污染的Linux内核

1. 概述

可以使用可加载内核模块修改内核，因此也可以将内核置于未知或不可靠状态。当这种情况发生时，我们说内核被污染了。当一个内核标记自己被污染时，大多数时候运行它是没有问题的；只有当有人想要调查某个问题或错误时，这些信息才会变得相关。

在这个阶段，社区不能保证它会按预期运行。

2. 污染状态

**污染状态是一组标志，用于标识内核开发人员无法调查内核问题的特定情况。**例如，如果专有内核模块导致问题，则无法对其进行可靠调试，因为其源代码不可用，并且无法确定其影响。

同样，如果之前发生过严重的内核或硬件故障，内核空间的完整性可能会受到损害，这意味着内核生成的任何后续调试消息可能都不可靠。

2.1. 内核错误中的解码状态

每个内核错误、oops 或 panic 错误报告的顶部都包含一个受污染的标志。

这是“未受污染”内核中的一个错误 ：

BUG: unable to handle kernel paging request at ffffc90012a9c418
Oops: 0000 [#1] SMP
Modules linked in: parport_pc ppdev bnep rfcomm bluetooth libahci ...
CPU: 6 PID: 2925 Comm: ryzom_client Not tainted 3.10.0-031000rc5-generic #201306082135
Hardware name: Gigabyte Technology Co., Ltd.
task: ffff880414908000 ti: ffff880403afc000 task.ti: ffff880403afc000
RIP: 0010:[<ffffffffa03a2ace>] [<ffffffffa03a2ace>] radeon_fence_process+0x8e/0x160 [radeon]
[...]

我们可以在以*“CPU:”开头的行中找到一个“Not tainted:”*，这意味着内核没有被污染。

让我们看看另一个错误，这次是在受污染的内核中：

BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000000
Oops: 0002 [#1] SMP PTI
CPU: 0 PID: 4424 Comm: insmod Tainted: P         W O 4.20.0-0.rc6.fc30 #1
Hardware name: Red Hat KVM, BIOS 0.5.1 01/01/2011
RIP: 0010:my_oops_init+0x13/0x1000 [kpanic]
[...]

在这里，我们找到了*“Tainted: P WO”。“Tainted:”*之后的标志字符可以是字母或空格。我们可以用这些字母解码状态。一些常见的标志是：

• P：这意味着内核中加载了专有许可模块。它可能是一个不在 GNU 通用公共许可证 (GPL) 或兼容许可证下的模块。
• G：所有加载的模块都是在 GPL 或与 GPL 兼容的许可证下获得许可的，但是其他东西已经污染了内核；一个不同的标志将表明这一点。
• F：这是使用insmod或modprobe的强制选项*-f*加载的模块，因此无法检查版本控制信息。
• M：这是一个由硬件触发的Machine Check Exception (MCE)，表示硬件相关的问题。

有关更多标志，请查看内核文档 。

2.2. 运行时的解码状态

我们可以在运行时检查系统的污染状态：

$ cat /proc/sys/kernel/tainted

例如，如果命令返回0，则内核未被污染。同样，如果命令返回4609，我们可以用它来解码原因。不同的内核工具为此提供了脚本。

我们这里有一个简单的脚本来进行解码：

$ for i in $(seq 18); do echo $(($i-1)) $((4609>>($i-1)&1));done
0 1
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 1
10 0
11 0
12 1
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0

现在，我们可以在上述文档中检查这些数字以找出原因。在我们的案例中，原因是：

• 0：专有模块已加载
• 9：内核发出警告
• 12：加载了外部构建的模块

2.3. 消除污染

让我们像前面的示例一样查看错误报告，并使用类似于以下内容的行检查该部分：

Oops: 0000 [#1] SMP

这是自启动以来的第一个Oops ，如括号中的*#1所示。在该点之后发生的每个Oops和任何其他问题都可能是第一个Oops* 的后续问题，即使两者看起来无关。通过消除第一个*Oops *的原因并在之后重现问题来排除这种情况。

重新配置或更新内核也可能对这种情况有所帮助。即使在我们消除污染原因后，状态也是永久的。例如，如果我们卸载专有内核模块或修复硬件错误，内核仍然会被污染。我们必须重新启动系统以重置污染标志。

此外，当我们的系统使用安装其内核模块的软件（如 Nvidia 的专有图形驱动程序、VirtualBox 或任何外部源）时，内核会污染自身。在这里，我们通常在重新创建实际问题之前暂时卸载模块。

但是，如果污染的原因是驻留在内核源代码的暂存树中的模块，我们可以报告该问题，但我们必须确保该模块是造成污染的唯一原因。