-after-Free“- und „Double-Free“-Fehler erkennen.
Ähnlich wie ASan verwendet KASan eine Kombination aus Speicherfunktionsinstrumentierung zur Kompilierungszeit und Schattenspeicher, um Speicherzugriffe zur Laufzeit zu erfassen. Bei KASan ist ein Achtel des Kernel-Speicherplatzes dem Schattenspeicher zugewiesen, der festlegt, ob ein Speicherzugriff gültig ist oder nicht.
KASan wird auf x86_64- und arm64-Architekturen unterstützt. Sie ist seit Version 4.0 Teil des Upstream-Kernels und wurde auf Android 3.18-basierte Kernel zurückportiert.
Neben KASan ist kcov eine weitere Kernel-Modifikation, die sich für Tests eignet. kcov wurde entwickelt, um laufzeitgestützte Fuzz-Tests im Kernel zu ermöglichen. Sie misst die Abdeckung in Bezug auf Systemaufrufe und ist für Fuzzing-Systeme wie syzkaller nützlich.
Implementierung
Wenn Sie einen Kernel mit aktivierten KASan- und kcov-Funktionen kompilieren möchten, fügen Sie Ihrer Kernel-Build-Konfiguration die folgenden Build-Flags hinzu:
CONFIG_KASAN CONFIG_KASAN_INLINE CONFIG_TEST_KASAN CONFIG_KCOV CONFIG_SLUB CONFIG_SLUB_DEBUG CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE
Außerdem werden die folgenden Elemente entfernt:
CONFIG_SLUB_DEBUG_ON CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON CONFIG_KASAN_OUTLINE CONFIG_KERNEL_LZ4
Erstellen und flashen Sie dann den Kernel wie gewohnt. Der KASan-Kernel ist deutlich größer als das Original. Ändern Sie bei Bedarf die Bootparameter und Bootloader-Einstellungen entsprechend.
Prüfen Sie nach dem Flashen des Kernels in den Kernel-Boot-Logs, ob KASan aktiviert und ausgeführt wird. Der Kernel wird mit Informationen zur Speicherzuordnung für KASan gestartet, z. B.:
... [ 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) ...
So sieht ein Fehler aus:
[ 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 ==================================================================
Wenn Module in Ihrem Kernel aktiviert sind, können Sie außerdem das Kernelmodul „test_kasan“ für weitere Tests laden. Das Modul versucht, Speicherzugriffe außerhalb des Gültigkeitsbereichs und „Use-after-Free“-Fehler zu provozieren. Es ist nützlich, um sicherzustellen, dass KASan auf einem Zielgerät richtig aktiviert wurde.