400-700-1307

linux源码分析(三)-start_kernel

2019-01-29 14:34

start_kernel是过了引导阶段,进入到了内核启动阶段的入口。函数在init/main.c中。

set_task_stack_end_magic(&init_task);

这个函数是设置操作系统的第一个进程init。
这个init_task变量是怎么来的呢?从init/init_task.c中初始化的。

struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);
EXPORT_SYMBOL(init_task);

而这个INIT_TASK的初始化在init/init_task.h:

#define INIT_TASK(tsk)    
{                                    
    .state        = 0,                        
    .stack        = init_stack,                    
    .usage        = ATOMIC_INIT(2),                
    .flags        = PF_KTHREAD,                    
    .prio        = MAX_PRIO-20,                    
    .static_prio    = MAX_PRIO-20,                    
    .normal_prio    = MAX_PRIO-20,                    
     ...

这里使用的是gcc的结构体初始化方式。这个结构体是根据task_struct结构进行初始化的。

再回到set_task_stack_end_magic

void set_task_stack_end_magic(struct task_struct *tsk)
{
    unsigned long *stackend;

    stackend = end_of_stack(tsk);
    *stackend = STACK_END_MAGIC;    /* for overflow detection */
}

这个end_of_stack 在include/linux/sched.h中。它的意思是获取栈边界地址。然后把栈底地址设置为STACK_END_MAGIC。这个作为栈溢出的标记。

每个进程创建的时候,系统会为这个进程创建2个页大小的内核栈。这个内核栈底下是thread_info结构。高位是栈。

这里的STACK_END_MAGIC就是设置在thread_info结构的上面。比如如果你写了一个无限循环,导致栈使用不断增长了,那么,一旦把这个标记未修改了,就导致了栈溢出的错误。

smp_setup_processor_id();

下面是这个

    smp_setup_processor_id();   // 设置smp模型的处理器id

smp模型指的是对称多处理模型(Symmetric Multi-Processor),与它对应的是NUMA非一致存储访问结构(Non-Uniform Memory Access)和MPP 海量并行处理结构(Massive Parallel Processing)。它们的区别分别在于,SMP指的是多个CPU之间是平等关系,共享全部总线,内存和I/O等。但是这个结构扩展性不好,往往CPU数量多了之后,很容易遇到抢占资源的问题。NUMA结构则是把CPU分模块,每个模块具有独立的内存,I/O插槽等。各个模块之间通过互联模块进行数据交互。但是这样,就表示了有的内存数据在这个CPU模块中,那么处理这个数据当然最好是选择当前的CPU模块,这样每个CPU实际上地位就不一致了。所以叫做非一致的存储访问结构。而MPP呢,则是由多个SMP服务器通过互联网方式连接起来。

支持SMP模型的CPU有AMD/AMD64。而支持NUMA的有X86等。而这里的代码,smp_setup_process_id在普通情况下是空实现,在不同的体系,比如arch/arm/kernel/setup.c, line 586
就有对应的逻辑了。

debug_objects_early_init();

这个函数的实际代码在lib/debugobject.c

void __init debug_objects_early_init(void)
{
    int i;

    for (i = 0; i < ODEBUG_HASH_SIZE; i++)
        raw_spin_lock_init(&obj_hash[i].lock);

    for (i = 0; i < ODEBUG_POOL_SIZE; i++)
        hlist_add_head(&obj_static_pool[i].node, &obj_pool);
}

可以看到,它主要是用来对obj_hash,obj_static_pool这两个全局变量进行初始化设置。这两个全局变量在进行调试的时候会使用到。

boot_init_stack_canary();

这个函数是做什么的呢?我们要说堆栈溢出漏洞,它的意思就是动态分配的堆中,不按照本来分配的大小进行设置,而是使用某种方法,设置变量分配大小之外的数据。甚至设置到了函数栈的数据了,那么,这个时候就可能会被调用到注入的某个函数中了。

那么,和前面的end_magic逻辑一样,我们在堆和栈的中介处设置一个标记位(叫做canary word)。当这个位被修改的时候,我们就知道了,这个时候存在堆栈溢出,就进行错误处理。

那么这个标记位的值是怎么样子的,就是使用这个函数。这个也和CPU架构有关系了,比如在x86的系统中,是随机产生的。

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