KLPMAKE

Inspired by KPATCH @ https://github.com/dynup/kpatch. Many thanks!

Klpmake 是Linux内核热补丁制作工具，它调用编译工具链，将用户的补丁文件生成为“部分链接”的目标文件，对其中的Livepatch Symbols -- non-exported global symbols and non-included local symbols进行修正，最终生成符合Livepatch module ELF format的内核模块。

Klpmake以内核samples/livepatch/livepatch-sample.c为模板，通过.patch文件自动生成补丁模块源码。再通过内核和模块DWARF信息及/proc/kallsyms、/proc/modules，可靠解析定位Livepatch Symbols。制作时不编译内核，不深入hacking ELF格式，也基本架构无关。

Klpmake小、简单、快，支持对内核及已加载的模块打补丁。

当前主要针对的是openEuler操作系统。

用法

软件依赖及编译

软件依赖libdwarf(>=0.8.0)、libclang、elfutils-libelf(gelf)、bash及一些coreutils工具。运行时需要内核/模块源码、debuginfo文件（DWARF4格式）。热补丁模块制作过程与常规模块基本相同，需要内核的编译构建基础设施。一些依赖库的安装命令：

sudo dnf install clang-libs clang-devel libdwarf-devel elfutils-libelf-devel bash

不同的发行版，软件安装的目录可能不同。在编译klpmake前请检查并修改当前还很简陋的config.h和Makefile内容，然后：

make

Klpmake由klpmake（主入口）、klpsrc、fixklp三个可执行文件组成。

运行

创建工作目录，目录名将作为热补丁的模块名；将补丁文件放到工作目录下，执行：

sudo klpmake-dir/klpmake -s source-tree-root -b debuginfo-tree-root

source-tree-root是源码树根目录，debuginfo-tree-root是包含debuginfo文件的根目录，如vmlinux、*.ko.debug等。

建议分步执行klpmake，这样可以检查确认每步的结果是否正确是否符合预期，并可以根据需要增加hook功能等。用法见klpmake的Usage。

生成的文件

• livepatch.c 补丁模块主文件
• *.c 补丁模块其它文件
• Makefile 补丁模块Makefile，以上文件由klpsrc生成
• *.ko 最终生成的补丁模块
• _klpsrc.conf 补丁基本信息，klpmake生成，klpsrc使用
• _klpmake.syms KLPSYMs位置信息，klpsrc生成，fixklp使用
• *.c.patched 打补丁后的源码文件
• *.ko.patial “部分链接”的补丁，内核编译工具生成，fixklp使用

示例

见example。

局限

• 查找源码所属模块时，依赖同目录下Makefile严格的代码模式匹配（klpmake）
• 查找修改的函数时，依赖严格的.patch代码模式匹配（klpmake）
• 只支持一个.patch文件（klpmake、klpsrc）
• 不支持检测基于ftrace livepatch机制的函数打补丁条件（klpmake、klpsrc）
• 定义在头文件或函数内的static变量均被视为新变量（klpsrc）
• 不支持对可变参数的函数打补丁（klpsrc）
• 内核/模块二进制必须有DWARF4信息，有.debug_info和，.debug_aranges或.debug_ranges节（klpsrc）
• 不支持同一源文件中的static变量重名或与extern变量重名（klpsrc）
• 不支持不同源文件的non-included static符号、被补丁函数重名（klpsrc、fixklp）
• 未考虑KSYM_NAME_LEN（512）符号名长度限制（klpsrc、fixklp）

关于DWARF信息

社区有对DWARF信息可靠性的担心，这里列出klpmake用到的：

• 定位函数符号：DW_TAG_compile_unit的DW_AT_name、DW_AT_low_pc、DW_AT_high_pc、DW_AT_ranges
• 定位函数符号（当前仅作info用）：DW_TAG_subprogram的DW_AT_name、DW_AT_low_pc、DW_AT_decl_line
• 定位变量符号：DW_TAG_variable的DW_AT_name、DW_AT_location、DW_AT_decl_line（当前仅作info用）

用tools目录下的工具，比对vmlinux中的DWARF和kallsyms中的变量名字、地址：

因为函数内定义的static变量名字会后缀.123，因此单纯从数量上看，不匹配率基本小于1%。具体分析，DWARF会生成一些弱符号的地址，，

工具是在riscv64平台上开发和测试的，刚刚迈出一小步...

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