Загружаемый модуль ядра

Загружаемый модуль ядра (loadable kernel module, LKM) — в информатике — объектный файл, содержащий , расширяющий возможности ядра операционной системы. Модули используются, чтобы добавить поддержку нового оборудования или файловых систем или для добавления новых системных вызовов. Когда функциональность, предоставляемая модулем, больше не требуется, он может быть выгружен, чтобы освободить память и другие ресурсы.

Большинство современных Unix-систем и Windows поддерживают загружаемые модули ядра, хотя они могут использовать для них разные названия, например, kernel loadable module (kld) во FreeBSD, kernel extension (kext) в ОС OS X. Иногда их называют Kernel Loadable Modules (KLM), или Kernel Modules (KMOD).


Преимущества[ | ]

Без загружаемых модулей ядра операционные системы должны были бы иметь всю возможную функциональность в базовом ядре. Значительная часть а не используется и лишь занимает память. Каждый раз, когда пользователю необходима новая функциональность, ещё не включенная в базовое ядро, требуется полная перекомпиляция базового ядра и перезагрузка. Использование подгружаемых модулей значительно упрощает изменение функциональности ядра и не требует ни полной перекомпиляции (модуль часто может быть собран отдельно от ядра или поставлен в предкомпилированном виде), ни перезагрузок.

Linux[ | ]

В мире Linux модули загружаются и выгружаются утилитой modprobe. Модули хранятся в /lib/modules в файлах с расширением .ko («kernel object»), начиная с версии Linux 2.6.[1] В предыдущих версиях использовалось расширение .o. Команда lsmod показывает список загруженных модулей ядра и зависимости между ними.

Вопросы лицензирования[ | ]

По мнению хранителей Linux, LKM представляет собой производную работу от ядра. Функции ядра могут помечаться как доступные только для GPL модулей.

Загрузка собственнических или GPL-несовместимых модулей устанавливает флаг 'taint' (порча)[2] в ядре. Данный флаг означает, что какие-либо проблемы или баги имеют меньшие шансы на исследование хранителями ядра.[3][4] Модули фактически становятся частью работающего ядра и могут повредить внутренние структуры данных, создавая ошибки, которые не могут быть воспроизведены теми, кто не может загрузить проприетарный модуль.

Дело Linuxant[ | ]

В 2004 году консалтинговая компания Linuxant, выпускавшая проприетарный модуль (драйвер устройства) попыталась обойти ограничения «GPLONLY» на некоторые функции ядра. Для этого в исходном е своего модуля в графе MODULE_LICENSE был использован символ NUL:

MODULE_LICENSE ("GPL\0for files in the \"GPL\" directory; for others, only LICENSE file applies");

Определение лицензии ядром Linux производится путём лексикографического сравнения NUL-терминированных строк, поэтому сравнение указанной строки будет эквивалентно сравнению со строкой "GPL", в то время как модуль не распространяется по лицензии GPL.[5]

FreeBSD[ | ]

Модули ядра ОС FreeBSD хранятся в /boot/kernel/ (модули, распространяемые с дистрибутивом) или в /boot/modules/ для модулей, установленных из FreeBSD портов и других источников. Модули ядра FreeBSD обычно имеют расширение .ko. Модули могут подгружаться командой kldload, выгружаться kldunload. Список модулей виден по команде kldstat. Некоторые модули загружаются на этапе первичной загрузки (указываются в файле /boot/loader.conf).

OS X[ | ]

Некоторые загружаемые модули ядра в OS X могут быть загружены автоматически. Загружаемые модули ядра могут быть также загружены командой kextload. Список может быть выведен командой kextstat. Загружаемые модули ядра расположены в программных пакетах с расширением .kext. Модули поставляемые с операционной системой, хранятся в каталоге /System/Library/Extensions, модули от третьих лиц в других каталогах.

Бинарная совместимость[ | ]

Linux не обеспечивает стабильный API или ABI для модулей ядра. Это означает, что существуют различия во внутренней структуре и функции между разными версиями ядра, которые могут вызвать проблемы совместимости. В попытке борьбы с этими проблемами символ управления версиями данных помещается в .modinfo в разделе загружаемых ELF модулей. Эта информация о версии может быть сравнена с информацией версии исполняемого ядра перед загрузкой модуля; если версии несовместимы, то модуль не будет загружен.

Другие операционные системы, такие как Solaris, FreeBSD, Mac OS X, Windows, поддерживают API и ABI для модулей относительно стабильными, что позволяет избежать этой проблемы. Например, модули FreeBSD, скомпилированные под версию ядра 6.0, будет работать без перекомпиляции на любой другой версии FreeBSD 6.x, например, 6.4. Однако они не совместимы с другими основными версиями и должны быть перекомпилированы для использования с FreeBSD 7.x, так как совместимость API и ABI поддерживается только внутри одной ветви.

Безопасность[ | ]

Загружаемые модули ядра являются удобным способом модифицировать ядро, это может быть использовано злоумышленником при взломе системы для предотвращения обнаружения его процессов или файлов, позволяя ему сохранить контроль над системой. Поэтому многие руткиты используют модули ядра.[6]

Источники[ | ]

  1. The Linux Kernel Module Programming Guide, section 2.2 "Compiling Kernel Modules". Дата обращения: 14 октября 2011. Архивировано 20 сентября 2012 года.
  2. Linus Torvalds, et all. Documentation/oops-tracing.txt (недоступная ссылка). kernel.org (21 июня 2011). Дата обращения: 3 октября 2011. Архивировано 20 сентября 2012 года.
  3. Jonathan Corbet. Tainting from user space. LWN.net (24 марта 2006). Дата обращения: 3 октября 2011.
  4. Novell support documentation: Tainted kernel (26 июля 2007). Дата обращения: 3 октября 2011. Архивировано 20 сентября 2012 года.
  5. Jonathan Corbet. Being honest with MODULE_LICENSE. LWN.net (27 августа 2004). Дата обращения: 4 июня 2012. Архивировано 20 сентября 2012 года.
  6. Эксплуатация Загружаемых Модулей ядра

Ссылки[ | ]