【澎湖冰洲的家】IOKit驱动详解(3)

penghubingzhou

各位好，我是澎湖冰洲。上一节，我们讲到了helloworld.kext的各行代码含义，不知道各位已经理解透彻了没？这一节，让我们继续分析工程内的info.plist文件，来看看info.plist的功能吧~
说起plist，接触黑苹果的同学应该不会很陌生。对，说的就是你，config.plist。相信每个接触黑果的同学吧，必然是跟这个神奇的文件打交道的，因为它存放着我们所有黑苹果的引导设置。其实，plist本质不过是个xml文件，但是因为它的有序组织。使得它承担了存储信息以及字典的双重功能。而每个IOKit驱动的info.plist也是不例外，它存储了一些IOKit驱动必须存储的信息。一个IOKit驱动，可以没有cpp文件和hpp文件（空壳驱动，如AppleBackLightInjector、UVC2FaceTimeHD等），但它必须要有info.plist文件。在这个文件中，最重要的、也是需要我们自己定义的，就是IOKitPersonalities和OSBundleLibrary两个内容。下面我们分别进行分析。


IOKitPersonalities是负责进行匹配的信息。在我们的这个文件里，声明了一个helloworld目录。这个目录里的内容，就是我们最终在IORegistry中注入的驱动信息。它在IORegistryExplorer中将会以这样的方式呈现：





这里IOProviderClass是提供者类，意思是我们所写的驱动所依附并获得相关服务的父级驱动。比如我们这里写的是IOResources，这个驱动在IORegistry树上就依附于IOResources而存在。在cpp代码里，它对应了provider这个指针；而IOClass表明这个驱动所执行的驱动类名称，也就是我们这个驱动所对应执行代码的那个OSObject子类。在这里对应的是我们之前写完的Hello_World类（注意此处的大小写！！！）。对于一个驱动而言，这两块都是我们必须提供的字典值。而IOMatchCategory则是用来匹配不同客户端的（客户端的事情我们将在后面章节继续深入讲述），一般如果没有多客户端匹配需要，保持正常的值即可。最后，是IOProbeScore，这个是IOKit三重匹配机制之分数匹配所用到的值（有关IOKit的三重匹配我们将在后面继续讲述），默认如果不声明，它就是0。对应到我们的代码里，它对应score指针，可以在运行中随时改变，不固定。

penghubingzhou

关于我们所写的驱动问题，我们已经基本分析了个大概。接下来，让我们谈一点比较有意思的话题，那就是五国分析。什么是五国呢？相信各位同学装黑果时，经常可以看到类似这样的图（前提是你开启了啰嗦模式也就是启动的-v参数，同时还开启了keepsym=1这个启动参数）：

1. Backtrace (CPU 7), Frame : Return Address
   
2. 0xffffff81f0423830 : 0xffffff80003aeafd mach_kernel : _handle_debugger_trap + 0x48d
   
3. 0xffffff81f0423880 : 0xffffff80004e85a3 mach_kernel : _kdp_i386_trap + 0x153
   
4. 0xffffff81f04238c0 : 0xffffff80004d9fca mach_kernel : _kernel_trap + 0x4fa
   
5. 0xffffff81f0423930 : 0xffffff800035bca0 mach_kernel : _return_from_trap + 0xe0
   
6. 0xffffff81f0423950 : 0xffffff80003ae517 mach_kernel : _panic_trap_to_debugger + 0x197
   
7. 0xffffff81f0423a70 : 0xffffff80003ae363 mach_kernel : _panic + 0x63
   
8. 0xffffff81f0423ae0 : 0xffffff80004da1ed mach_kernel : _kernel_trap + 0x71d
   
9. 0xffffff81f0423c50 : 0xffffff800035bca0 mach_kernel : _return_from_trap + 0xe0
   
10. 0xffffff81f0423c70 : 0xffffff7f8353155c com.alexandred.VoodooI2C : __ZN27VoodooI2CMT2SimulatorDevice24getMultitouchPreferencesEPvS0_P9IOServiceP10IONotifier + 0x6c
    
11. 0xffffff81f0423d70 : 0xffffff8000a28a7a mach_kernel : __ZN9IOService14invokeNotifierEP18_IOServiceNotifier + 0xea
    
12. 0xffffff81f0423dc0 : 0xffffff8000a345ab mach_kernel : __ZN9IOService23addMatchingNotificationEPK8OSSymbolP12OSDictionaryPFbPvS5_PS_P10IONotifierES5_S5_i + 0x4b
    
13. 0xffffff81f0423df0 : 0xffffff7f83531773 com.alexandred.VoodooI2C : __ZN27VoodooI2CMT2SimulatorDevice5startEP9IOService + 0x1f5
    
14. 0xffffff81f0423e20 : 0xffffff7f83532cab com.alexandred.VoodooI2C : __ZN21VoodooI2CNativeEngine5startEP9IOService + 0x9d
    
15. 0xffffff81f0423e40 : 0xffffff8000a2c65b mach_kernel : __ZN9IOService14startCandidateEPS_ + 0x6b
    
16. 0xffffff81f0423e80 : 0xffffff8000a2c3a1 mach_kernel : __ZN9IOService15probeCandidatesEP12OSOrderedSet + 0x911
    
17. 0xffffff81f0423f00 : 0xffffff8000a2b8f7 mach_kernel : __ZN9IOService14doServiceMatchEj + 0x2c7
    
18. 0xffffff81f0423f50 : 0xffffff8000a2d3c6 mach_kernel : __ZN15_IOConfigThread4mainEPvi + 0x1a6
    
19. 0xffffff81f0423fa0 : 0xffffff800035b0ce mach_kernel : _call_continuation + 0x2e
    
20. 
    
21. Kernel Extensions in backtrace:
    
22. com.alexandred.VoodooI2C(2.1.4)[F3C676CB-CAAC-3748-A38E-E339E7C8426D]@0xffffff7f83528000->0xffffff7f83556ff
    
23. dependency: com.apple.iokit.IOACPIFamily(1.4)[99A8A054-9F64-3FB8-BB1D-5973F8AB04A1]@0xffffff7f80d10000
    
24. dependency: com.apple.iokit.IOHIDFamily(2.0.0)[2AEFB432-C333-3CFC-955E-24BBDDDE0F5E]@0xffffff7f81233000
    
25. dependency: com.apple.iokit.IOPCIFamily(2.9)[7EA30FDD-A2FB-390F-99DD-42BC19691BB4]@0xffffff7f80c95000
    
26. dependency: org.coolstar.VoodooGPIO(1.1)[4E12B69A-2ECF-3D57-8DFE-F1F9D21FAF03]@0xffffff7f83512000

复制代码

这样的东西，由于在非啰嗦模式下通常显示一个五国文字的重启图，所以被我们亲切地称为五国图。其实，它的标准称呼，应该叫内核崩溃（Kernel Panic），简称KP。内核崩溃的原因很简单，你所执行的内核指令遇到了某些错误，才导致了内核停止工作。对于我们装黑果而言，碰上五国可不是什么好事情，但是对于编写IOKit驱动而言，五国图可以帮助我们更快地找到出错代码行的位置，从而实现帮助我们调试的效果。前面讲过，我们的IOKit所用的cpp，是不支持运行时功能的，也就没法使用断点。因此，除了IOLog，剩下KP Log几乎是我们仅剩的调试手段。那么这节，我们就来看下到底怎样从这样的一个看似无序的KP Log中挖出东西来。


首先，这个Log是VoodooI2C 2.1.4时期的一个KP Log。通过分析上面的这个Log，我们注意到这样一行：

1. Kernel Extensions in backtrace:
   
2. com.alexandred.VoodooI2C(2.1.4)[F3C676CB-CAAC-3748-A38E-E339E7C8426D]@0xffffff7f83528000->0xffffff7f83556ff

复制代码

这一行证明了我们发生KP的驱动是VoodooI2C驱动。

接下来，我们再继续分析，往前看，又发现了这样一行：

1. 0xffffff81f0423c50 : 0xffffff800035bca0 mach_kernel : _return_from_trap + 0xe0

复制代码

这一行顾名思义，系统从这个追踪中返回，即成功追踪到了一个KP。那么也就是说，在它下面的这行代码，就是KP的具体内存位置：

1. 0xffffff81f0423c70 : 0xffffff7f8353155c com.alexandred.VoodooI2C : __ZN27VoodooI2CMT2SimulatorDevice24getMultitouchPreferencesEPvS0_P9IOServiceP10IONotifier + 0x6c

复制代码

根据symbol的名称我们不难得知，引起问题的代码出在VoodooI2CMT2SimulatorDevice::getMultitouchPreferences这个函数里。

到目前，我们已经分析出了不少的信息出来，但这些还不够，因为我们仍然不知道具体出错的代码行在哪。


回过头看Kernel Extensions in backtrace:这块的代码。我们注意到了它有一个地址的导出：

1. @0xffffff7f83528000->0xffffff7f83556ff

复制代码

这里，0xffffff7f83528000就是驱动发生KP的入口地址。接下来继续查看__ZN27VoodooI2CMT2SimulatorDevice24getMultitouchPreferencesEPvS0_P9IOServiceP10IONotifier 这一行，我们不难发现这里也有两个地址：

1. 0xffffff81f0423c70 : 0xffffff7f8353155c

复制代码

这里，0xffffff7f8353155c就是我们要的返回地址。


有了这两个地址，我们就可以利用macOS系统自带的调试工具atos导出代码具体出错的位置了。打开终端，输入以下命令：

1. atos -arch x86_64 -o /path/to/VoodooI2C.kext/Contents/MacOS/VoodooI2C -l 0xffffff7f83528000 0xffffff7f8353155c

复制代码

其中/path/to/VoodooI2C.kext依旧是你的VoodooI2C驱动的地址。当此命令成功执行后，将返回如下的信息：

1. VoodooI2CMT2SimulatorDevice::getMultitouchPreferences(void&, void&, IOService&, IONotifider&) (in VoodooI2C) (VoodooI2CMT2SimulatorDevice.cpp:265)

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从这我们终于可以得知，位于VoodooI2CMT2SimulatorDevice.cpp文件的第265行，同时也位于VoodooI2CMT2SimulatorDevice::getMultitouchPreferences里的这行代码，就是KP的罪魁祸首。

penghubingzhou

到目前为止，我们学习了一些很多基础的东西，包括驱动的书写、生成，以及一些具体内容的解析、生成等，还有KP的分析。但是，仅仅知道这些，还不足以让我们写出来一个具有实用性的驱动。我们要想写出一个真正可以用的IOKit驱动，还需要了解更多的知识。接下来我们将继续学习有关IOKit的更多基础知识，来最终完成对IOKit的一个较深入的掌握，敬请期待~

penghubingzhou

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