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[原创]什么,你想在内核跑lua?针对硬件断点的内核层快速调试工具集KernLuaBp
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发表于: 2025-4-10 01:01
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目前主流的调试工具依赖于ptrace接口，需要2个进程通过信号来互相唤醒处理调试事件。简单考察一次单点命中，目标tracee+trace线程至少需要 3次 用户/内核上下文切换：
{tracee执行直到命中hwbp_trap}
-[上下文切换，同步处理]->
（储存信号，唤醒tracer睡眠）
-[上下文切换+异步进程调度]->
{tracer被唤醒处理，重新执行tracee程序}
-[上下文切换+异步进程调度]->
{tracee重新开始运行}
符号标志意义为：[上下文开销] {用户态执行内容} (内核态执行内容)
可以看到上下文开销中直接由硬件异常导致的上下文切换是同步的，耗时较少，但是睡眠和唤醒tracer、tracee是一个不小的开销，并且tracer的处理函数需要反复使用ptrace调用陷入内核态以获取tracee的内存+寄存器信息,实际的运行开销比这里只考虑做ptrace_cont的场景更大。但是呢，为了能够在tracer线程里灵活执行可修改的调试操作，好像又是只能依赖这一套反复唤醒和切换的流程。对...对吗？
也并不一定，如果内核硬件调试异常的handler中直接把这个异常给处理完了，然后直接返回用户态，
{tracee执行直到命中hwbp_trap}
-[上下文切换，同步处理]->
（丢弃信号，内核内处理异常，硬件断点更新，直接返回用户态）
-[上下文切换，同步处理]->
{tracee重新开始运行}
这样的切换开销最多只是2次同步上下文切换，相比之下就是飞速。那么怎么实现可修改的异常处理功能呢？不妨把lua脚本植入进内核。查了下git，果然在内核层跑解释器语言这种烂点子已经有人想过。
截取自lunatik，目前只包含标准库和dostring功能（string直接从用户空间拷贝）
源码集合附上，放入待编译的内核子模块path/to/your/module/以子目录为lua-core为例
这样就算验证完了内核的lua执行环境
劫持系统调用实现
在lua代码中已安装实现的接口,可直接在lua代码中调用
未完待续...后续可以给大家演示一下常见的几个骚操作,包括
obj-$(CONFIG_YOUR_MODULE) += yourmoduleall.occflags-y += -D_LUNATIK -D_KERNEL -DLUA_USE_C89 -I${PWD}/lua-core # 假设yourmodule.c为你的内核子模块所有功能集成源码文件yourmoduleall-y += yourmodule.o \ lua-core/lapi.o lua-core/lcode.o lua-core/lctype.o lua-core/ldebug.o lua-core/ldo.o \ lua-core/ldump.o lua-core/lfunc.o lua-core/lgc.o lua-core/llex.o lua-core/lmem.o \ lua-core/lobject.o lua-core/lopcodes.o lua-core/lparser.o lua-core/lstate.o \ lua-core/lstring.o lua-core/ltable.o lua-core/ltm.o \ lua-core/lundump.o lua-core/lvm.o lua-core/lzio.o \ lua-core/lauxlib.o lua-core/lbaselib.o \ lua-core/lcorolib.o lua-core/ldblib.o lua-core/lstrlib.o \ lua-core/ltablib.o lua-core/lutf8lib.o lua-core/lmathlib.o lua-core/linit.o \ lua-core/loadlib.o lua-core/arm64/setjmp.o obj-$(CONFIG_YOUR_MODULE) += yourmoduleall.occflags-y += -D_LUNATIK -D_KERNEL -DLUA_USE_C89 -I${PWD}/lua-core # 假设yourmodule.c为你的内核子模块所有功能集成源码文件yourmoduleall-y += yourmodule.o \ lua-core/lapi.o lua-core/lcode.o lua-core/lctype.o lua-core/ldebug.o lua-core/ldo.o \ lua-core/ldump.o lua-core/lfunc.o lua-core/lgc.o lua-core/llex.o lua-core/lmem.o \ lua-core/lobject.o lua-core/lopcodes.o lua-core/lparser.o lua-core/lstate.o \ lua-core/lstring.o lua-core/ltable.o lua-core/ltm.o \ lua-core/lundump.o lua-core/lvm.o lua-core/lzio.o \ lua-core/lauxlib.o lua-core/lbaselib.o \ lua-core/lcorolib.o lua-core/ldblib.o lua-core/lstrlib.o \ lua-core/ltablib.o lua-core/lutf8lib.o lua-core/lmathlib.o lua-core/linit.o \ lua-core/loadlib.o lua-core/arm64/setjmp.o #include "lua-core/lua.h"#include "lua-core/lauxlib.h"#include "lua-core/lualib.h"//取消lunatik中loadfile的功能int lunatik_loadfile(lua_State *L, const char *filename, const char *mode){ return 1;}//内核环境测试代码int call_lua(char* simple_cmd){ int result; lua_State *L = luaL_newstate(); /* create state */ if (L == NULL) { printk(KERN_ALERT "Lua-cannot create state: not enough memory\n"); return 1; } lua_gc(L, LUA_GCSTOP); /* stop GC while building state */ //lua基础库 luaL_openlibs(L); // //load kernLuaBpLibs // luaL_openKernBplibs(L); result=luaL_dostring(L,simple_cmd); lua_close(L); return 0;}//用来搞笑的测试代码//放入模块_init中测试int test_lua(void){ return call_lua("print('hello motherfucker')");}#include "lua-core/lua.h"#include "lua-core/lauxlib.h"#include "lua-core/lualib.h"//取消lunatik中loadfile的功能int lunatik_loadfile(lua_State *L, const char *filename, const char *mode){ return 1;}//内核环境测试代码int call_lua(char* simple_cmd){ int result; lua_State *L = luaL_newstate(); /* create state */ if (L == NULL) { printk(KERN_ALERT "Lua-cannot create state: not enough memory\n"); return 1; } lua_gc(L, LUA_GCSTOP); /* stop GC while building state */ //lua基础库 luaL_openlibs(L); // //load kernLuaBpLibs // luaL_openKernBplibs(L); result=luaL_dostring(L,simple_cmd); lua_close(L); return 0;}//用来搞笑的测试代码//放入模块_init中测试int test_lua(void){ return call_lua("print('hello motherfucker')");
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