eBPF on Android之编译内核与打补丁（解决触摸和WIFI失效问题）
2022-10-20 09:15:0 Author: bbs.pediy.com(查看原文) 阅读量:10 收藏

有错误的地方还请指正

在之前的这篇文章中尝试了ptach内核，但是尝试开启CONFIG_KRETPROBES后出现了触摸和WIFI失效的情况

后来和missking交流之后，发现文章中修改内核编译选项的操作是不标准的，具体可以参考下面的文章

简单来说正确的步骤如下：

  • cd private/msm-google
    • 进入内核源码目录
  • make ARCH=arm64 floral_defconfig
    • 生成floral_defconfig对应的.config配置文件
    • 这一步是基于arch/arm64/configs/floral_defconfig配置文件进行的生成
  • make ARCH=arm64 menuconfig
    • 打开内核编译配置的可视化界面
  • make ARCH=arm64 savedefconfig
    • 根据.config配置文件生成defconfig配置文件
  • cp defconfig arch/arm64/configs/floral_defconfig
    • 覆盖原有的floral_defconfig配置文件
    • 这里当然可以用mv命令
  • rm .config
    • 删除.config配置文件，不然编译时会提示你需要清理

然而即使这样我编译出来的内核还是会导致触摸和WIFI失效，后来在参考了下面的几个帖子之后，把触摸修好了，但是WIFI始终没有修好

修好触摸主要参考第一个帖子第四楼

  • https://www.akr-developers.com/d/440/4

先在.repo/manifests/default.xml里面进行配置fts_touch这些

但是发现这些驱动代码目录不对，然后用git submodule命令去把代码同步过去、或者手动复制

在一系列操作之后，终于触摸能用了，后面接着看了下怎么修WIFI，但是涉及的内容实在是太多了，就暂时搁置没有再研究了

也正是这一番操作，我注意到build/build.sh还有个设定是BUILD_BOOT_IMG，也就是单独编译内核的时候，是可以构建出boot.img的

网上没有找到关于BUILD_BOOT_IMG这个选项的用法，虽然脚本中有说明，但是当时已经是筋疲力尽，对于里面提到的GKI_RAMDISK_PREBUILT_BINARY和VENDOR_RAMDISK_BINARY更是一头雾水（我去哪儿搞这玩意儿？？）

最近假期又有点时间了，于是认真看了脚本说明和逻辑，结合boot.img解包的信息，终于搞清楚单独编译内核且触摸和WIFI都正常的正确姿势了

操作其实很简单，不需要大改特改

操作其实很简单，不需要大改特改

操作其实很简单，不需要大改特改

本文将就正确单独编译安卓内核和给内核打bpf_probe_read_user补丁进行详细指南

博客中以下两篇文章步骤或多或少存在问题，请勿参考，以本文为准

仅供参考

  • Pixel 4XL
  • coral-tp1a.220905.004 最新版系统，Android 13
  • Linux localhost 4.14.276-ge333cb8619d0-ab8811257 #1 SMP PREEMPT Fri Jul 8 12:00:53 UTC 2022 aarch64 Toybox
  • Ubuntu 20.04

该使用代理连接的时候请自行加代理

准备环境和同步代码

  • https://source.android.com/setup/build/initializing

首先根据官方指南安装必要库和软件

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sudo apt-get install git-core gnupg flex bison build-essential zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 libncurses5 lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z1-dev libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip fontconfig

创建一个工作目录，后面的文件都会放这下面

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mkdir ~/Desktop/p4xl

export WORK_DIR=~/Desktop/p4xl

cd ${WORK_DIR}

  • https://source.android.com/setup/build/building-kernels

根据官方的说明，我这里选择Pixel 4XL对应的分支android-msm-coral-4.14-android13

为了能对应上手机的内核版本，这里没有加上--depth=1，后面需要checkout

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repo init -u https://android.googlesource.com/kernel/manifest -b android-msm-coral-4.14-android13

repo sync

repo不会设置？请参考

  • https://lug.ustc.edu.cn/wiki/mirrors/help/aosp/

最新版的内核编译脚本会使用自带的编译工具，不需要自己设置clang环境变量

如果你同步的内核源代码没有编译工具，需要自己手动同步一下，如下

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cd prebuilts

git clone https://android.googlesource.com/kernel/prebuilts/build-tools

mv build-tools kernel-build-tools

export PATH=${WORK_DIR}/prebuilts/kernel-build-tools/linux-x86/bin:$PATH

代码同步好之后，进入private/msm-google文件夹，通过下面的命令切换到和手机内核版本一致的commit

我的内核版本是4.14.276-ge333cb8619d0-ab8811257，那么对应的commit id就是e333cb8619d0

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git checkout e333cb8619d0

修改编译脚本和准备文件

脚本分析

如果对这个部分不感兴趣，请直接查看脚本修改小节

首先将手机当前的boot.img用Android-Image-Kitchen解包，会得到一堆文件，终端会给出这些信息

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ANDROID! magic found at: 0

BOARD_KERNEL_CMDLINE console=ttyMSM0,115200n8 androidboot.console=ttyMSM0 printk.devkmsg=on msm_rtb.filter=0x237 ehci-hcd.park=3 service_locator.enable=1 androidboot.memcg=1 cgroup.memory=nokmem usbcore.autosuspend=7 androidboot.usbcontroller=a600000.dwc3 swiotlb=2048 androidboot.boot_devices=soc/1d84000.ufshc loop.max_part=7 buildvariant=user

BOARD_KERNEL_BASE 0x00000000

BOARD_NAME

BOARD_PAGE_SIZE 4096

BOARD_HASH_TYPE sha1

BOARD_KERNEL_OFFSET 0x00008000

BOARD_RAMDISK_OFFSET 0x01000000

BOARD_SECOND_OFFSET 0x00000000

BOARD_TAGS_OFFSET 0x00000100

BOARD_OS_VERSION 13.0.0

BOARD_OS_PATCH_LEVEL 2022-09

BOARD_HEADER_VERSION 2

BOARD_HEADER_SIZE 1660

BOARD_DTB_SIZE 1048284

BOARD_DTB_OFFSET 0x01f00000

在build/build.sh中查找BUILD_BOOT_IMG，在脚本末尾的代码如下

对代码阅读后可知：当BOOT_IMAGE_HEADER_VERSION为3的时候才会检查GKI_RAMDISK_PREBUILT_BINARY和KERNEL_VENDOR_CMDLINE

但是解包的结果中可以看到BOARD_HEADER_VERSION是2

脚本的帮助信息中说，如果BOOT_IMAGE_HEADER_VERSION值小于3，那么还需要指定BASE_ADDRESS和PAGE_SIZE

这两个选项的值其实就是解包信息中的BOARD_KERNEL_BASE和BOARD_PAGE_SIZE

解包信息中的BOARD_KERNEL_CMDLINE则就是KERNEL_CMDLINE

KERNEL_BINARY的值直接说了是Image.lz4或者Image.gz，我们知道编译产物中有Image.lz4，所以指定为Image.lz4

MKBOOTIMG_PATH默认是tools/mkbootimg/mkbootimg.py，但是我发现同步下来的代码并没有这个脚本，这个我们去AOSP之类的代码中找一个就行了，比如

  • http://aospxref.com/android-11.0.0_r21/xref/system/tools/mkbootimg/mkbootimg.py

或者直接同步下官方的代码

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git clone https://android.googlesource.com/platform/system/tools/mkbootimg

我这里直接把脚本放在了${WORK_DIR}，也就是整个代码的根目录下面

那么问题来了，VENDOR_RAMDISK_BINARY应该是什么呢，哪里找，脚本里面的说明如下

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Name of the vendor ramdisk binary which includes the device-specific components of ramdisk like the fstab file and the device-specific rc files.

最开始我也是迷糊的，boot.img解包出来的文件有一个是boot.img-ramdisk.cpio.gz

看build/build.sh的逻辑是要和initramfs.cpio甚至GKI_RAMDISK_PREBUILT_BINARY一起打包

那么解包出来的boot.img-ramdisk.cpio.gz是需要更新内容吗，还是接着用呢？

在此之前的经验告诉我，肯定不是直接接着用解包出来的boot.img-ramdisk.cpio.gz

注意到BUILD_INITRAMFS的描述是if defined, build a ramdisk containing all .ko files and resulting depmod artifacts

就是说会打包出一个ramdisk包含所有.ko也就是驱动模块文件

虽然之前编译的时候没有定义这个，但是产物确实有initramfs.img

发现原来是private/msm-google/build.config.common文件中设置了

而脚本中也确实是这样，可以看到中途会产生initramfs.cpio

而initramfs.cpio正好是和VENDOR_RAMDISK_BINARY一起打包的，也就是说VENDOR_RAMDISK_BINARY应该是.cpio文件

boot.img-ramdisk.cpio.gz解压确实会有一个boot.img-ramdisk.cpio文件

那么将VENDOR_RAMDISK_BINARY指定为解压的boot.img-ramdisk.cpio，然后和initramfs.cpio打包，那不就会把所有驱动都带上了吗，触摸什么的应该都会正常吧

经过实践，确实是这样

脚本修改

需要注意的是脚本操作VENDOR_RAMDISK_BINARY的时候，操作的是${DIST_DIR}下面的文件

我们需要在脚本中把解压的boot.img-ramdisk.cpio复制到${DIST_DIR}

于是在build/build.sh中echo " Files copied to ${DIST_DIR}"之前加上复制命令

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if [ -f "${VENDOR_RAMDISK_BINARY}" ]; then

  cp ${VENDOR_RAMDISK_BINARY} ${DIST_DIR}

fi

准备文件

  • 将手机当前的boot.img用Android-Image-Kitchen解包
  • 将解包出来的boot.img-ramdisk.cpio.gz解压，得到boot.img-ramdisk.cpio，放在${WORK_DIR}，也就是整个代码的根目录下面
  • 同步官方的代码或者直接下载mkbootimg.py，同样放到${WORK_DIR}，也就是整个代码的根目录下面

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    git clone https://android.googlesource.com/platform/system/tools/mkbootimg

编译命令

做完上面的准备后，结合解包的信息，正常情况下使用下面的命令就能编译生成boot.img

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BUILD_CONFIG=private/msm-google/build.config.floral BUILD_BOOT_IMG=1 MKBOOTIMG_PATH=mkbootimg.py VENDOR_RAMDISK_BINARY=boot.img-ramdisk.cpio KERNEL_BINARY=Image.lz4 BOOT_IMAGE_HEADER_VERSION=2 KERNEL_CMDLINE="console=ttyMSM0,115200n8 androidboot.console=ttyMSM0 printk.devkmsg=on msm_rtb.filter=0x237 ehci-hcd.park=3 service_locator.enable=1 androidboot.memcg=1 cgroup.memory=nokmem usbcore.autosuspend=7 androidboot.usbcontroller=a600000.dwc3 swiotlb=2048 androidboot.boot_devices=soc/1d84000.ufshc loop.max_part=7 buildvariant=user" BASE_ADDRESS=0x00000000 PAGE_SIZE=4096 build/build.sh

注意：KERNEL_CMDLINE BASE_ADDRESS PAGE_SIZE请从解包的内核信息中获取

添加bpf_probe_read_user

根据bcc的issue：bpf_probe_read_user returns error (-14) on Android 11, Kernel 4.14, ARM64

要添加读取用户空间数据的功能，可以参考下面这个补丁

https://lkml.org/lkml/diff/2019/5/2/1100/1

这里没有几行，我手动找到对应的代码位置，添加了代码

private/msm-google/include/uapi/linux/bpf.h

private/msm-google/kernel/trace/bpf_trace.c

private/msm-google/tools/include/uapi/linux/bpf.h

注意原patch中有两处FN(probe_read_user),，但是我截图没有，这是因为我这个版本的源代码已经有这个了

主要是缺少BPF_CALL_3(bpf_probe_read_user, void *, dst, u32, size, const void *, unsafe_ptr)函数

请打补丁的时候仔细确定，看好了再修改，否则编译会出问题，提示重定义什么的

还有更多的bpf帮助函数需要patch？可以参考bcc给出的相关函数的commit列表，不过还是参考下安卓的补丁写法比较好

  • https://github.com/iovisor/bcc/blob/master/docs/kernel-versions.md#helpers

这里针对的是我的Pixel 4XL的做法，4.9这些内核也可以打补丁，但是需要自己参考一些新一点的内核源码做patch

修改内核编译配置并编译

修改内核编译配置

首先进入内核源码目录

生成floral_defconfig对应的.config配置文件，这一步是基于arch/arm64/configs/floral_defconfig配置文件进行的生成

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make ARCH=arm64 floral_defconfig

打开内核编译配置的可视化界面

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make ARCH=arm64 menuconfig

如图所示，这里按空格键可以切换选项选中状态

按/可以进行搜索，这样可以知道一些选项在哪里，以及选项的限制条件等等

比如这里CONFIG_KRETPROBES是多个条件共同决定的，只要这些条件均为y那么CONFIG_KRETPROBES自然会变成y

而图中后面的SAMPLE_KRETPROBES会多出一个Location指示，这一种除了子条件要通过，同时需要到对应的子菜单修改选中状态

修改选项状态之后，按TAB键可以切换底部的选项，先选择Save保存.config文件，然后选择Exit退出编辑

然后根据.config配置文件生成defconfig配置文件的命令如下，注意这里生成的defconfig是精简的，有些选项你可能明明设置了但是里面没有

实际上在编译的时候会生成完整的版本，不用担心，如果说编译阶段（out文件夹下）生成的.config文件没有你之前设置的，那么可能有选项冲突了

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make ARCH=arm64 savedefconfig

覆盖原有的floral_defconfig配置文件

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cp defconfig arch/arm64/configs/floral_defconfig

删除.config配置文件，不然编译时会提示你需要清理

至此完成了内核编译配置的修改，可以开始正式编译了

正式编译

如果你有编译过内核的经验，会发现自己编译出来的内核版本有+或者dirty这些内容

如果你想去掉这些，那么请先把相关代码的修改添加commit，就可以避免这个问题

编译命令如下：

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BUILD_CONFIG=private/msm-google/build.config.floral BUILD_BOOT_IMG=1 MKBOOTIMG_PATH=mkbootimg.py VENDOR_RAMDISK_BINARY=boot.img-ramdisk.cpio KERNEL_BINARY=Image.lz4 BOOT_IMAGE_HEADER_VERSION=2 KERNEL_CMDLINE="console=ttyMSM0,115200n8 androidboot.console=ttyMSM0 printk.devkmsg=on msm_rtb.filter=0x237 ehci-hcd.park=3 service_locator.enable=1 androidboot.memcg=1 cgroup.memory=nokmem usbcore.autosuspend=7 androidboot.usbcontroller=a600000.dwc3 swiotlb=2048 androidboot.boot_devices=soc/1d84000.ufshc loop.max_part=7 buildvariant=user" BASE_ADDRESS=0x00000000 PAGE_SIZE=4096 build/build.sh

可以看到boot.img正常生成了

可以发现会比之前仅用Image.lz4-dtb替换boot.img-kernel后使用Android-Image-Kitchen重打包得到的产物明显大不少

经过验证，这样编译打包出来的boot.img刷机后可以正常开机、触摸和WIFI均正常，用Magisk打补丁后也能正常使用

相关eBPF设定开启情况

内核符号情况

在之前的文章中，我认为内核编译可能会遭遇各种问题，以至于通过修改并重新编译内核在4.x系列的手机上可能过于折腾

但是在达成了不需要完整AOSP环境，直接编译内核生成正常可用的boot.img的目的之后，eBPF在安卓上的可玩性又好了很多

最后再次汇总下整个操作步骤：

  • 使用Android-Image-Kitchen解包手机当前的boot.img
  • 从boot.img-ramdisk.cpio.gz解压得到boot.img-ramdisk.cpio
  • 下载mkbootimg.py
  • 修改build/build.sh，作用是将boot.img-ramdisk.cpio复制到产物目录下，参与后续打包
  • 同步内核源代码
  • 把boot.img-ramdisk.cpio和mkbootimg.py均放到内核项目根目录
  • 修改内核编译配置，注意指定架构
  • cd private/msm-google
  • make ARCH=arm64 floral_defconfig
  • make ARCH=arm64 menuconfig
  • make ARCH=arm64 savedefconfig
  • cp defconfig arch/arm64/configs/floral_defconfig
  • rm .config
  • cd ../../
  • 根据原始boot.img解包信息修改好编译命令
  • BUILD_CONFIG=private/msm-google/build.config.floral BUILD_BOOT_IMG=1 MKBOOTIMG_PATH=mkbootimg.py VENDOR_RAMDISK_BINARY=boot.img-ramdisk.cpio KERNEL_BINARY=Image.lz4 BOOT_IMAGE_HEADER_VERSION=2 KERNEL_CMDLINE="..." BASE_ADDRESS=0x00000000 PAGE_SIZE=4096 build/build.sh
  • 完成编译，得到修改了内核选项的、可正常使用的boot.img

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文章来源: https://bbs.pediy.com/thread-274790.htm
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