linux内核SYSCALL_DEFINE分析

今天跟sys_mount系统调用发现在2.6.36内核下没有直接定义sys_mount而是用SYSCALL_DEFINE5来定义，于是在网上搜了一下找到了下面的资料(红字部分为网上资料)：

CVE-2010-3301是其中一个。这个漏洞的成因是，在64位的内核上执行32位的系统调用时，作为传递系统调用号的%rax高32位未被清零处理，而且在进行比较的时候直接使用的%eax，导致高32位被忽略：

        cmpl $(IA32_NR_syscalls-1),%eax
        ja ia32_badsys
ia32_do_call:
        IA32_ARG_FIXUP
        call *ia32_sys_call_table(,%rax,8)

这样以来，通过静心构造的%rax就可以跳转到它想要的位置去！在这个exploit中，它就利用ptrace()来跟踪系统调用，并把计算好的想要跳转地址的偏移传递到%rax中，然后执行事先放置好的代码来提升权限！

修复方法很简单，要么把%rax的高位清零，要么比较的时候使用%rax。修复这个问题的commit是：

http://git.kernel.org/linus/36d001c70d8a0144ac1d038f6876c484849a74de

http://git.kernel.org/linus/eefdca043e8391dcd719711716492063030b55ac

和这个问题类似的问题之前也曾出现过，CVE-2009-0029，问题更严重，涉及很多的系统调用。不同的是，这个涉及64位的内核和64位的用户空间，来自用户空间的传递系统调用参数的寄存器的高32位同样没被清零，而带32位参数（比如int）的系统调用就会有问题，内核代码只会检查对它有意义的低32位，高32位就被忽略而直接传递到后面去了，这就会带来问题了。

问题的解决方法也很简单，就是要把这些寄存器高位清零。说起来简单，做起来难。要是和上面一样直接用汇编处理的话，参数的类型的信息就丢失了，因为你汇编里分不清它到底是32位还是64位；而如果用C处理的话，有那么多系统调用，一个一个处理？那不符合Linus的作风！他是怎么做的呢？用宏！而且用强制转化，把所有的32位参数声明为long，然后再强制转化成实际的类型，比如int。去看看__SC_CASTx()和__SC_LONGx()的定义就知道了：

PLAIN TEXT

C:

1. #define __SC_CAST1(t1, a1)      (t1) a1
2. #define __SC_LONG1(t1, a1)      long a1
3.  
4. #define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                                 \
5.         asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));           \
6.         static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));       \
7.         asmlinkage long SyS##name(__SC_LONG##x(__VA_ARGS__))            \
8.         {                                                               \
9.                 __SC_TEST##x(__VA_ARGS__);                              \
10.                 return (long) SYSC##name(__SC_CAST##x(__VA_ARGS__));    \
11.         }                                                               \
12.         SYSCALL_ALIAS(sys##name, SyS##name);                            \
13.         static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

可见Linus大神把宏用到了何等出神入化的地步。:-) 这也是为什么你在内核中看到系统调用都是用SYSCALL_DEFINEx()来定义了。

 

从网上找到的这些资料中的宏定义实现在内核源码的include/linux/syscalls.h中，看了一下。

我要跟踪的sys_mount的定义在fs/namespace.c中，定义如下：

SYSCALL_DEFINE5(mount, char __user *, dev_name, char __user *, dir_name, char __user *, type, unsigned long, flags, void __user *, data)；

在syscalls.h中找到：

#define SYSCALL_DEFINE5(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(5, _##name, __VA_ARGS__)

从而展开为：

SYSCALL_DEFINEx(5, _mount, __VA_ARGS__);(VA_ARGS代表mount后面的参数)

SYSCALL_DEFINEx的定义如下：

#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)              \
    __SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)
接着上面展开为：

__SYSCALL_DEFINEx(5, _mount,__VA_ARGS__)

__SYSCALL_DEFINEx定义如下：

#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                 \
    asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

接着上面展开为：

asmlinkage long sys_mount(__SC_DECL5(__VA_ARGS__));

__SC_DECL5的定义：

#define __SC_DECL1(t1, a1)  t1 a1
#define __SC_DECL2(t2, a2, ...) t2 a2, __SC_DECL1(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL3(t3, a3, ...) t3 a3, __SC_DECL2(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL4(t4, a4, ...) t4 a4, __SC_DECL3(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL5(t5, a5, ...) t5 a5, __SC_DECL4(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL6(t6, a6, ...) t6 a6, __SC_DECL5(__VA_ARGS__)

这样从而将上面的展开为：

asmlinkage long sys_mount(char __user * dev_name, char __user * dir_name, char __user * type, unsigned long flags, void __user * data);

这个过程我是按照内核配置的最简单的情况，根据menuconfig选项，syscall_definex的实现会比较复杂，这个复杂就是为了解决64位机器上32位系统调用的问题，SYSCALL_DEFINEx的x就是代表的系统调用的参数的个数啦。