kk Blog —— 通用基础

这是一个示例程序，func函数返回参数a除以参数b的结果。这里使用0作为除数，结果就是程序因为除以0导致错误，直接中断了。

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#include <stdio.h>
int func(int a, int b)
{
	return a / b;
}

int main()
{
	int x = 10;
	int y = 0;
	printf("%d / %d = %d\n", x, y, func(x, y));
	return 0;
}

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$ gcc -o test1 -g test1.c  

编译程序，test1.c是程序文件名。执行程序，结果程序异常中断。查看系统dmesg信息，发现系统日志的错误信息：

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[54106.016179] test1[8352] trap divide error ip:400506 sp:7fff2add87e0 error:0 in test1[400000+1000]

这条信息里的ip字段后面的数字就是test1程序出错时所程序执行的位置。使用addr2line就可以将400506转换成出错程序的位置：

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$ addr2line -e test1 400506  
/home/hanfoo/code/test/addr2line/test1.c:5

这里的test1.c:5指的就是test1.c的第5行

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return a / b;  

也正是这里出现的错误。addr2line帮助我们解决了问题。

addr2line如何找到的这一行呢。在可执行程序中都包含有调试信息， 其中很重要的一份数据就是程序源程序的行号和编译后的机器代码之间的对应关系Line Number Table。DWARF格式的Line Number Table是一种高度压缩的数据，存储的是表格前后两行的差值，在解析调试信息时，需要按照规则在内存里重建Line Number Table才能使用。

Line Number Table存储在可执行程序的.debug_line域，使用命令

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$ readelf -w test1

可以输出DWARF的调试信息，其中有两行

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Special opcode 146: advance Address by 10 to 0x4004fe and Line by 1 to 5  
Special opcode 160: advance Address by 11 to 0x400509 and Line by 1 to 6  

这里说明机器二进制编码的0x4004fe位置开始，对应于源码中的第5行，0x400509开始就对应与源码的第6行了，所以400506这个地址对应的是源码第5行位置。

addr2line通过分析调试信息中的Line Number Table自动就能把源码中的出错位置找出来.

例:tcpdump host 172.16.29.40 and port 4600 -X -s 500

tcpdump采用命令行方式，它的命令格式为：

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  tcpdump [ -adeflnNOpqStvx ] [ -c 数量 ] [ -F 文件名 ]
　　　　　　[ -i 网络接口 ] [ -r 文件名] [ -s snaplen ]
　　　　　　[ -T 类型 ] [ -w 文件名 ] [表达式 ]

1. tcpdump的选项介绍

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	-a       将网络地址和广播地址转变成名字；
	-d        将匹配信息包的代码以人们能够理解的汇编格式给出；
	-dd       将匹配信息包的代码以c语言程序段的格式给出；
	-ddd  将匹配信息包的代码以十进制的形式给出；
	-e        在输出行打印出数据链路层的头部信息；
	-f        将外部的Internet地址以数字的形式打印出来；
	-l        使标准输出变为缓冲行形式；
	-n        不把网络地址转换成名字；
	-t        在输出的每一行不打印时间戳；
	-v        输出一个稍微详细的信息，例如在ip包中可以包括ttl和服务类型的信息；
	-vv       输出详细的报文信息；
	-c        在收到指定的包的数目后，tcpdump就会停止；
	-F        从指定的文件中读取表达式,忽略其它的表达式；
	-i        指定监听的网络接口；
	-r        从指定的文件中读取包(这些包一般通过-w选项产生)；
	-w        直接将包写入文件中，并不分析和打印出来；
	-T        将监听到的包直接解释为指定的类型的报文，常见的类型有rpc （远程过程调用）和snmp（简单网络管理协议）

2. tcpdump的表达式介绍

表达式是一个正则表达式，tcpdump利用它作为过滤报文的条件，如果一个报文满足表 达式的条件，则这个报文将会被捕获。如果没有给出任何条件，则网络上所有的信息包将会 被截获。

在表达式中一般如下几种类型的关键字，一种是关于类型的关键字，主要包括host， net，port, 例如 host 210.27.48.2，指明 210.27.48.2是一台主机，net 202.0.0.0 指明 202.0.0.0是一个网络地址，port 23 指明端口号是23。如果没有指定类型，缺省的类型是 host.

第二种是确定传输方向的关键字，主要包括src , dst ,dst or src, dst and src , 这些关键字指明了传输的方向。举例说明，src 210.27.48.2 ,指明ip包中源地址是210.27. 48.2 , dst net 202.0.0.0 指明目的网络地址是202.0.0.0 。如果没有指明方向关键字，则 缺省是src or dst关键字。

第三种是协议的关键字，主要包括fddi,ip ,arp,rarp,tcp,udp等类型。Fddi指明是在 FDDI(分布式光纤数据接口网络)上的特定的网络协议，实际上它是"ether"的别名，fddi和e ther具有类似的源地址和目的地址，所以可以将fddi协议包当作ether的包进行处理和分析。 其他的几个关键字就是指明了监听的包的协议内容。如果没有指定任何协议，则tcpdump将会 监听所有协议的信息包。

除了这三种类型的关键字之外，其他重要的关键字如下：gateway, broadcast,less, greater,还有三种逻辑运算，取非运算是 ‘not ’ ‘! ’, 与运算是'and',‘&&’;或运算 是'o r' ,‘||'；

这些关键字可以组合起来构成强大的组合条件来满足人们的需要，下面举几个例子来 说明。
(1)想要截获所有210.27.48.1 的主机收到的和发出的所有的数据包:
　　　　#tcpdump host 210.27.48.1
(2) 想要截获主机210.27.48.1 和主机210.27.48.2 或210.27.48.3的通信:
　　　　#tcpdump host 210.27.48.1 and ( 210.27.48.2 or 210.27.48.3 )
(3) 如果想要获取主机210.27.48.1除了和主机210.27.48.2之外所有主机通信的ip包:
　　　　#tcpdump ip host 210.27.48.1 and ! 210.27.48.2
(4)如果想要获取主机210.27.48.1接收或发出的telnet包，使用如下命令：
　　　　#tcpdump tcp port 23 host 210.27.48.1

3. tcpdump 的输出结果介绍

下面我们介绍几种典型的tcpdump命令的输出信息

(1) 数据链路层头信息

使用命令#tcpdump –e host ice
ice 是一台装有linux的主机，她的MAC地址是0：90：27：58：AF：1A H219是一台装有SOLARIC的SUN工作站，它的MAC地址是8：0：20：79：5B：46；上一条
命令的输出结果如下所示：
21:50:12.847509 eth0 < 8:0:20:79:5b:46 0:90:27:58:af:1a ip 60: h219.33357 > ice.
telne
t 0:0(0) ack 22535 win 8760 (DF)
分析：21：50：12是显示的时间， 847509是ID号，eth0 <表示从网络接口eth0 接受该
数据包，eth0 >表示从网络接口设备发送数据包, 8:0:20:79:5b:46是主机H219的MAC地址,它
表明是从源地址H219发来的数据包. 0:90:27:58:af:1a是主机ICE的MAC地址,表示该数据包的
目的地址是ICE . ip 是表明该数据包是IP数据包,60 是数据包的长度, h219.33357 > ice.
telnet 表明该数据包是从主机H219的33357端口发往主机ICE的TELNET(23)端口. ack 22535
表明对序列号是222535的包进行响应. win 8760表明发送窗口的大小是8760.

(2) ARP包的TCPDUMP输出信息

使用命令#tcpdump arp 得到的输出结果是：
22:32:42.802509 eth0 > arp who-has route tell ice (0:90:27:58:af:1a)
　　22:32:42.802902 eth0 < arp reply route is-at 0:90:27:12:10:66 (0:90:27:58:af:1a)
分析: 22:32:42是时间戳, 802509是ID号, eth0 >表明从主机发出该数据包, arp表明是
ARP请求包, who-has route tell ice表明是主机ICE请求主机ROUTE的MAC地址。 0:90:27:58:af:1a是主机ICE的MAC地址。

(3) TCP包的输出信息

用TCPDUMP捕获的TCP包的一般输出信息是： src > dst: flags data-seqno ack window urgent options
src > dst:表明从源地址到目的地址, flags是TCP包中的标志信息,S 是SYN标志, F (FIN), P (PUSH) , R (RST) “.” (没有标记); data-seqno是数据包中的数据的顺序号, ack是下次期望的顺序号, window是接收缓存的窗口大小, urgent表明数据包中是否有紧急指针. Options是选项.

(4) UDP包的输出信息

用TCPDUMP捕获的UDP包的一般输出信息是：
route.port1 > ice.port2: udp lenth
UDP十分简单，上面的输出行表明从主机ROUTE的port1端口发出的一个UDP数据包到主机ICE的port2端口，类型是UDP， 包的长度是lenth

从Linux内核的2.6某个版本开始，内核引入了导出符号的机制。只有在内核中使用EXPORT_SYMBOL或EXPORT_SYMBOL_GPL导出的符号才能在内核模块中直接使用。

然而，内核并没有导出所有的符号。例如，在3.8.0的内核中，do_page_fault就没有被导出。

而我的内核模块中需要使用do_page_fault，那么有那些方法呢？这些方法分别有什么优劣呢？

下面以do_page_fault为例，一一进行分析：
修改内核，添加EXPORT_SYMBOL(do_page_fault)或EXPORT_SYMBOL_GPL(do_page_fault)。
这种方法适用于可以修改内核的情形。在可以修改内核的情况下，这是最简单的方式。

使用kallsyms_lookup_name读取

kallsyms_lookup_name本身也是一个内核符号，如果这个符号被导出了，那么就可以在内核模块中调用kallsyms_lookup_name(“do_page_fault”)来获得do_page_fault的符号地址。
这种方法的局限性在于kallsyms_lookup_name本身不一定被导出。

读取/boot/System.map-，再使用内核模块参数传入内核模块

System.map-是编译内核时产生的，它里面记录了编译时内核符号的地址。如果能够保证当前使用的内核与 System.map-是一一对应的，那么从System.map-中读出的符号地址就是正确的。其中，kernel-version可以通过'uname -r'获得。
但是这种方法也有局限性，在模块运行的时候，System.map-文件不一定存在，即使存在也不能保证与当前内核是正确对应的。

读取/proc/kallsyms，再使用内核模块参数传入内核模块

/proc/kallsyms是一个特殊的文件，它并不是存储在磁盘上的文件。这个文件只有被读取的时候，才会由内核产生内容。因为这些内容是内核动态生成的，所以 可以保证其中读到的地址是正确的，不会有System.map-的问题。
需要注意的是，从内核 2.6.37开始，普通用户是没有办法从/proc/kallsyms中读到正确的值(需要内核指针的禁用/proc/sys/kernel/kptr_restrict设置为0)。在某些版本中，该文件为空，在较新的版本中，该文件中所有符号的地 址均为0。但是root用户是可以从/proc/kallsyms中读到正确的值的。好在加载模块也需要root权限，可以在加载模块时用脚本获取符号的 地址。命令：

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#cat /proc/kallsyms | grep "\<do_page_fault\>" | awk '{print $1}'

内核符号表中，第一列为函数或变量的在内核中的地址，第二列为符号的类型，第三列为符号名，第四列为符号所属的模块。若第四列为空，则表示该符号属于内核代码。

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符号属性    含义
b    符号在未初始化数据区（BSS）
c    普通符号，是未初始化区域
d    符号在初始化数据区
g    符号针对小object，在初始化数据区
i    非直接引用其他符号的符号
n    调试符号
r    符号在只读数据区
s    符号针对小object，在未初始化数据区
t    符号在代码段
u    符号未定义

若符号在内核中是全局性的，则属性为大写字母，如T、U等。