Средство очистки адресов ядра

Подобно дезинфицирующим средствам на основе LLVM для компонентов пользовательского пространства, Android включает в себя Kernel Address Sanitizer (KASan). KASan представляет собой комбинацию модификаций ядра и времени компиляции, в результате которых создается инструментированная система, позволяющая упростить обнаружение ошибок и анализ первопричин.

KASan может обнаруживать многие типы нарушений памяти в ядре. Он также может обнаруживать операции чтения и записи за пределами границ стека, кучи и глобальных переменных, а также определять использование после освобождения и двойное освобождение.

Подобно ASan, KASan использует комбинацию инструментов функций памяти во время компиляции и теневой памяти для отслеживания доступа к памяти во время выполнения. В KASan восьмая часть памяти ядра отведена под теневую память, которая определяет, действителен доступ к памяти или нет.

KASan поддерживается на архитектурах x86_64 и Arm64. Он был частью исходного ядра начиная с версии 4.0 и был перенесен в ядра на базе Android 3.18.

Помимо KASan, kcov — еще одна полезная для тестирования модификация ядра. kcov был разработан для обеспечения возможности фазз-тестирования с учетом покрытия в ядре. Он измеряет покрытие с точки зрения входных данных системных вызовов и полезен в системах фаззинга, таких как syzkaller .

Выполнение

Чтобы скомпилировать ядро ​​с включенными KASan и kcov, добавьте следующие флаги сборки в конфигурацию сборки ядра:

CONFIG_KASAN
CONFIG_KASAN_INLINE
CONFIG_TEST_KASAN
CONFIG_KCOV
CONFIG_SLUB
CONFIG_SLUB_DEBUG
CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE

И удаляем следующее:

CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON
CONFIG_KASAN_OUTLINE
CONFIG_KERNEL_LZ4

Затем соберите и прошейте ядро ​​как обычно. Ядро KAsan значительно больше оригинального. При необходимости измените любые параметры загрузки и настройки загрузчика, приняв это во внимание.

После прошивки ядра проверьте журналы загрузки ядра, чтобы убедиться, что KASan включен и работает. Ядро запустится с информацией о карте памяти для KASan, например:

...
[    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)
...

А вот как будет выглядеть ошибка:

[   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 ==================================================================

Кроме того, если в вашем ядре включены модули, вы можете загрузить модуль ядра test_kasan для дальнейшего тестирования. Модуль пытается получить доступ к памяти за пределами ее границ и использовать ее после освобождения и полезен для обеспечения правильного включения KASan на целевом устройстве.