基于msm-5.4
一、简介
1. 什么是KASLR
KASLR是 kernel address space layout randomization 的缩写，直译过来就是内核地址空间布局随机化。KASLR技术允许将kernel image映射到 vmalloc 区域的任何位置(待确认哦)。
2. 引入KASLR的原因
没有KASLR的时候，kernel image都会映射到一个固定的链接地址，安全性得不到保证。KASLR技术可以让kernel image映射的地址相对于链接地址有个偏移。这个偏移可以通过dts设置，如果bootloader支持每次开机随机生成偏移数值，那么可以做到每次开机kernel image映射的虚拟地址都不一样。因此在安全性上有一定的提升。
3. 主要实现文件
arch/arm64/kernel/kaslr.c
arch/arm64/kernel/head.S
二、实现逻辑
1. 偏移对内核镜像映射的影响
//arch/arm64/kernel/head.S
__primary_switched:
mov x0, x21 //pass FDT address in x0
bl kaslr_early_init //parse FDT for KASLR options
cbz x0, 0f //KASLR disabled? just proceed 若返回0则跳转到下面标签0:处运行，若返回的offset非0则继续执行
orr x23, x23, x0 //record KASLR offset x23或上返回的offsets
ret // to __primary_switch() 返回到上一级函数中
0:
b start_kernel //若返回offset非0就不会从这里启动内核了
ENDPROC(__primary_switched)
这里调用 kaslr_early_init(), 将设备树做为参数，返回值保存在x0中，然后位或给x23, 由于x23初始值是0，因此x23=x0=返回值offset.
若返回值offset不为0，要在内核虚拟基地址上加上这个offset，重新映射一遍内核镜像：
__primary_switch:
adrp x1, init_pg_dir
bl __enable_mmu //这里就使能了MMU
#ifdef CONFIG_RELOCATABLE
bl __relocate_kernel
#ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
ldr x8, =__primary_switched
adrp x0, __PHYS_OFFSET
blr x8 //若kaslr_early_init()返回的offset非0，才会返回到这里继续往下执行
/* 若执行到这里，在 x23 中有一个 KASLR 偏移，需要丢弃当前内核映射并创建一个新的内核映射来考虑到它 */
pre_disable_mmu_workaround
bl __create_page_tables //recreate kernel mapping 重新创建内核映射页表
#endif
#endif
ldr x8, =__primary_switched //在这里执行 start_kernel()
adrp x0, __PHYS_OFFSET
br x8
ENDPROC(__primary_switch)
返回offset!=0会返回到生成函数，导致 blr x8 被执行，之后disable掉之前的映射，重新创建内核镜像的页表。
__create_page_tables:
/* Map the kernel image (starting with PHYS_OFFSET). */
adrp x0, init_pg_dir
mov_q x5, KIMAGE_VADDR + TEXT_OFFSET // compile time __va(_text)
add x5, x5, x23 //add KASLR displacement 在内核镜像虚拟地址上再加上保存在x23中的kaslr的offset
mov x4, PTRS_PER_PGD
adrp x6, _end // runtime __pa(_end)
adrp x3, _text // runtime __pa(_text)
sub x6, x6, x3 // _end - _text
add x6, x6, x5 // runtime __va(_end)
map_memory x0, x1, x5, x6, x7, x3, x4, x10, x11, x12, x13, x14
ENDPROC(__create_page_tables)
.ltorg
再次创建内核镜像页表，要映射到的虚拟地址为 KIMAGE_VADDR + TEXT_OFFSET + offset.
2. 随机偏移获取方法
u64 __init kaslr_early_init(u64 dt_phys) //kaslr.c
{
void *fdt;
u64 seed, offset, mask, module_range;
const u8 *cmdline, *str;
int size;
/* 为 module_alloc_base 设置一个合理的默认值，以防我们最终在禁用模块随机化的情况下运行 */
module_alloc_base = (u64)_etext - MODULES_VSIZE;
/*
* 尝试尽早映射 FDT。如果失败，我们只需放弃，然后禁用 KASLR。我们将在 setup_machine() 中
* 再次尝试映射 FDT. msm-5.4上没有这个函数，msm-4.14在 /external/u-boot/common/board_f.c 中
* 此时MMU还远没有开启。
*/
early_fixmap_init();
fdt = fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL);
if (!fdt)
return 0;
/* 解析设备树 "/chosen" 节点的 "kaslr-seed" 属性的值，得到随机种子，若没有配置则直接返回0 */
seed = get_kaslr_seed(fdt);
if (!seed)
return 0 //实验：替换为 seed = 0x800000;后，内核起不来
/* 若是在“/chosen”的"bootargs"属性或cmdline中指定了“ nokaslr” 标签，则返回0，表示kaslr不生效。*/
cmdline = kaslr_get_cmdline(fdt);
str = strstr(cmdline, "nokaslr");
if (str == cmdline || (str > cmdline && *(str - 1) == ' '))
return 0;
/*
* 好的，我们继续启用 KASLR。计算与种子相距合适的内核映像偏移量。让我们将
* 内核放置在 VMALLOC 区域的中间一半（VA_BITS_MIN - 2），并避开下四分之一
* 和上四分之一以避免与其他分配发生冲突。
* 即使我们可以在 16k 和 64k 页面的页面粒度上随机化，我们也要始终四舍五入
* 到 2 MB，这样我们就不会干扰使用连续 PTE 进行映射的能力。
*
* 补充: 启动阶段内核镜像映射粒度是2M，4k宵页映射一个PMD页表也映射2M.
*/
/* mask = (1<<37 - 1) & ~(2M-1) = 0x1fffe00000 */
mask = ((1UL << (VA_BITS_MIN - 2)) - 1) & ~(SZ_2M - 1);
/* 偏移是2M对齐，且要落在虚拟地址空间的[1/4, 3/8] 之间 */
offset = BIT(VA_BITS_MIN - 3) + (seed & mask);
/* 随机种子是64bit的，这里保留高16bit的值，来随机化线性映射区的地址 */
memstart_offset_seed = seed >> 48;
if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN)) //默认关闭
/*
* KASAN 不希望模块区域与 vmalloc 区域相交，因为影子内存是在加载时为每个模块分配的，
* 而 vmalloc 区域则被 KASAN 零页所遮蔽。因此，如果启用了 KASAN，请将模块置于 vmalloc
* 区域之外，并将内核置于模块区域的 4 GB 以内。
*/
return offset % SZ_2G;
if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_MODULE_REGION_FULL)) { //默认使能
/*
* 在覆盖内核的 2 GB 窗口上随机化模块区域(启动汇编中内核段映射最大支持2GB)。
* 这降低了模块泄露有关内核本身地址信息的风险，但会导致模块和核心内核之间的分支通过 PLT 解析。
*/
module_range = SZ_2G - (u64)(_end - _stext); //delta=0x3707000
/* _end + offset - SZ_2G = 0xffffffbf937be000 + offset 与 MODULES_VADDR=0xffffffc008000000 取较大值 */
module_alloc_base = max((u64)_end + offset - SZ_2G, (u64)MODULES_VADDR);
} else {
module_range = MODULES_VSIZE - (u64)(_etext - _stext);
module_alloc_base = (u64)_etext + offset - MODULES_VSIZE;
}
/* 使用低21位随机化模块区域的基地址 */
module_alloc_base += (module_range * (seed & ((1 << 21) - 1))) >> 21;
module_alloc_base &= PAGE_MASK; //4k对齐
pr_info("HAM: %s: offset=0x%lx", offset); //调用过早，这里无法打印出来
return offset;
}
可以看到，这个随机化除了内核镜像虚拟基地址随机化外，还对线性映射区的虚拟地址、module_alloc区的虚拟基地址进行了随机化。返回的offset用于随机内核镜像的虚拟基地址，返回的offset偏移是2M对齐，且要落在虚拟地址空间的[1/4, 3/8]之间。
KASLR使能开关：CONFIG_RANDOMIZE_BASE，它选中编译 kaslr.c, 从head.S中看它还依赖 CONFIG_RELOCATABLE, 所以这两个都需要使能。
使能后生效的条件(不是返回0)是在/chosen节点中配置了kaslr-seed随机种子，这个随机种子虽然看似在设备树中静态配置的，但是可以由bootloader进行填充，并且可以做到每次开机都不一样。其次是在 /chosen 节点的 bootargs 和 default_cmdline 中没有没有指定 “ nokaslr” 标签。
/ {
chosen {
kaslr-seed = <0x10000000>;
};
};
三、实验
将 seed = 0x800000; 后内核起不来，若要使能，还需要进一步调试。
四、总结
1. KASLR就是在映射内核镜像的时候，在虚拟基地址上加上一个偏移。利用随机种子，可以让每次启动偏移都不一样。
2. 通过 CONFIG_RANDOMIZE_BASE 和 CONFIG_RELOCATABLE 使能此功能，若是想生效，还需要在 /chosen 节点中配置 kaslr-seed 随机种子，并且不能在 bootargs 和 cmdline 中指定 “ nokaslr”标签。
3. 算KASLR加的这个偏移，对内核镜像的映射一共有两个加偏移的位置了。另一个是 _text 要映射的虚拟基地址和Makefile中指定的 TEXT_OFFSET 决定的。
#define __PHYS_OFFSET (KERNEL_START - TEXT_OFFSET) //_text - TEXT_OFFSET
ENTRY(stext)
adrp x23, __PHYS_OFFSET
ENDPROC(stext)
参考：
KASLR: http://www.wowotech.net/memory_management/441.html //蜗蜗
标签：__,映射,22,KASLR,kaslr,内存,offset,内核 From： https://www.cnblogs.com/hellokitty2/p/18320872