[커널 20차] 25주차
2023.10.30 00:24
2023.10.28 (25주차) - 약 11명 참여
< __enable_mmu 이어서 진행 >
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msr ttbr0_el1, x2 // load TTBR0 load_ttbr1 x1, x1, x3 set_sctlr_el1 x0 ret |
1) 하는 일: ttbr0와 ttbr1 값 설정
ttbr0_el1 : init_idmap_pg_dir
ttbr1_el1 : reserved_pg_dir
reserved_pg_dir은 모두 0으로 채워져있다.
- 문 C 블로그 -
2) load_ttbr1
: ttbr1 값을 처리해, ttbr1_el1에 쓴다.
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phys_to_ttbr 매크로로 PA가 52인 경우 값을 처리.
offset_ttbr1 매크로로 VA_BITS가 52이지만, LVA를 지원하지 않는 경우 offset을 올림.
위 3가지 경우에서 #define pgd_index(a)를 공통적으로 사용할 수 있도록 VA_BITS가 52이지만, LVA not support인 경우에 pgd index를 0x3c0으로 올린다.
Q: load_ttbr1에서 offset_ttbr1((2^10 - 2^6) * 8bytes)을 사용하는 이유
A: PGD table에 대해 유저 주소 공간의 경우 52bit와 48bit의 경우 처리된 결과가 동일한데, 커널 주소 공간의 경우 52bit와 48bit의 경우가 달라서, 커널 주소 공간에 맞게 특정 값을 전역적으로 더해주는 것 같음, 유저주소공간은 0부터 시작을 하니깐 예외처리가 필요없는것 같고 커널 가상공간은 0xfff~~ 부터 높은 가상 주소부터 시작할꺼니깐 offset을 올려서 처리해주는 것 같음. 즉, 커널이 52비트이고 아키텍쳐가 48이든 52이든 범용적으로 처리하기 위해 offset 처리를 하는것 같음.
2) mmu on
x0: INIT_SCTLR_EL1_MMU_ON
sctlr_el1에 x0 값을 쓴다. mmu를 켠다.
< __primary_switch로 돌아와서 kaslr 관련 코드 진행 >
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#ifdef CONFIG_RELOCATABLE adrp x23, KERNEL_START and x23, x23, MIN_KIMG_ALIGN - 1 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE mov x0, x22 adrp x1, init_pg_end mov sp, x1 mov x29, xzr bl __pi_kaslr_early_init and x24, x0, #SZ_2M - 1 // capture memstart offset seed bic x0, x0, #SZ_2M - 1 orr x23, x23, x0 // record kernel offset #endif #endif |
1) CONFIG_RELOCATABLE
커널 이미지의 위치는 2M align 되어있기 때문에 x23에는 0이 들어간다.
2) CONFIG_RANDOMIZE_BASE
x22는 remapped fdt address (in create_idmap)
__pi_kaslr_early_init에서는 kaslr offset을 알아온다.
__pi_kaslr_early_init (/arch/arm64/kernel/pi/kaslr.c)
is_kaslr_disabled_cmdline(fdt)에서는 kaslr property를 체크한다.
get_kaslr_seed(fdt)에서는 fdt에서 kaslr-seed를 읽어 fdt64_to_cpu()를 해 리턴한다.
seed가 있으면 이 값을 이용해 리턴 값을 만들고, 없으면 rndr을 읽으며 랜덤 시드를 만들어 리턴 값을 만든다.
그렇게 랜덤한 offset을 만들어 2M보다 작은 값만 가져와 offset으로 활용한다.
cf) rndr
Q: RELOCATABLE과 RANDOMIZE_BASE의 관계
A: RELOCATABLE을 설정하려면 RANDOMIZE_BASE가 설정되어있어야 한다.
https://github.com/torvalds/linux/commit/1e48ef7fcc374051730381a2a05da77eb4eafdb0
Q: RELOCATABLE의 의미는 무엇인가요?
A: 커널의 시작 주소가 바뀌게 되면, 혹은 프로그램을 실행할 때 프로그램의 시작 주소가 바뀌게 되면 심볼의 주소 또한 바뀌어야한다. 이런 것을 RELOCATABLE이라고 한다.
< clear_page_tables >
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SYM_FUNC_START_LOCAL(clear_page_tables) /* * Clear the init page tables. */ adrp x0, init_pg_dir adrp x1, init_pg_end sub x2, x1, x0 mov x1, xzr b __pi_memset // tail call SYM_FUNC_END(clear_page_tables) |
init_pg_dir부터 init_pg_end까지 0으로 초기화한다.
cf) __pi_memset은 분석하지 않음.
< create_kernel_mapping >
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SYM_FUNC_START_LOCAL(create_kernel_mapping) adrp x0, init_pg_dir mov_q x5, KIMAGE_VADDR // compile time __va(_text) #ifdef CONFIG_RELOCATABLE add x5, x5, x23 // add KASLR displacement #endif adrp x6, _end // runtime __pa(_end) adrp x3, _text // runtime __pa(_text) sub x6, x6, x3 // _end - _text add x6, x6, x5 // runtime __va(_end) mov x7, SWAPPER_RW_MMUFLAGS map_memory x0, x1, x5, x6, x7, x3, (VA_BITS - PGDIR_SHIFT), x10, x11, x12, x13, x14 dsb ishst // sync with page table walker ret SYM_FUNC_END(create_kernel_mapping) |
init_pg_dir 테이블의 랜덤 주소 적용된 커널 가상 주소(__va(text) + random offset)에 해당하는 엔트리들에 커널 이미지의 물리 주소 _text ~ _end 까지를 R/W 속성으로 매핑한다.
Q: init_pg_dir이 init_idmap_pg_dir에 포함된 영역인가요?
커널 이미지 안에 있으니까 포함된다. static 영역이라고 생각하면 좋을 듯 하다.
< ttbr1_el1 설정 >
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init_pg_dir 주소를 ttbr1으로 설정한다.
< __relocate_kernel >
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#ifdef CONFIG_RELOCATABLE SYM_FUNC_START_LOCAL(__relocate_kernel) /* * Iterate over each entry in the relocation table, and apply the * relocations in place. */ adr_l x9, __rela_start adr_l x10, __rela_end mov_q x11, KIMAGE_VADDR // default virtual offset add x11, x11, x23 // actual virtual offset 0: cmp x9, x10 b.hs 1f ldp x12, x13, [x9], #24 ldr x14, [x9, #-8] cmp w13, #R_AARCH64_RELATIVE b.ne 0b add x14, x14, x23 // relocate str x14, [x12, x23] b 0b |
x12: entry의 offset 값
x13: entry의 info 값
x14: entry의 addend 값
offset 값 + kaslr_offset 주소에 addend+kaslr_offset 값을 저장한다. (relocate)
__rela_start와 __rela_end 사이의 영역에 있는 심볼에 대해 재배치를 한다.
리로케이션 엔트리 구조
이 때, Elf64_Sxword r_addend는 signed 64bit 이다.
relocation entry를 확인한 결과
relocation table의 0번째 엔트리의 offset
Relocation entry의 0번째 엔트리의 addend는 함수 심볼 값
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