カーネルモジュールの modinfo について
前回カーネルモジュールを作った際に、MODULE_XXXX というマクロでモジュール内に情報を埋め込んだが、これがどういう風に埋め込まれているのか調べてみた。環境は今回も CentOS7 (3.10.0-123.4.4.el7.x86_64)。
前回作成した helloworld モジュールでも良いが、せっかくなので OS標準でインストールされているカーネルモジュール「iptalble_filter」について確認。
ELF(Executable and Linking Format)
カーネルモジュールは ELFファイルになっている。
$ file iptable_filter.ko
iptable_filter.ko: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), BuildID[sha1]=0xbabd6cf7c7d83d359fa6aa7a5ad335bda58b0077, not stripped
ELFというのは、バイナリフォーマットの一つ（以前の Linux では a.out 形式も使用されていたらしいが、今はほとんどない）。
Linux では、カーネルモジュールだけではなく、実行ファイル、共有ライブラリなども ELF になっており、ELFファイルを扱うための専用のコマンド elfread elfedit も提供されている。
ELFファイルは、
- ELFヘッダ
- プログラムヘッダ
- セクションヘッダ
などのヘッダをもっているが、ELFファイル（オブジェクトファイル）の種類によって、必須のヘッダが異なる。プログラムヘッダは、実行ファイルが必要とするヘッダなので、カーネルモジュールではオプション扱いになる。
ref: https://ja.wikipedia.org/wiki/Executable_and_Linkable_Format
modinfo
今回調べたかった modinfo の情報は、セクション.modinfo に格納されている。
iptable_filter.ko のヘッダ情報。プログラムヘッダはない。セクションヘッダに .modinfo の文字列が見える。
$ readelf -e iptable_filter.ko
ELF ヘッダ:
マジック: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
クラス: ELF64
データ: 2 の補数、リトルエンディアン
バージョン: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI バージョン: 0
型: REL (再配置可能ファイル)
マシン: Advanced Micro Devices X86-64
バージョン: 0x1
エントリポイントアドレス: 0x0
プログラムの開始ヘッダ: 0 (バイト)
セクションヘッダ始点: 5384 (バイト)
フラグ: 0x0
このヘッダのサイズ: 64 (バイト)
プログラムヘッダサイズ: 0 (バイト)
プログラムヘッダ数: 0
セクションヘッダ: 64 (バイト)
セクションヘッダサイズ: 26
セクションヘッダ文字列表索引: 25
セクションヘッダ:
[番] 名前 タイプ アドレス オフセット
サイズ EntSize フラグ Link 情報 整列
[ 0] NULL 0000000000000000 00000000
0000000000000000 0000000000000000 0 0 0
[ 1] .note.gnu.build-i NOTE 0000000000000000 00000040
0000000000000024 0000000000000000 A 0 0 4
[ 2] .text PROGBITS 0000000000000000 00000070
0000000000000108 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 3] .rela.text RELA 0000000000000000 00000178
0000000000000108 0000000000000018 22 2 8
[ 4] .init.text PROGBITS 0000000000000000 00000280
000000000000004c 0000000000000000 AX 0 0 1
[ 5] .rela.init.text RELA 0000000000000000 000002d0
00000000000000c0 0000000000000018 22 4 8
[ 6] .exit.text PROGBITS 0000000000000000 00000390
0000000000000025 0000000000000000 AX 0 0 1
[ 7] .rela.exit.text RELA 0000000000000000 000003b8
0000000000000078 0000000000000018 22 6 8
[ 8] .modinfo PROGBITS 0000000000000000 00000430
000000000000010a 0000000000000000 A 0 0 16
[ 9] __param PROGBITS 0000000000000000 00000540
0000000000000020 0000000000000000 A 0 0 8
[10] .rela__param RELA 0000000000000000 00000560
0000000000000048 0000000000000018 22 9 8
[11] .rodata PROGBITS 0000000000000000 000005c0
0000000000000070 0000000000000000 A 0 0 32
[12] .rela.rodata RELA 0000000000000000 00000630
0000000000000018 0000000000000018 22 11 8
[13] __mcount_loc PROGBITS 0000000000000000 00000648
0000000000000018 0000000000000000 A 0 0 8
[14] .rela__mcount_loc RELA 0000000000000000 00000660
0000000000000048 0000000000000018 22 13 8
[15] __versions PROGBITS 0000000000000000 000006c0
0000000000000300 0000000000000000 A 0 0 32
[16] .data PROGBITS 0000000000000000 000009c0
000000000000003c 0000000000000000 WA 0 0 32
[17] .rela.data RELA 0000000000000000 00000a00
0000000000000030 0000000000000018 22 16 8
[18] .data..read_mostl PROGBITS 0000000000000000 00000a30
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[19] .gnu.linkonce.thi PROGBITS 0000000000000000 00000a40
0000000000000238 0000000000000000 WA 0 0 32
[20] .rela.gnu.linkonc RELA 0000000000000000 00000c78
0000000000000030 0000000000000018 22 19 8
[21] .bss NOBITS 0000000000000000 00000ca8
0000000000000000 0000000000000000 WA 0 0 4
[22] .symtab SYMTAB 0000000000000000 00000ca8
00000000000004c8 0000000000000018 23 37 8
[23] .strtab STRTAB 0000000000000000 00001170
000000000000028c 0000000000000000 0 0 1
[24] .gnu_debuglink PROGBITS 0000000000000000 000013fc
000000000000001c 0000000000000000 0 0 4
[25] .shstrtab STRTAB 0000000000000000 00001418
00000000000000ea 0000000000000000 0 0 1
フラグのキー:
W (write), A (alloc), X (実行), M (merge), S (文字列), l (large)
I (情報), L (リンク順), G (グループ), T (TLS), E (排他), x (不明)
O (追加の OS 処理が必要) o (OS 固有), p (プロセッサ固有)
このファイルにはプログラムヘッダはありません。
セクション[ 8] .modinfo の詳細を確認。
（ここでは readelf を使っているが objdump -s -j .modinfo iptable_filter.ko などでも確認可能）
$ readelf -p 8 iptable_filter.ko
セクション '.modinfo' の文字列ダンプ:
[ 0] parmtype=forward:bool
[ 16] description=iptables filter table
[ 38] author=Netfilter Core Team <coreteam@netfilter.org>
[ 6c] license=GPL
[ 80] srcversion=91D2BD9B036F1510ECEBFF9
[ b0] depends=ip_tables
[ c2] intree=Y
[ cb] vermagic=3.10.0-123.4.4.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
補足
modinfo コマンドで確認できる情報には、上記 readelf で確認した項目に加え、signer sig_key sig_hashlgo などの項目が表示されている。
$ modinfo iptable_filter.ko
filename: /lib/modules/3.10.0-123.4.4.el7.x86_64/kernel/net/ipv4/netfilter/iptable_filter.ko
description: iptables filter table
author: Netfilter Core Team <coreteam@netfilter.org>
license: GPL
srcversion: 91D2BD9B036F1510ECEBFF9
depends: ip_tables
intree: Y
vermagic: 3.10.0-123.4.4.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
signer: CentOS Linux kernel signing key
sig_key: 3C:8E:B1:41:98:F1:30:5E:0A:47:F9:27:3D:E9:AE:B3:11:FB:DF:59
sig_hashalgo: sha256
parm: forward:bool
これらの項目は、UEFI セキュアブートに関するものらしい。マルウェアなどがないセキュアな OSブートを実現するために、モージュルに署名がされている模様。
modinfo ユーティリティーを使うと、カーネルモジュールの署名がある場合は、それについての情報を表示できます。このユーティリティーの使用方法については、「モジュール情報の表示」 を参照してください。 この追加された署名は ELF イメージセクションには含まれず、また ELF イメージの正式な一部ではないことに注意してください。このため、readelf のようなツールは、この署名をカーネルモジュールに表示することができません。
なるほど。
