故事:揭秘 KernelSU——Android 内核层的“隐形守护者”

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人物​​:

  • ​安卓系统​​:一座戒备森严的城堡(用户空间是城堡外围,内核是城堡核心)。
  • ​普通 App​​:城堡里的居民(无特权)。
  • ​Root 权限​​:城堡的万能钥匙(可访问所有区域)。
  • ​KernelSU​​:一位低调的“核心工程师”(藏身于城堡地基的内核层)。

第一章:传统 Root 方案的困境

传统 Root 工具(如 Magisk)像城堡外墙的“魔法师”:

  1. 通过修改 init 或 boot 进程(城堡大门)注入代码。
  2. 在用户空间(城堡外围)拦截 App 的权限请求。
    ​问题​​:城堡守卫(系统检测机制)容易发现魔法师的踪迹(如 /sbin/su 文件),导致钥匙被没收。

第二章:KernelSU 的核心理念

​KernelSU 选择成为“地基工程师”​​:

“与其在外墙和守卫对抗,不如直接改造城堡的地基(内核)。”

关键设计:

  1. ​内核层拦截​​:

    • 劫持系统关键函数(如 execveopen),在内核层检查进程权限。
    • 用户空间无任何痕迹(没有 /sbin/su 等文件)。
  2. ​动态权限管理​​:

    • 通过内核模块动态授予/撤销 Root 权限(类似实时调整城堡门禁规则)。

第三章:核心技术揭秘(代码级解析)

场景:一个 App 请求 Root 权限执行 su 命令

步骤 1:劫持系统调用

KernelSU 在​​内核层​​替换系统调用表(sys_call_table)中的关键函数:

c
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// kernel/ksu.c  
static int __init ksu_init(void) {  
    // 劫持 execve 系统调用(进程执行的关键入口)  
    ksu_override_function("execve", (void *)ksu_execve, (void **)&orig_execve);  
    // 劫持文件打开函数(用于隐藏内核模块)  
    ksu_override_function("openat", (void *)ksu_openat, (void **)&orig_openat);  
}  
步骤 2:权限检查

当 App 执行 su 时,内核触发劫持后的 ksu_execve()


// kernel/execve_hook.c  
int ksu_execve(const char *pathname, char *argv[], char *envp[]) {  
    // 检查当前进程是否在白名单中(通过内核哈希表存储)  
    if (ksu_is_allow_uid(current_uid())) {  
        // 权限提升:修改进程的 UID/GID 为 0(Root)  
        ksu_raise_privilege();  
    }  
    // 调用原始 execve 执行命令  
    return orig_execve(pathname, argv, envp);  
}  
步骤 3:权限提升

ksu_raise_privilege() 修改进程凭证(struct cred):


// kernel/sucompat.c  
void ksu_raise_privilege() {  
    struct cred *cred = current_cred();  
    cred->uid = cred->euid = cred->fsuid = 0; // 设为 Root  
    cred->gid = cred->egid = cred->fsgid = 0;  
}  
步骤 4:隐藏自身

KernelSU 劫持文件操作函数,当检测到有人访问 /proc/kallsyms(内核符号表)时:


// kernel/hide_hook.c  
int ksu_openat(int dfd, const char *pathname) {  
    if (strstr(pathname, "kallsyms")) {  
        // 隐藏 KernelSU 相关的内核符号  
        hide_kallsyms();  
    }  
    return orig_openat(dfd, pathname);  
}  

第四章:用户空间管理(Manager App)

​Manager App 是 KernelSU 的“遥控器”​​:

  1. ​通信机制​​:通过 /dev/ksu 字符设备与内核交互(ioctl 命令)。

    
    // manager/src/io/ksu/KernelSU.java  
    public static boolean allowRoot(int uid) {  
        // 发送 UID 到内核,将其加入白名单  
        return ioctl(DEV_PATH, ALLOW_UID, uid);  
    }  
    
  2. ​无痕设计​​:

    • Manager 不直接提供 su 文件,而是通过内核动态授权。
    • 普通 App 请求 Root 时,Manager 弹出授权窗口(用户决策结果通过内核模块执行)。

第五章:对抗检测的“隐身术”

传统检测 vs KernelSU

检测手段Magisk 易暴露点KernelSU 对策
检查 /sbin/su❌ 存在文件✅ 内核层无文件痕迹
扫描进程内存❌ magiskd 进程✅ 无用户空间常驻进程
校验系统调用表❌ 用户空间 Hook 点✅ 内核层动态恢复原始函数指针

SELinux 兼容性

KernelSU 在内核层修改进程权限后,主动设置 SELinux 上下文为 u:r:kernel:s0(内核级上下文),绕过策略限制:


// kernel/selinux.c  
ksu_set_context("u:r:kernel:s0");  

第六章:为什么支持 GKI 内核?

​Android GKI(Generic Kernel Image)​​ 要求内核与硬件驱动分离。
KernelSU 通过以下方式兼容:

  1. ​Kprobe 钩子技术​​:

    
    // kernel/kprobes.c  
    // 动态挂钩系统调用,避免直接修改内核代码  
    kprobe_attach("__arm64_sys_execve", ksu_execve_hook);  
    
  2. ​内核模块热加载​​:

    • 将 KernelSU 编译为 .ko 模块,通过 insmod 动态加载到 GKI 内核。

结语:KernelSU 的精髓

“真正的力量不在于控制城堡的大门,而在于成为城堡本身的一部分。”

  • ​内核层实现​​:权限操作在 Linux 内核完成(地基级改造)。
  • ​动态授权​​:无持久化 Root 文件,按需提升权限。
  • ​隐身能力​​:通过函数指针恢复和符号隐藏规避检测。

正如城堡的地基工程师不会被卫兵察觉,KernelSU 在内核层的沉默运作,重新定义了 Android Root 的隐形艺术。

(注:以上代码为原理简化版,实际实现详见 GitHub 源码)