與以 LLVM 為基礎的使用者空間元件消毒工具相似,Android 也包含 Kernel Address Sanitizer (KASan)。KASan 結合了核心和編譯時間修改項目,產生可檢測錯誤和進行根本原因分析的檢測系統。
KASan 可偵測核心中的多種記憶體違規情形。它還可偵測堆疊、堆積和全域變數的超出邊界讀取和寫入作業,並可偵測釋放後使用和雙重釋放。
與 ASan 類似,KASan 會在編譯時結合記憶體函式檢測功能和影子記憶體,以便在執行階段追蹤記憶體存取作業。在 KASan 中,核心記憶體空間的八分之一專用於陰影記憶體,用於判斷記憶體存取是否有效。
x86_64 和 arm64 架構支援 KASan。自 4.0 以來,它一直是上游核心的一部分,並已向後移植至以 Android 3.18 為基礎的核心。
除了 KASan,kcov 也是另一個可用於測試的核心修改項目。kcov 的開發目的是在核心中進行涵蓋率導向的模糊測試。它會根據系統呼叫輸入內容來評估涵蓋率,並可與 syzkaller 等模糊測試系統搭配使用。
實作
如要編譯啟用 KASan 和 kcov 的核心,請在核心建構設定中新增下列建構標記:
CONFIG_KASAN CONFIG_KASAN_INLINE CONFIG_TEST_KASAN CONFIG_KCOV CONFIG_SLUB CONFIG_SLUB_DEBUG CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE
並移除下列項目:
CONFIG_SLUB_DEBUG_ON CONFIG_SLUB_DEBUG_PANIC_ON CONFIG_KASAN_OUTLINE CONFIG_KERNEL_LZ4
然後照常建構及閃過核心。KASan 核心比原始核心大得多。如有需要,請修改任何啟動參數和啟動載入器設定,以便考量這項因素。
閃燈更新核心後,請檢查核心啟動記錄,查看是否已啟用並執行 KASan。核心會啟動 KASan 的記憶體對應資訊,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) ...
以下是錯誤的樣子:
[ 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,如果在核心中啟用模組,您可以載入 test_kasan 核心模組以進行進一步測試。此模組會嘗試超出邊界記憶體存取和釋放後使用,有助於確保您在目標裝置上正確啟用 KASan。