linux kernelにおけるinsmodの裏側を確認

ちょっと早い夏休みだ自由研究をしよう(3日目)

TL;DR

• kernel objectのinsmod処理は、kernel/module.cの中で行われる。
• syscall(init_module)が起点となる。
• 最終的にはkernelへのnotifierが呼ばれる。

はじめに

insmodってよく使いますよね！　でも、その裏側は見た記憶があまりない…　ここでは順番にその流れを確認していきたい。

busybox

組込エンジニアなので、busyboxのinsmodを起点とする。

• ユーザーからの要求は、busybox/tree/modutils/insmod.cで受け取る。
• kernelへの要求は、busybox/tree/modutils/modutils.cで行われる。

Kernel

kernel側のソースコードは、大部分がkernel/module.cにまとまっている。

point

Q. moduleの未定義シンボルはどこで解決されるの？

A. simplify_symbols()から呼ばれた、resolve_symbol()で。

Q. moduleのアドレス再割り当てはどこで行われる？

A. apply_relocations() で補正される。

static int apply_relocations(struct module *mod, const struct load_info *info)
{
	unsigned int i;
	int err = 0;

	/* Now do relocations. */
	for (i = 1; i < info->hdr->e_shnum; i++) {
		unsigned int infosec = info->sechdrs[i].sh_info;

		/* Not a valid relocation section? */
		if (infosec >= info->hdr->e_shnum)
			continue;

		/* Don't bother with non-allocated sections */
		if (!(info->sechdrs[infosec].sh_flags & SHF_ALLOC))
			continue;

		if (info->sechdrs[i].sh_flags & SHF_RELA_LIVEPATCH)
			err = klp_apply_section_relocs(mod, info->sechdrs,
						       info->secstrings,
						       info->strtab,
						       info->index.sym, i,
						       NULL);
		else if (info->sechdrs[i].sh_type == SHT_REL)
			err = apply_relocate(info->sechdrs, info->strtab,
					     info->index.sym, i, mod);
		else if (info->sechdrs[i].sh_type == SHT_RELA)
			err = apply_relocate_add(info->sechdrs, info->strtab,
						 info->index.sym, i, mod);
		if (err < 0)
			break;
	}
	return err;
}

この関数内の、apply_relocate()は、例えば、ARMの場合ならば、arm/kernel/modules.c内に定義されている。

Q. kernelはどうやってinsmodされたことを知覚するの？

A. do_init_module()内の関数が、kernelへの通知処理。

/*
 * This is where the real work happens.
 *
 * Keep it uninlined to provide a reliable breakpoint target, e.g. for the gdb
 * helper command 'lx-symbols'.
 */
static noinline int do_init_module(struct module *mod)
{
	int ret = 0;
	struct mod_initfree *freeinit;

	freeinit = kmalloc(sizeof(*freeinit), GFP_KERNEL);
	if (!freeinit) {
		ret = -ENOMEM;
		goto fail;
	}
	freeinit->module_init = mod->init_layout.base;

	/*
	 * We want to find out whether @mod uses async during init.  Clear
	 * PF_USED_ASYNC.  async_schedule*() will set it.
	 */
	current->flags &= ~PF_USED_ASYNC;

	do_mod_ctors(mod);
	/* Start the module */
	if (mod->init != NULL)
		ret = do_one_initcall(mod->init);
	if (ret < 0) {
		goto fail_free_freeinit;
	}
	if (ret > 0) {
		pr_warn("%s: '%s'->init suspiciously returned %d, it should "
			"follow 0/-E convention\n"
			"%s: loading module anyway...\n",
			__func__, mod->name, ret, __func__);
		dump_stack();
	}

	/* Now it's a first class citizen! */
	mod->state = MODULE_STATE_LIVE;
	blocking_notifier_call_chain(&module_notify_list,
				     MODULE_STATE_LIVE, mod);

	/* Delay uevent until module has finished its init routine */
	kobject_uevent(&mod->mkobj.kobj, KOBJ_ADD);

まとめ

• kernel objectのinsmod処理は、kernel/module.cの中で行われる。
• syscall(init_module)が起点となる。
• 最終的にはkernelへのnotifierが呼ばれる。