DM-Verity分析报告
0.问题的表现形式
1.dm-verity的初始化及验证流程
1.1 dm-verity的初始化
初始化dm的log:
[ 3.579718] md: Waiting for all devices to be available before autodetect
[ 3.586549] md: If you don't use raid, use raid=noautodetect
[ 3.594550] md: Autodetecting RAID arrays.
[ 3.598761] md: autorun ...
[ 3.601609] md: ... autorun DONE.
[ 3.604970] device-mapper: init: attempting early device configuration.
[ 3.614256] device-mapper: init: adding target '0 5255168 verity 1 /dev/mmcblk0p9 /dev/mmcblk0p9 4096 4096 656896 656896 sha256 0f8f00f5bf0797addffd383983ec81f1293ee90a0c0afb02adb2fbcdfff93ffd f4b71f5526c591e1d9fbc943b7e503846b4724a9ebf6d57820c2caf3cc631585 10 restart_on_corruption ignore_zero_blocks use_fec_from_device /dev/mmcblk0p9 fec_roots 2 fec_blocks 662070 fec_start 662070'
具体的调用函数栈如下：
系统中的初始化函数是
int verity_ctr()，调用堆栈如下所示：
[ 3.648189] CPU: 3 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 4.14.61 #1
[ 3.654207] Hardware name: Semidrive v9 REF Board (DT)
[ 3.659353] Call trace:
[ 3.661815] [<ffff00000808bd38>] dump_backtrace+0x0/0x230
[ 3.667224] [<ffff00000808bf8c>] show_stack+0x24/0x30
[ 3.672287] [<ffff000008ea6040>] dump_stack+0xbc/0xf4
[ 3.677350] [<ffff000008a8b104>] verity_ctr+0x2c/0xa28
[ 3.682499] [<ffff000008a7a928>] dm_table_add_target+0x128/0x318
[ 3.688518] [<ffff0000093b26e8>] dm_run_setup+0x480/0x570
[ 3.693927] [<ffff0000093b169c>] prepare_namespace+0x58/0x190
[ 3.699682] [<ffff0000093b0f70>] kernel_init_freeable+0x264/0x288
[ 3.705787] [<ffff000008eb9eb0>] kernel_init+0x18/0x110
[ 3.711022] [<ffff0000080852ac>] ret_from_fork+0x10/0x1c
[ 3.727681] device-mapper: init: dm-0 is ready
根据系统传入的参数，初始化dm-verity的功能，参数的含义如下：
1）Verity target version(verity target 版本号)
版本号：1
2）Data block device(存储实际待校验数据的块设备)
存储数据的块设备：/dev/mmcblk0p9
3）Hash block device(存储校验使用到hash的块设备，一般情况跟data block device是同一个)
存储校验hash的块设备：/dev/mmcblk0p9
4）Data block size(数据块设备的每块存储size)
4096，即为4k
5）Hash block size（hash块设备的每块存储size）
4096, 即为4k
6）Num data block(数据块设备占用的块数量)
数据块数量656896， 即0-656895
7）Hash start block(hash设备在存储设备的起始位置)
656896
8）Hash algo(hash算法)
Sha256
9）root digest(对应上面说的 root hash)
0f8f00f5bf0797addffd383983ec81f1293ee90a0c0afb02adb2fbcdfff93ffd
10）Salt(用于计算hash的盐值)
f4b71f5526c591e1d9fbc943b7e503846b4724a9ebf6d57820c2caf3cc631585
在内核中加入的打印：
printk("v->hash_start = %d\n", v->hash_start);
printk("v->data_start = %d\n", v->data_start);
printk("v->data_blocks = %d\n", v->data_blocks);
printk("v->hash_start =%d\n", v->hash_start);
printk("v->hash_blocks = %d\n",v->hash_blocks);
printk("v->data_dev_block_bits=%d\n", v->data_dev_block_bits);
printk("v->hash_dev_block_bits=%d\n", v->hash_dev_block_bits);
printk("v->hash_per_block_bits=%d\n", v->hash_per_block_bits);
printk("v->levels=%d\n", v->levels);
printk("v->version =%d\n",v->version);
printk("v->digest_size=%d\n",v->digest_size);
[ 3.954883] hash level block[2]= 656896
[ 3.958759] hash level block[1]= 656897
[ 3.962625] hash level block[0]= 656938
[ 3.796016] v->hash_start = 656896
[ 3.799467] v->data_start = 0
[ 3.802485] v->data_blocks = 656896
[ 3.806021] v->hash_start =656896
[ 3.809367] v->hash_blocks = 662070 （662070-656896=5174）
[ 3.812900] v->data_dev_block_bits=12
[ 3.816608] v->hash_dev_block_bits=12
[ 3.820279] v->hash_per_block_bits=7 (4096/32 = 128, 指一个4K块上有128个哈希值)
[ 3.823888] v->levels=3
[ 3.826380] v->version =1
[ 3.829033] v->digest_size=32
数据块有656896X4X1024 (超过了2G)
Level 0 : 656896/128 = 5132个4k块
Level 1 : 5132/128= 41个4k块
Level 2: 40 /128 = 0，即1个4k块
共 5132+41+1 = 5174 个块
1.2 dm-verity的文件系统访问流程
verity_map（）中打包bio, 注册回调函数bio->bi_end_io = verity_end_io;
然后向驱动层发出请求： generic_make_request(bio)；在文件系统总读完数据后，会有执行注册的回调函数，在回调函数Verity_end_io中会验证hash；
1.2.1申请文件系统访问，及注册回调函数
访问文件系统总的函数调用堆栈如下所示：
[ 17.596778] [<ffff00000808368c>] el0_ia+0x1c/0x20
[ 17.606073] CPU: 0 PID: 1 Comm: systemd Not tainted 4.14.61 #1
[ 17.611963] Hardware name: Semidrive v9 REF Board (DT)
[ 17.617110] Call trace:
[ 17.619570] [<ffff00000808bd38>] dump_backtrace+0x0/0x230
[ 17.624979] [<ffff00000808bf8c>] show_stack+0x24/0x30
[ 17.630043] [<ffff000008ea6040>] dump_stack+0xbc/0xf4
[ 17.635107] [<ffff000008a8aca8>] verity_map+0x28/0x240 //dm-verity封装了一层
[ 17.640257] [<ffff000008a74d58>] __map_bio+0x98/0x350
[ 17.645318] [<ffff000008a7533c>] __split_and_process_non_flush+0x12c/0x328
[ 17.652203] [<ffff000008a76410>] __split_and_process_bio+0x1a8/0x388
[ 17.658567] [<ffff000008a76ec4>] dm_make_request+0x7c/0x110
[ 17.664151] [<ffff00000857200c>] generic_make_request+0xcc/0x290 //发出bio请求
[ 17.670168] [<ffff00000857228c>] submit_bio+0xbc/0x1f0
[ 17.675318] [<ffff00000833b70c>] submit_bh_wbc+0x17c/0x1d8
[ 17.680813] [<ffff00000833c384>] ll_rw_block+0xf4/0xf8
[ 17.685963] [<ffff0000083ba7dc>] ext4_bread_batch+0x134/0x1d0
[ 17.691720] [<ffff0000083d8fe4>] ext4_find_entry+0x124/0x3f8
[ 17.697389] [<ffff0000083d9324>] ext4_lookup+0x6c/0x210
[ 17.702626] [<ffff0000082fcb9c>] lookup_slow+0xc4/0x1b0 //文件路径查找
[ 17.707861] [<ffff000008300684>] walk_component+0x204/0x318
[ 17.713443] [<ffff00000830107c>] path_lookupat+0x8c/0x1f0
[ 17.718852] [<ffff0000083025d8>] path_openat+0x8a0/0xb98
[ 17.724173] [<ffff000008303b58>] do_filp_open+0x70/0xe8
[ 17.729408] [<ffff0000082ec960>] do_sys_open+0x178/0x260
[ 17.734730] [<ffff0000082ecacc>] SyS_openat+0x3c/0x50 //系统调用打开某个文件
1.2.2 dm-verity回调函数的验证hash的过程
上图中，是判断数据块是否被验证过了，下文中会提到hash树的块被验证过了，在缓存中保留着。
2.问题的分析方法
2.1 方法
打印出当前出错块的
1.want_digest，保存在hash树中的该验证块的hash值；
2.real_digest，根据实际读到的块中的数据，计算出来的hash值；
3.打印出数据块；
4.用dd命令直接把某块数据拿出来，比对3中的数据块是否正确；
根据log分析，打印出来的数据，与用dd命令直接取出来的数据块数据是一样的，可以证明送入hash计算的原始数据是正确的，不存在内存踩踏。
所以有可能是hash运算中本身出现了问题。
2.2 工具
char *bin2hex(char *dst, const void *src, size_t count)
dd if=文件系统路径 of=输出路径 bs=4096 count=1 skip=块号
例如：dd if=/dev/sda1 of=/root/out.txt bs=4096 count=1 skip=6752256
/root/out.txt文件内容就是从块号中读到的内容 bs是块大小（这里为4K） count表示连续读几块 skip是从第几块开始读
dd if=/dev/mmcblk0p9 of=/media/user/ddtest.bin bs=4096 count=1 skip=657824
3.附录
参考的博客：dm-verity原理剖析_内核工匠的博客-CSDN博客
