什么是vdso和vsyscall？

Question

我做了sudo cat /proc/1/maps-vv

我试图理解输出的意义。我可以看到许多共享库按照预期映射到内存映射段。

7f3c00137000-7f3c00179000 r-xp 00000000 08:01 21233923                   /lib/x86_64-linux-gnu/libdbus-1.so.3.5.8
7f3c00179000-7f3c00379000 ---p 00042000 08:01 21233923                   /lib/x86_64-linux-gnu/libdbus-1.so.3.5.8
7f3c00379000-7f3c0037a000 r--p 00042000 08:01 21233923                   /lib/x86_64-linux-gnu/libdbus-1.so.3.5.8
7f3c0037a000-7f3c0037b000 rw-p 00043000 08:01 21233923                   /lib/x86_64-linux-gnu/libdbus-1.so.3.5.8
7f3c0037b000-7f3c00383000 r-xp 00000000 08:01 21237216                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih-dbus.so.1.0.0
7f3c00383000-7f3c00583000 ---p 00008000 08:01 21237216                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih-dbus.so.1.0.0
7f3c00583000-7f3c00584000 r--p 00008000 08:01 21237216                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih-dbus.so.1.0.0
7f3c00584000-7f3c00585000 rw-p 00009000 08:01 21237216                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih-dbus.so.1.0.0
7f3c00585000-7f3c0059b000 r-xp 00000000 08:01 21237220                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih.so.1.0.0
7f3c0059b000-7f3c0079b000 ---p 00016000 08:01 21237220                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih.so.1.0.0
7f3c0079b000-7f3c0079c000 r--p 00016000 08:01 21237220                   /lib/x86_64-linux-gnu/libnih.so.1.0.0

接近尾声的时候会有类似的东西

7f3c0165b000-7f3c0177e000 rw-p 00000000 00:00 0                          [heap]
7fff97863000-7fff97884000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7fff97945000-7fff97946000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

vdso和vsyscall是什么意思？vsyscall是内存的内核部分吗？如果有人能解释一下这个问题，那就太好了。

Answer 1

我只想补充一点，现在在新内核中，vDSO不仅用于“安全”系统调用，还用于确定哪个系统调用机制是在系统上调用系统调用的首选方法。

Answer 2

vsyscall和vDSO段是用于加速Linux中某些系统调用的两种机制。例如，gettimeofday通常通过这种机制调用。引入的第一个机制是vsyscall，它是作为执行特定系统调用的一种方式添加的，这些调用不需要任何真正的权限级别来运行以减少系统调用开销。按照前面的示例，所有gettimeofday需要做的就是读取内核的当前时间。有些应用程序经常调用gettimeofday（例如生成时间戳），以至于他们甚至关心一点点开销。为了解决这个问题，内核将包含当前时间和快速gettimeofday实现的页面映射到用户空间（即只是一个读取保存到vsyscall中的时间的函数）。使用这个虚拟系统调用，C库可以提供一个快速的gettimeofday，它没有内核空间和用户空间之间的上下文切换带来的开销，通常由经典系统调用模型INT 0x80或SYSCALL引入。

然而，这种vsyscall机制有一些限制：分配的内存很小，只允许4次系统调用，更重要和更严重的是，vsyscall页在每个进程中静态分配到相同的地址，因为vsyscall页的位置固定在内核ABI中。vsyscall的这种静态分配损害了Linux常用的内存空间随机化带来的好处。攻击者利用堆栈溢出破坏应用程序后，可以使用任意参数从vsyscall页面调用系统调用。他所需要的只是系统调用的地址，因为它是静态分配的，所以很容易预测（如果您尝试再次运行命令，即使使用不同的应用程序，您也会注意到vsyscall的地址不会更改）。最好删除或至少随机化vsyscall页面的位置，以阻止这种类型的攻击。不幸的是，应用程序依赖于该页面的存在和确切地址，因此无法执行任何操作。

通过将固定地址上的所有系统调用指令替换为特殊的陷阱指令，可以解决此安全问题。试图调用vsyscall页面的应用程序将被困在内核中，然后内核将在内核空间中模拟所需的虚拟系统调用。结果是内核系统调用模拟虚拟系统调用，虚拟系统调用放在那里是为了避免内核系统调用。结果是执行vsyscall需要更长的时间，但至关重要的是，它不会破坏现有的ABI。在任何情况下，只有当应用程序尝试使用vsyscall页而不是vDSO时，才会看到速度减慢。

vDSO提供了与vsyscall相同的功能，同时克服了其局限性。vDSO（虚拟动态链接共享对象）是分配在用户空间中的内存区域，它以安全的方式在用户空间中公开一些内核功能。这是为了解决vsyscall造成的安全威胁。vDSO是动态分配的，解决了安全问题，可以进行4次以上的系统调用。vDSO链接通过glibc库提供。链接器将链接glibc vDSO功能，前提是这样的例程具有附带的vDSO版本，如gettimeofday。当程序执行时，如果内核不支持vDSO，则将进行传统的系统调用。

学分和有用的链接：

• 很棒的教程，如何创建自己的vDSO