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seokbeomKim/iamroot_17th_B

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최신 ARM64 리눅스 커널 분석

커뮤니티: IAMROOT 17차 7조

기타

History

오리엔테이션

1주차

이론 스터디 (2W ~ 5W)

2주차

  • 2020.08.23, 온라인 세션 (with Zoom)

  • ~p153, 태스크 관리 및 메모리 관리

  • 스터디 방식 논의

    • 차주 3장, 4장 내용으로 토의 또는 궁금한 내용 정리해올 것

    • 앞으로 매 장절 끝날 때마다 논의하고 넘어가는 것으로 방식 논의

3주차

  • 2020.09.05, 온라인 세션 (with Zoom)

  • 3장 예제 파일 실습

  • TO-DO

    • QEMU & Ftrace 이용한 시스템콜 예제 확인

    • 코드로 알아보는 ARM 리눅스 커널 - 1장

4주차

5주차

  • 2020.09.19, 온라인 세션 (with Zoom)

  • <<코드로 알아보는 ARM 리눅스 커널>>

    • (~p52) 1.7.4 버스 프로토콜과 캐시 일관성 인터커넥트

head.S (6W ~ 14W)

6주차

8주차

  • 2020.10.10, 온라인 세션 (with Zoom)

  • <<코드로 알아보는 ARM 리눅스 커널>>

    • 2.1.4 페이지 테이블 생성

  • head.S 에서 사용하는 기본 ARM 어셈블리 언어 재확인

  • 차주에 아래 내용으로 진행하겠습니다.

    • 커널 분석 환경 구성
    • head.S 내에서 사용하는 매크로 분석
    • 2.1.4 페이지 테이블 생성

9주차

10주차

  • 2020.10.21, 온라인 세션 (with Zoom)

11주차

  • 2020.10.31, 온라인 세션 (with Zoom)
  • __create_page_tables 분석
    • init_pg_dir, idmap_pg_dir 초기화
  • 다음주 토의 내용
    • idmap 에서 VA_BITS < 48 일 때 additional translation level 조정에 대해 토의

12주차

  • 2020.11.07, 온라인 세션 (with Zoom)
  • create_page_tables 리뷰
  • __cpu_setup 분석
  • __primary_switch (__enable_mmu, __relocate_kernel RELR relocation apply 직전 까지 진행)
  • 다음 주 토의 내용
  • __create_page_tables create_table_entry의 이해.
  • __enable_mmu 내부
    • phys_to_ttbr 매크로CONFIG_ARM64_PA_BITS_52 가 적용 될 때의 동작 이해
    • offset_to_ttbr1 매크로CONFIG_ARM64_VA_BITS_52가 적용 될 때의 동작 이해

13주차

  • 2020.11.14, 온라인 세션 (with Zoom)

    • __relocate_kernel 내 RELR relocations
    • __primary_switched 내 __pi_memset 까지 진행

  • 다음 주 진행 내용

    • KASAN 개념
    • kasan_early_init 부터 start_kernel
    • BPF 실습

  • 향후 스터디 시작 후/저녁 식사 후/스터디 마무리 시간에 자유롭게 질의하는 시간을 갖고자 합니다. 이미 진행한 내용에 대해서도 자유롭게 질문해 주셔도 되니 진도 상황에 관계없이 자유롭게 얘기해주세요

14주차

  • 2020.11.21, 온라인 세션 (with Zoom)

  • 다음 주 진행 내용

    • module_range, module_alloc_base 및 21 비트 사용 이유에 대한 논의 
      /*
	 * Randomize the module region by setting module_alloc_base to
	 * a PAGE_SIZE multiple in the range [_etext - MODULES_VSIZE,
	 * _stext) . This guarantees that the resulting region still
	 * covers [_stext, _etext], and that all relative branches can
	 * be resolved without veneers.
	 */
	module_range = MODULES_VSIZE - (u64)(_etext - _stext);
	module_alloc_base = (u64)_etext + offset - MODULES_VSIZE;
module_alloc_base += (module_range * (seed & ((1 << 21) - 1))) >> 21;
module_alloc_base &= PAGE_MASK;

start_kernel (15W ~ )

15주차, 2020.11.28

  • 온라인 세션 (with Zoom), 7명 참석

  • start_kernel ~ cgroup_init_early 까지 분석 진행

  • 코드 리딩

    • 페이지 테이블 생성 (__create_page_tables) 및 커널 재배치 (__relocate_kernel) 코드 리딩
    • module_range, module_alloc_base 및 21비트 사용 이유에 대한 내용 공유
      • module area에서 커널 stext ~ etext 공간에 접근 가능하도록 설계한 개념 전달

  • 논의 내용

    • set_task_stack_and_magic() 에서 최초 커널 스택 마지막에 magic value를 기록하는 이유와 overflow가 발생하는 일이 있는가?
      • scheduler에서 magic value를 체크하여 스택이 corrupted 되었는지 확인
    • cgroup 은 무엇이고 어떻게 사용하는가?
    • inline assembly 에서의 "memory" 의미
    • mrs_s, msr_s 등의 매크로에서 __emit_inst가 어떻게 사용되는 것인지

  • 다음주 진도 및 논의 내용

    • local_irq_disable() 부터 분석 진행

16주차, 2020.12.05

  • 온라인 세션 (with Zoom), 7명 참석

  • 논의 내용

    • mrs vs. mrs_s vs. __mrs_s
    • p4d_t 타입이 있는 이유: x86 계열에서는 Level 5 까지의 페이지 테이블을 지원하지만 ARM에서는 Level4 까지밖에 지원하지 못하므로 임시로 p4d를 만들어 관리하고 있고 실제 p4d_offset(pgdp, addr)을 살펴보면 pgdp 를 단순히 반환하는 것으로 확인할 수 있다.
    • alternative 개념

  • 다음 주 진도 및 논의 내용

    • IRQ Descriptor & KPTI 개념 정리
    • 코드 분석 (local_irq() ~)

17주차, 2020.12.12

  • 온라인 세션 (with Zoom), 7명 참석

  • 논의 내용

    • IRQ Descriptor & KPTI 개념 정리

    • crash 확인 방법, ARM 에서의 NMI

    • LTO에 따른 visible attribute 필요한 이유

      • __attribute((externally_visible))

      • LTO(Link Time Optimization) 기능을 사용하는 경우 caller(호출측)와 callee(피호출측)의 관계에서 링커가 callee가 한 번만 사용된다고 판단되는 경우 caller에 callee를 inline화 하여 집어 넣는데 이 때문에 링킹이 안되는 문제가 발생함 수 있다.

      • Externally_Visible

        This attribute, attached to a global variable or function, nullifies the effect of the -fwhole-program command-line option, so the object remains visible outside the current compilation unit. If -fwhole-program is used together with -flto and gold is used as the linker plugin, externally_visible attributes are automatically added to functions (not variable yet due to a current gold issue) that are accessed outside of LTO objects according to resolution file produced by gold. For other linkers that cannot generate resolution file, explicit externally_visible attributes are still necessary.

    • Meltdown & Spectre 보안 회피 위해 ARM64에서 사용하는 기법 (KASLR & KPTI 사용하는 이유)

    • init_mm.brk = _end 의미

      • 커널에서의 brk 의미 상 할당을 해놓은 것으로 _end설정 이후에 변할 일이 없음

    • lm_alias와 virt_to_phys 관계 (주석 내용)

  • 다음 주 진도

18주차, 2020.12.19

  • 온라인 세션 (with Zoom), 9명 참석

  • 논의 내용

    • Device Tree 기본 내용 및 Interrupt, Interrupt Controller 관련 DT 내용 정리
    • x86에서의 device tree 사용
    • device tree 에서의 overlay(?)

  • 이론 스터디 (http://jake.dothome.co.kr/linux_5/)

    • ARM64 Page Table Mapping
    • 처음에 32비트로 진행했었는데 64비트 쪽도 함께 진행하겠습니다.

  • 다음 주 진도

    • setup_arch()
      • early_fixmap_init()
      • early_ioremap_init()
      • setup_machine_fdt(__fdt_pointer)

19주차, 2020.12.26

  • 온라인 세션 (with Zoom), 6명 참석

  • 논의 내용

    • early ioremap vs. 정규 ioremap의 차이점
      • fixmap (early ioremap) 또는 vmalloc (정규 ioremap) 사용에 따른 차이
    • likely() unlikely()에서 단순하게 레이블로 jmp 것을 비용이 크다고 하는 이유가 무엇인가?
      • https://lwn.net/Articles/412072/ - trace point 가 disable된 경우는 비교 자체가 유의미 하지 않으니까, cost를 0로 만들어 주겠다는 것

  • paging_init 이전에 memblock 초기화 하는 이유

    • fixmap을 사용하는 이유는 fixmap영역에 swapper_pg_dir을 temp 처럼 mapping 시켜놓고 사용하려는 의도
    • early ioremap은 paging_init 이전에 디바이스가 메모리에 접근해야 하는 케이스에 대해서 보장하기 위해 사용
    • arm64_memblock_init은 reserved 용으로 사용하며, paging_init 이후에도 정규 할당자를 바로 사용할 수 없기 때문에 paging_init 이후에도 바로 사용할 수 있는 memblock을 여러 subsystem에서 사용

  • 논의 필요한 내용

    • paging_init 전에 efi 정보를 얻어와야 하는 이유 (논의 필요)
    • paging_init을 early_fixmap_init(), 이후에 하는 이유? 그냥 paging_init을 미리 하고 fixmap init을 해도 되지 않을까? (논의 필요)

  • 이론 스터디

  • 다음 주 진도

    • jump_label_init()
    • ARM64 Page Table Mapping (3장)

20주차, 2020.01.02

  • 스터디 미 진행 (연휴)

21주차, 2020.01.09

  • lisa-qemu 이용한 커널 디버깅 환경 구성

    • 커널만 따로 빌드하여 이미지 업데이트 가능하도록 개선 요구
    • GDB layout 에서의 vertical 기능 지원
      • 에디터에서 GDB 통합 플러그인 지원
    • $kernel_dev/linux/src/scripts/package/builddeb 에서 아래 부분 주석 처리 
      # create_package "$dbg_packagename" "$dbg_dir"

  • 논의 내용

    • always_inline

      • compiler에 의해 inline이 되지 않는 경우에도 항상 inline이 될 수 있도록 강제하기 위한 속성 (함수에 에러가 있다고 진단되거나 최적화 옵션에 따라 inline되지 않을 수 있다.)

    • BUILD_BUG_ON 으로 컴파일 타임에 ATOMIC_INIT 으로 테스트 하는 이유

      • 다른 아키텍처에서 locking issue 가 있어 추가한 것으로서 ARM64의 경우는 한번 초기화 된 이후로 바로 return되므로 불필요한 부분이다.

    • JUMP_LABEL_NOP 만 jump table에서 초기화하는 이유

    • cache bouncing ldrex/strex 이전에 먼저 읽어 확인 후 정상일 때 기록 시도하는 것이 어떻게 cache bouncing 문제를 해결하는지 논의 - 차주 다시 논의 필요

22주차, 2020.01.16

  • 커널 분석

    • parse_early_param () ~
    • do_early_param callback 함수를 통해 boot cmdline 파싱 및 초기화
    • linux/init.h - early_param 으로 boot 인자 전달 받아 드라이버에서 처리할 수 있음
    • boot_command_line - fdt 로부터 읽어서 설정 (chosen)

  • 논의 내용

  • 이론

    • BKL
    • Exclusive loads and store

  • 다음 주 진도

    • local_daif_restore() ~
    • memblock 이론 정리 및 zone allocator 공부

23주차, 2020.01.23

24주차, 2020.01.30

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