什么是vdso和vsyscall？

Question 1

我做了 sudo cat /proc/1/maps -vv

我试图弄清楚输出，可以看到很多共享库都按预期映射到了内存映射段。

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

到最后有类似的东西

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]

是什么vdso和vsyscall意味着什么？是vsyscall内存的内核部分吗？如果有人可以在这个问题上有所启发，那就太好了。

Question 2

该vsyscall和VDSO段用于加速Linux的某些系统调用的机制。例如，gettimeofday通常通过此机制调用。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，该系统调用不需要任何真正的特权级别即可运行，以减少系统调用的开销。在前面的示例之后，所有gettimeofday要做的就是读取内核的当前时间。有些应用程序gettimeofday经常调用（例如生成时间戳），以至于它们只关心一点点开销。为了解决此问题，内核将包含当前时间和快速运行时间的页面映射到用户空间。gettimeofday实现（即只是一个读取保存到vsyscall中的时间的函数）。使用此虚拟系统调用，C库可以提供一种快速的方法gettimeofday，它没有内核空间和通常由经典系统调用模型INT 0x80或引入的用户空间之间的上下文切换所带来的开销SYSCALL。

然而，这种vsyscall机制有一定的局限性：分配的内存小，只允许4的系统调用，而且，更重要和严肃的vsyscall网页是静态分配到每个进程中相同的地址，因为位置vsyscall页牢记在内核ABI中。vsyscall的这种静态分配损害了Linux通常使用的内存空间随机化所带来的好处。攻击者通过利用堆栈溢出破坏应用程序后，可以从vsyscall调用系统调用具有任意参数的页面。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，即使使用其他应用程序，您也会注意到vsyscall的地址不变）。最好删除vsyscall页面的位置或至少对其进行随机化以阻止此类攻击。不幸的是，应用程序取决于该页面的存在和确切地址，因此无法执行任何操作。

通过使用特殊的陷阱指令替换固定地址处的所有系统调用指令，已解决了此安全问题。尝试调用vsyscall页面的应用程序将陷入内核，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了一个虚拟系统调用，该虚拟系统调用被放置在此处以避免内核系统调用首先出现。结果是vsyscall花费了更长的执行时间，但至关重要的是，它不会破坏现有的ABI。在任何情况下，经济放缓将只看到如果应用程序试图使用vsyscall代替的页面VDSO。

该VDSO提供相同的功能vsyscall，同时克服其局限性。vDSO（虚拟动态链接的共享对象）是在用户空间中分配的内存区域，以安全的方式在用户空间中公开了一些内核功能。引入此方法是为了解决由造成的安全威胁vsyscall。vDSO是动态分配的，可以解决安全问题，并且可以进行4个以上的系统调用。该VDSO链接通过glibc库提供。链接程序将链接glibc vDSO功能，前提是该例程具有随附的vDSO版本，例如gettimeofday。程序执行时，如果您的内核没有vDSO 支持，将进行传统的系统调用。

积分和有用的链接：

Question 3

我现在只想在新内核中添加它，vDSO它不仅用于“安全”系统调用，还用于确定哪种系统调用机制是在系统上调用系统调用的首选方法。