dm-verity使能

根据内核文档，用户空间可以通过 veritysetup 命令创建块设备的哈希树，创建 mapped device 并启用 dm-verity 功能，我们来从内核的角度分析一下该命令如何创建激活 mapped device 并启用 dm-verity 功能。

device mapper驱动结构

上图展示了 device mapper 的结构，即一个 mapped device 拥有一个 mapping table ，这个表负责维护 mapped device 与 target device 之间的映射关系，这些 target 既可以是物理设备，也可以是另一个 mapped device 。
内核使用下图中的几个结构体来描述这种映射关系：

mapped_device 描述设备， dm_table 记录 md 设备下面有多少个 target ， dm_target 与 target_type 共同描述了 target 的驱动， targe_type 则是存放操作 target 设备的方法。我们的 dm-verity 功能，就是其中一种 target_type 。

dm-verity模块初始化

内核中的 dm-verity 功能实现在内核源码树 drivers/md/dm-verity-target.c 中。
前面说到 dm-verity 功能是作为 target_type 来实现的，内核中的 target_type 使用链表进行管理，使用时通过 target_type.name 进行索引； dm-verity 模块初始化的过程就是将其对应的 target_type 结构体注册到链表上：

/*
 * file: drivers/md/dm-verity-target.c
 */
static struct target_type verity_target = {
    .name        = "verity",
    .version    = {1, 4, 0},
    .module        = THIS_MODULE,
    ...
};
static int __init dm_verity_init(void)
{
    ...
    r = dm_register_target(&verity_target);
    ...
}

/*
 * file: drivers/md/dm-target.c
 */
static LIST_HEAD(_targets);
int dm_register_target(struct target_type *tt)
{
    ...
    if (__find_target_type(tt->name))
        rv = -EEXIST;
    else
        list_add(&tt->list, &_targets);
    ...
}

veritysetup的参数

veritysetup 激活 dm-verity 功能需要提供：

• mapped device 设备名
• 数据来源设备节点
• 哈希树设备节点
• 根哈希

  veritysetup create <device name> <data device> <hashtree device> <root hash>

  这条命令其实包括了两个过程，创建 mapped device 设备和处理 mapped device 与 data device hashtree device 之间的关系。这两个过程均为使用 ioctl 向 /dev/mapper/control 发送命令来实现的。

  device mapper控制节点

  /dev/mapper/control 在内核中的描述如下： ```c /*
  • file: drivers/md/dm-ioctl.c */

static const struct file_operations _ctl_fops = { .open = nonseekable_open, .unlocked_ioctl = dm_ctl_ioctl, .compat_ioctl = dm_compat_ctl_ioctl, .owner = THIS_MODULE, .llseek = noop_llseek, };

static struct miscdevice _dm_misc = { .minor = MAPPER_CTRL_MINOR, .name = DM_NAME, .nodename = DM_DIR “/“ DM_CONTROL_NODE, .fops = &_ctl_fops };

通过 `ioctl` 对其进行访问，内核中的函数调用路径为： `dm_ctl_ioctl -> ctl_ioctl -> lookup_ioctl` 。 `lookup_ioctl` 再根据用户发送的命令，来返回不同的函数指针：
```c
static ioctl_fn lookup_ioctl(unsigned int cmd, int *ioctl_flags)
{
    static struct {
        int cmd;
        int flags;
        ioctl_fn fn;
    } _ioctls[] = {
        {DM_VERSION_CMD, 0, NULL}, /* version is dealt with elsewhere */
        ...
        {DM_DEV_CREATE_CMD, IOCTL_FLAGS_NO_PARAMS, dev_create},
        ...
        {DM_TABLE_LOAD_CMD, 0, table_load},
        ...
    };
    if (unlikely(cmd >= ARRAY_SIZE(_ioctls)))
        return NULL;
    *ioctl_flags = _ioctls[cmd].flags;
    return _ioctls[cmd].fn;
}

veritysetup 使能 dm-verity 的核心，是通过 ioctl 发送这两个命令： DM_DEV_CREATE_CMD 和 DM_TABLE_LOAD_CMD 。 DM_DEV_CREATE_CMD 就是创建 mapped-device ，我们把重点放在 DM_TABLE_LOAD_CMD 上。

DM_TABLE_LOAD_CMD

我们顺着 DM_TABLE_LOAD_CMD 命令对应的函数 table_load 往下看：

static int table_load(struct dm_ioctl *param, size_t param_size)
{
    ...
    md = find_device(param);
    ...
    r = dm_table_create(&t, get_mode(param), param->target_count, md);
    ...
    r = populate_table(t, param, param_size);
    ...
}

函数的实现比较长，我们只关注上面这三行：首先根据参数，找到对应的 md 设备，然后创建 dm_table 并将其与 md 设备关联，然后将参数继续传递给 populate_table 函数进行处理。

static int populate_table(struct dm_table *table,
              struct dm_ioctl *param, size_t param_size)
{
    ...
    for (i = 0; i < param->target_count; i++) {
        r = next_target(spec, next, end, &spec, &target_params);
        ...
        r = dm_table_add_target(table, spec->target_type,
                    (sector_t) spec->sector_start,
                    (sector_t) spec->length,
                    target_params);
        ...
        next = spec->next;
    }
    ...
}

该函数根据 param 参数中的 target_count ，通过 dm_table_add_target 函数向 dm_table 添加 target ；此处我们要添加的 target 就是 dm-verity-target 。
继续看 dm_table_add_target 的实现：

int dm_table_add_target(struct dm_table *t, const char *type,
            sector_t start, sector_t len, char *params)
{
    ...
    tgt->type = dm_get_target_type(type);
    ...
    r = tgt->type->ctr(tgt, argc, argv);
    ...
}

dm_get_target_type 通过 type 来找到对应的 target_type 结构体，此处的 type 实际上就是 target_type.name ，我们要找到 verity_target ，所以此处传入的 type 为 "verity"。
找到 target_type 后，调用对应的 ctr 函数；对应到 dm-verity 中就是函数 verity_ctr

int verity_ctr(struct dm_target *ti, unsigned argc, char **argv)
{
    ...
    r = dm_get_device(ti, argv[1], FMODE_READ, &v->data_dev);
    ...
    r = dm_get_device(ti, argv[2], FMODE_READ, &v->hash_dev);
    ...
}

verity_ctr 才是真正的对 dm-verity 功能进行初始化，包括设置 data device ， hash device 等信息，创建 dm_verity 结构体实例；这些操作完成之后，针对前面创建的 md 设备的 dm-verity 功能已经使能，之后对其进行的读写操作，会调用到 verity_target 的 map 函数—— verity_map ，该函数负责处理IO之前的映射关系，设置 bio_end_io 函数指针，即 block io 的完成方法：

int verity_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio)
{
    ...
    bio->bi_bdev = v->data_dev->bdev;
    bio->bi_iter.bi_sector = verity_map_sector(v, bio->bi_iter.bi_sector);
    ...
    bio->bi_end_io = verity_end_io;
    ...

verity_end_io 则是将校验的过程加入到 work_queue 中，这样每次对块设备的访问，都会触发 dm-verity 校验机制。