Android内核模块编译执行

Author: GeneBlue

0X01 前言

内核驱动是漏洞的高发区,了解Android驱动代码的编写是分析、利用驱动漏洞的基础。本文以一个“hello”驱动为例,简单介绍内核驱动编写、编译的基本过程,包括内核模块的内建编译和动态加载方式的编译。

0X02 编写

在./goldsifh/drivers文件夹下新建hello目录,在hello目录中新建hello.c文件:

#include <linux/module.h>  
#include <linux/kernel.h>  
#include <linux/fs.h>  
#include <linux/miscdevice.h>  

MODULE_LICENSE("GPL");  
MODULE_AUTHOR("GeneBlue");  
MODULE_DESCRIPTION("Hello Kernel Device");  
MODULE_VERSION("1.0");  

#define CMD_COMMAND 0x1336  

long hello_ioctl(struct file *filp,  //ioctl函数
    unsigned int cmd,  
    unsigned long arg){  
    switch(cmd){  
    case CMD_COMMAND:  
        printk("Hello Module hello_ioctl() exced");  
        break;  
    default:  
        printk("Hello Module unknown ioctl cmd");  
    }  
    return 0;  
}  

struct file_operations hello_fops = {  //设备的操作函数指针表
    unlocked_ioctl: hello_ioctl  
};  

static struct miscdevice hello_device = {  //注册为misc设备的基本属性
    minor: MISC_DYNAMIC_MINOR,  
    name: "hello",  
    fops: &hello_fops,  
    mode: 777
};  

static int __init hello_begin(void){  
    int ret;  
    ret = misc_register(&hello_device);  //注册为misc设备
    if(ret)  
        printk("Failed to register misc device");  
    else  
        printk("Hello Module successfully loaded");  

    return ret;  
}  

static void __exit hello_exit(void){  
    int ret = misc_deregister(&hello_device);  //设备卸载
    if(ret)  
        printk("Hello module exit");  
}  

module_init(hello_begin);  //模块初始化函数
module_exit(hello_exit);  //模块卸载函数

写驱动模块时都要包含module.h头文件,该头文件定义了一些编写模块时常用宏或函数;kernel.h提供常用的内核函数,如printk();fs.h提供文件表和文件结构,如file_operations;miscdevice.h提供注册为misc设备的常用函数。

0X03 编译

在编译之前,要确保下载下来的内核代码已经可以顺利地编译运行,具体可以参考这里

在hello目录中要增加Makefile配置文件用于编译。在Makefile中添加:

obj-y +=  hello.o

表示内建编译,即直接编译到内核文件zImage中。然后在goldfish/drivers/Makefile中包含新建的驱动设备

obj-y += hello/

这样,再次编译内核后,驱动设备即可包含在内核中。

有的时候,我们需要在手机中编写可动态加载的驱动模块,可动态加载模块非常便于调试,在kmsg中可直接看到调试信息,这个时候需要重新编译手机内核,开启内核的动态加载属性。在编译的内核的时候,使用

make menuconfig

命令,并在menuconfig中做如下配置:


menuconfig

menuconfig

如果不开启该选项就直接insmod加载hello.ko,一般情况下都会报如下错误:

insmod: init_module 'hello.ko' failed (Function not implemented)

编译完内核之后,还需要将内核拷贝到aosp的源码中,替换掉默认的内核文件,在我的Android源码中默认的内核文件存放在如下路径中:

/android-4.4.4_r1/device/lge/hammerhead-kernel/zImage-dtb

编译Android源码生成新的boot.img文件,然后只将boot.img刷入到手机即可。

完成内核的准备工作之后,下面就要编译动态加载模块hello.ko,依然是上述的hello.c文件,在任意位置建一个目录,拷贝hello.c并编写Makefile如下:

obj-m := hello.o  

KERNELDIR := /home/geneblue/Android/Source/kernel/msm/  
PWD :=$(shell pwd)  
ARCH=arm  
CROSS_COMPILE=/home/geneblue/Android/Source/tsinghua_aosp/android-4.4.4_r1/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-linux-androideabi-4.6/bin/arm-linux-androideabi-  
CC=$(CROSS_COMPILE)gcc  
LD=$(CROSS_COMPILE)ld  
CFLAGS_MODULE=-fno-pic  

modules:  
    make -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) modules    
clean:    
    rm *.o *.ko *.mod.c *.order *.symvers

注意,Makefile中要加上CFLAGS_MODULE=-fno-pic选项,不然编译好的hello.ko relocation节会错误:

insmod: init_module 'hello.ko' failed (Exec format error)  
kmsg:  
<3>[ 1646.589131] hello: unknown relocation: 27  

最后,使用make命令即可编译正确的hello.ko文件。

0X04 运行

使用模拟器来加载新编好的内核,并在adb shell中查看新编的驱动:


内建编译

这样,一个最简单的设备驱动已经可以正确运行了。

将hello.ko文件push的手机中,用insmod来加载即可。


模块编译

0X05 参考