CCH'S BLOG

Linux 内核开发环境搭建

2023/01/30 kernel, linux, env 共 5847 字，约 17 分钟

环境准备

apt-get update
apt-get install git fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils qemu flex libncurses5-dev fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc bison libglib2.0-dev libfdt-dev libpixman-1-dev zlib1g-dev libelf-dev dwarves

获取内核镜像

  • 内核源码编译
  • 下载现有内核镜像
  • 使用系统自身镜像

内核源码编译

获取内核源码

在 Linux Kernel Archive 中下载对应内核版本

国内站点 aliyun

wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.165.tar.xz

or

wget https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.10.165.tar.xz?spm=a2c6h.25603864.0.0.14de4823vTOQKS -O linux-5.10.165.tar.xz

解压配置内核选项

tar xvf linux-5.10.165.tar.xz
cd linux-5.10.165.tar.xz; make menuconfig

配置内核以下选项

  • Kernel hacking —> Kernel debugging 默认开启
  • Kernel hacking —> Compile-time checks and compiler options —> Compile the kernel with debug info 默认开启
  • Kernel hacking —> Generic Kernel Debugging Instruments –> + + KGDB: kernel debugger 默认开启
  • kernel hacking —> Compile the kernel with frame pointers 默认开启
  • Processor type and features —> Randomize the address of the kernel image 关闭地址随机化，否则断点无法停止

可选调试配置项

 Kernel hacking  --->      

[*]   Magic SysRq key 

[*]   Kernel debugging 

[*]   Debug slab memory allocations  

[*]   Spinlock and rw-lock debugging: basic checks 

[*]   Spinlock debugging: sleep-inside-spinlock checking 

           [*]   Compile the kernel with debug info   

Device Drivers  --->   

           Generic Driver Options  ---> 

           [*]   Driver Core verbose debug messages 

General setup  ---> 

           [*]   Configure standard kernel features (for small systems)  ---> 

           [*]   Load all symbols for debugging/ksymoops
  • slab layer debugging（slab层调试选项）内核内存分配由 slab 转为 slub, 选项开启为 SLUB_DEBUG
  • high-memory debugging（高端内存调试选项）
  • I/O mapping debugging（I/O映射调试选项）
  • spin-lock debugging（自旋锁调试选项）
  • stack-overflow checking（栈溢出检查选项）
  • sleep-inside-spinlock checking（自旋锁内睡眠选项）

编译

# 编译内核主体
make bzImage -j16

# 编译内核模块
make modules -j16
# 去除 debug 调试信息
make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install
# 编译成 deb 包
make INSTALL_MOD_STRIP=1 deb-pkg

编译报错解决

如果报错 canonical-certs.pem：
如下：

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1868: certs] Error 2
在命令行中执行：

scripts/config --disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS

如果报错 canonical-revoked-certs.pem：
如下：

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-revoked-certs.pem', needed by 'certs/x509_revocation_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1868: certs] Error 2
在命令行中执行：

scripts/config --disable SYSTEM_REVOCATION_KEYS

安装内核

# 安装内核模块
make modules_install

# 安装内核
make install
# or
mkinitramfs /lib/modules/内核版本号 -o /boot/initrd.img-内核版本号-generic
cp /usr/src/linux-版本号/arch/x86/boot/bzImage    /boot/vmlinuz-版本号-generic
cp /usr/src/linux-版本号/System.map    /boot/System.map-版本号
update-grub2

# 验证测试
cat /boot/grub/grub.cfg

切换内核版本

# 查看当前使用的内核版本
uname -r

# 查看系统当前安装有哪些版本的内核
dpkg --get-selections | grep linux
# 状态为deinstall即为已卸载，去除配置文件可以使用 apt purge 删除，之后update-grub 即可(根据情况选择grub/grub2)

# 查看启动顺序，即内核选用的优先级顺序
grep menuentry /boot/grub/grub.cfg

# 确定默认使用需要的那个版本的内核，修改前记得先备份
sed -i 's/5.4.0-109-generic/5.4.178/g' /boot/grub/grub.cfg

下载现有内核镜像

apt search linux-image-
#选择对应的内核镜像安装

使用本地镜像

一般位于 /boot 目录下

使用 busybox 构建文件系统

获取busybox源码

在busybox.net下载自己想要的版本，这里选用busybox-1.33.0.tar.bz2这个版本

wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.33.0.tar.bz2
tar -jxvf busybox-1.33.0.tar.bz2
make menuconfig
#勾选Settings —> Build static binary file (no shared lib)
make install

编译完成后会生成一个_install目录，接下来我们将会用它来构建我们的磁盘镜像

建立文件系统

初始化文件系统

cd _install
mkdir -pv {bin,sbin,etc,proc,sys,home,lib64,lib/x86_64-linux-gnu,usr/{bin,sbin}}
touch etc/inittab
mkdir etc/init.d
touch etc/init.d/rcS
chmod +x ./etc/init.d/rcS

配置初始化脚本

配置 etc/inttab,写入如下内容:

::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/ash
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
::restart:/sbin/init

配置etc/init.d/rcS,写入如下内容:

#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sys none /sys
/bin/mount -n -t sysfs none /sys
/bin/mount -t ramfs none /dev
/sbin/mdev -s

配置用户组

echo "root:x:0:0:root:/root:/bin/sh" > etc/passwd
echo "ctf:x:1000:1000:ctf:/home/ctf:/bin/sh" >> etc/passwd
echo "root:x:0:" > etc/group
echo "ctf:x:1000:" >> etc/group
echo "none /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0" > etc/fstab

打包文件系统

# 打包文件系统
find . | cpio -o --format=newc > ../../rootfs.cpio
# 解压文件系统
cpio -idv < ./rootfs.cpio

配置启动脚本

#!/bin/sh
qemu-system-x86_64 \
    -m 128M \
    -kernel ./bzImage \
    -initrd  ./rootfs.cpio \
    -monitor /dev/null \
    -append "root=/dev/ram rdinit=/sbin/init console=ttyS0 oops=panic panic=1 loglevel=3 quiet nokaslr" \
    -cpu kvm64,+smep \
    -smp cores=2,threads=1 \
    -netdev user,id=t0, -device e1000,netdev=t0,id=nic0 \
    -nographic \
    -s

实际使用脚本

#!/bin/sh
#root=/dev/ram
#-monitor /dev/null \
qemu-system-x86_64 \
    -m 128M \
    -kernel ./bzImage \
    -initrd  ./rootfs.cpio \
    -append "rdinit=/sbin/init console=ttyS0 oops=panic panic=1 loglevel=3 quiet nokaslr" \
    -cpu kvm64,+smep \
    -smp cores=2,threads=1 \
    -netdev user,id=t0, -device e1000,netdev=t0,id=nic0 \
    -nographic \
    -s

这里文件名使用boot.sh
部分参数说明如下：

-m：虚拟机内存大小
-kernel：内存镜像路径
-initrd：磁盘镜像路径
-append：附加参数选项
nokalsr：关闭内核地址随机化，方便我们进行调试
rdinit：指定初始启动进程，/sbin/init进程会默认以/etc/init.d/rcS作为启动脚本
loglevel=3 & quiet：不输出log
console=ttyS0：指定终端为/dev/ttyS0，这样一启动就能进入终端界面
-monitor：将监视器重定向到主机设备/dev/null，这里重定向至null主要是防止CTF中被人给偷了qemu拿flag
-cpu：设置CPU安全选项，在这里开启了smep保护
-s：相当于-gdb tcp::1234的简写（也可以直接这么写），后续我们可以通过gdb连接本地端口进行调试
-S: 启动就挂起，等待 gdb 连接

内核函数调试

启动gdb远程调试。vmlinux文件在编译后的内核源码根目录下

gdb vmlinux
(gdb) target localhost:1234
(gdb) b new_sync_read # 打断点
Breakpoint 1 at 0xffffffff813596b0: file fs/read_write.c, line 405.
(gdb) c
Continuing.

Thread 1 hit Breakpoint 1, new_sync_read (filp=filp@entry=0xffff888005942dc0, buf=buf@entry=0x7ffd58ac0ea9 "\211X", len=1, ppos=ppos@entry=0xffffc90000433ef0) at fs/read_write.c:405
405     {
(gdb)

添加共享磁盘

有时候需要在宿主机和qemu虚拟机之间共享文件，添加一个共享磁盘将有助于该项工作。

创建64MB磁盘镜像文件，并格式化为ext4，作为共享磁盘备用。

dd if=/dev/zero of=ext4.img bs=512 count=131072
mkfs.ext4 ext4.img

修改qemu启动命令，使用-hdb增加一个磁盘。

qemu-system-x86_64 \
    -m 128M \
    -kernel ./bzImage \
    -initrd  ./rootfs.cpio \
    -append "rdinit=/sbin/init console=ttyS0 oops=panic panic=1 loglevel=3 quiet nokaslr" \
    -cpu kvm64,+smep \
    -smp cores=2,threads=1 \
    -netdev user,id=t0, -device e1000,netdev=t0,id=nic0 \
    -hdb ./ext4.img \
    -nographic \
    -s
qemu-system-x86_64 -kernel ~/linux-4.14.191/arch/x86_64/boot/bzImage  -hda ~/busybox-1.32.0/rootfs.img  -append "root=/dev/sda console=ttyS0" -s  -smp 1 -nographic -hdb ~/shadisk/ext4.img

进入qemu系统后使用mount命令挂载sdb到mnt目录。

mount /dev/sda /mnt

在原系统中挂载ext4.img，实现qemu与原系统的文件共享。非实时同步

mount -t ext4 -o loop ext4.img ./share

文档信息

Search

    Table of Contents