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2015. 1. 22. 23:57

아주 흥미로운 덤프를 분석하게 되서 공유한다.


거의 분석 불가능한 덤프였지만 다행히 분석이 완료되었다.

MyDrv.sys 를 언로드하려고 했지만 알 수 없는 이유로 실패한 상태로 메모리에 남아 있는 이슈여서 강제로 덤프를 생성하여 분석하게 된 Case 다.


참고 : 드라이버 로드시 ERROR_ALREADY_EXISTS(183) 에러



1. 일단 필터매니저에 등록된 필터 정보를 확인해 본다.

kd> !fltkd.frames

Frame List: fffff880013302c0
    FLTP_FRAME: fffffa80039e5010 "Frame 1" "429998.99 to 429999.280700"
    FLT_FILTER: fffffa8006dcc960 "SomeDrv" "[NoName]"
    FLTP_FRAME: fffffa8001b2aac0 "Frame 0" "0 to 429998.99"   
    FLT_FILTER: fffffa800290d900 "MyDrv" "326020"
    FLT_INSTANCE: fffffa80031b4330 "MyDrv Instance" "326020"
    FLT_INSTANCE: fffffa800699d170 "MyDrv Instance" "326020"
    FLT_INSTANCE: fffffa8003658b40 "MyDrv Instance" "326020"



어라, Frame 1 의 SomeDrv.sys 모듈의 상태가 이상하다.
Filter Instance 정보는 없고 Filter Object 정보만 남아 있다.


2. 일단 언로드되지 못하고 있는 불쌍한 MyDrv.sys 를 먼저 확인해 보자.

kd> dt _FLT_FILTER fffffa800290d900
fltmgr!_FLT_FILTER
    +0x000 Base : _FLT_OBJECT
    +0x020 Frame : 0xfffffa80`01b2aac0 _FLTP_FRAME   
    +0x028 Name : _UNICODE_STRING "MyDrv"
    +0x038 DefaultAltitude : _UNICODE_STRING "326020"
    +0x048 Flags : 2 ( FLTFL_FILTERING_INITIATED )
    +0x050 DriverObject : 0xfffffa80`03673c80 _DRIVER_OBJECT
    ... ...


kd> !drvobj 0xfffffa80`03673c80
Driver object (fffffa8003673c80) is for:
    \Driver\MyDrv
Driver Extension List: (id , addr)

Device Object list:
fffffa8002e8f550


kd> !devobj fffffa8002e8f550
Device object (fffffa8002e8f550) is for:
    MyDrv \Driver\MyDrv DriverObject fffffa8003673c80
Current Irp 00000000 RefCount 0 Type 00000022 Flags 00000040
Dacl fffff9a1000846e1 DevExt 00000000 DevObjExt fffffa8002e8f6a0
ExtensionFlags (0x00000801) DOE_UNLOAD_PENDING, DOE_DEFAULT_SD_PRESENT
Characteristics (0000000000)
Device queue is not busy.



역시 언로드되지 못하고 언로드 중인 상태로 남아 있다.
일단 내가 제일 의심스러워 MyDrv.sys 의 언로드 루틴을 검토했지만 버그로 보일만한 부분은 발견되지 않았다.


3. 이제 이상했던 SomeDrv.sys 모듈의 Filter Object 정보를 확인해보자.

kd> !fltkd.filter fffffa8006dcc960

FLT_FILTER: fffffa8006dcc960 "SomeDrv" "[NoName]"
    FLT_OBJECT: fffffa8006dcc960 [02000003] Filter DRAINING ZOMBIED

        RundownRef : 0x0000000000000001 (0) drained
        PointerCount : 0x00000001
        PrimaryLink : [fffffa800b400020-fffffa80039e50c0]
    Frame : fffffa80039e5010 "Frame 1"
    Flags : [00000002] FilteringInitiated
    DriverObject : 0xfffffa8003673c80
    FilterLink : [fffffa800b400020-fffffa80039e50c0]
    PreVolumeMount : 0000000000000000 (null)
    PostVolumeMount : 0000000000000000 (null)
    ... ...



Filte Object 가 "DRAINING ZOMBIED" 상태로 확인된다.
참고로 "DRAINING ZOMBIED" 플래그는 필터매니저가 언로드 과정 중에 내부적으로 설정하는 상태 값이다.
즉, 언로드 과정에서 이 플래그가 설정되는 것 자체는 정상적인 동작이다.


참고로, 미니필터에서 필터매니저에 Context 를 할당(FltAllocateContext )하거나 사용(FltSetStreamContext)하고 해제(FltReleaseContext)하지 않는 경우 필터매니저가 내부적으로 관리하는 ReferenceCount 가 맞지 않게 되어 언로드시 해당 미니필터의 Filter Object 가 "DRAINED" 상태로 언로드에 실패할 수 있다.
(언로드가 완료되지 못한 상태로 메모리에 남아 있게 된다)


다시 본론으로 돌아와서, 문제는 덤프 상의 SomeDrv.sys 는 이미 언로드되어 버린(메모리 상에 없는) 녀석인데도 "DRAINING ZOMBIED" 상태인 Filter Object 가 여전히 남아 있다는 것이다.
(언로드가 완료되면 Filter Object 는 제거되고, Filter Frame 에 더 이상 등록된 Filter 가 없으면 해당 Frame 도 제거되야 한다)

이미 SomeDrv.sys 는 언로드되어 메모리 상에서 없어졌기 때문에 이쯤되면 분석이 거의 불가능한 상태다.

SomeDrv.sys 가 "DRAINING ZOMBIED" 상태인 것과 MyDrv.sys 의 Unload Pending 증상 사이에 어떤 연관성이 있을까?

다행히 다른 시스템에서 MyDrv.sys 가 또 Unload Pending 에 빠진 덤프를 얻을 수 있었다.
SomeDrv.sys 도 있고 SomeDrv.sys 역시 동일하게 "DRAINING ZOMBIED" 상태에 빠져있다.


이쯤되니 다시 덤프를 꺼내 MyDrv.sys, SomeDrv.sys, 필터매니저(fltmgr.sys), 심지어 nt 커널까지 모든 걸 의심의 눈초리로 바라보며 다음과 같은 가설을 세워보기로 했다.


1) SomeDrv.sys 의 버그로 언로드시 "DRAINING ZOMBIED" 상태가 됨

2) SomeDrv.sys 가 "DRAINING ZOMBIED" 가 되는 과정에서 필터매니저나 nt 커널의 데이터가 손상됨

3) 데이터 손상으로 인한 필터매니저나 nt 커널의 오동작으로 MyDrv.sys 가 언로드되지 못함
 


음... 입증하기가 만만치 않아 보인다.
먼저 StopService() 호출 후 MyDrv.sys 의 언로드 루틴이 호출되기까지 언로드 과정을 분석해보니 다음과 같은 콜 스택으로 진행되었다.


08 MyDrv!DriverUnload
07 fltmgr!FltUnregisterFilter
06 MyDrv!MiniFilterUnload
05 fltmgr!FltpDoUnloadFilter
04 fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload
03 nt!IopLoadUnloadDriver                  (System)               
02 nt!IopUnloadDriver                         (Services.exe)
... ...
01 services!StopService



각 함수에서 하는 일을 정리해보면 다음과 같다.


1) 유저모드에서 MyDrv.sys 에 대해 StopService() 호출

2) nt 커널의 언로드 함수인 nt!IopUnloadDriver() 내부에서 언로드할 드라이버의 DeviceObject 에 "DOE_UNLOAD_PENDING"
플래그를 설정하고 WorkItem 으로 nt!IopLoadUnloadDriver() 호출
(이후 과정은 System Thread Context 에서 수행)


nt!IopUnloadDriver+0x37e (fffff800`01a79780):
    call to nt!IopCheckUnloadDriver (fffff800`0175c750)

kd> u nt!IopCheckUnloadDriver L25
nt!IopCheckUnloadDriver:
... ...
fffff800`0175c7bd 8bc3 mov eax,ebx
fffff800`0175c7bf eb49 jmp nt!IopCheckUnloadDriver+0xba (fffff800`0175c80a)
fffff800`0175c7c1 c60601 mov byte ptr [rsi],1
fffff800`0175c7c4 eb1c jmp nt!IopCheckUnloadDriver+0x92 (fffff800`0175c7e2)
fffff800`0175c7c6 488b8138010000 mov rax,qword ptr [rcx+138h]
fffff800`0175c7cd 83482001 or dword ptr [rax+20h],1                 DOE_UNLOAD_PENDING



3) nt!IopLoadUnloadDriver() 에서 필터매니저의 fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload() 호출

4) fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload() 에서 언로드할 드라이버를 찾아 fltmgr!FltpDoUnloadFilter() 호출

5) fltmgr!FltpDoUnloadFilter() 에서 필터매니저가 관리하는 Filter Object 에 "UnloadInProgress" 플래그를 설정하고 MyDrv.sys 의 언로드 함수인 MyDrv!MiniFilterUnload() 호출

kd> u fltmgr!FltpDoUnloadFilter L25
fltmgr!FltpDoUnloadFilter:
... ...
fffff880`01344d7f 41bc10001cc0 mov r12d,0C01C0010h
fffff880`01344d85 e9e7000000 jmp fltmgr!FltpDoUnloadFilter+0x161 (fffff880`01344e71)
fffff880`01344d8a 8bfa mov edi,edx
fffff880`01344d8c 83e701 and edi,1
fffff880`01344d8f 7404 je fltmgr!FltpDoUnloadFilter+0x85 (fffff880`01344d95)
fffff880`01344d91 83494801 or dword ptr [rcx+48h],1                 UnloadInProgress


6) MyDrv.sys 의 언로드 함수인 MyDrv!MiniFilterUnload() 에서 이후 언로드 작업 수행


이제 각 언로드 과정을 하나씩 검증해가며 문제가 없는지 분석해보자.

MyDrv.sys 의 DeviceObject 에 "DOE_UNLOAD_PENDING" 플래그는 이미 확인했으니 1)~2)번은 범인이 아니다.

6)번 과정인 MyDrv.sys 의 MyDrv!MiniFilterUnload() 함수는 MyDrv.sys 의 내부 언로드 관련 플래그를 확인해보니 아직 호출되지 않은 것으로 확인된다.

MyDrv.sys 도 범인이 아니고 가설대로면 nt 커널과 필터매니저 구간인 3)~5)번에 범인이 있을 것이다.


4. MyDrv.sys 의 Filter Object 상태를 확인해보자.

kd> !fltkd.filter fffffa800290d900

FLT_FILTER: fffffa800290d900 "MyDrv" "326020"
    FLT_OBJECT: fffffa800290d900 [02000000] Filter
        RundownRef : 0x0000000000000044 (34)
        PointerCount : 0x00000001
        PrimaryLink : [fffffa8004770020-fffffa8001cb5390]
    Frame : fffffa8001b2aac0 "Frame 0"
    Flags : [00000002] FilteringInitiated
        ... ...



응? Filter Object 에 "FilteringInitiated" 플래그만 있고 "UnloadInProgress" 플래그가 없다.
5)번 과정도 수행되지 않았다고 보는 것이 타당하다.
5)번 과정이 수행되었다면 Filter Object 의 플래그가 "FilteringInitiated UnloadInProgress" 로 변경되었을 것이다.

범인은 3)번이나 4)번일 가능성이 높다.

먼저 3)번의 nt!IopLoadUnloadDriver() 를 분석해보니 특별히 문제될만한 동작을 수행하는 함수가 아니었다.

그래서 4)번 fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload() 함수를 상세 분석해보기로 했다.


IDA 의 Hex-ray 없이 커널 함수를 디스어셈하여 분석하는건 굉장히 지루한 작업이지만 나에게 있어선 분석의 감을 잃지 않게 해주는 습관이기도 하다.


5. 마지막 남은 fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload() 함수를 분석해보자.

fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload:
fffff880`01344fb0 488bc4 mov rax,rsp
fffff880`01344fb3 48895808 mov qword ptr [rax+8],rbx
fffff880`01344fb7 48896810 mov qword ptr [rax+10h],rbp
fffff880`01344fbb 48897018 mov qword ptr [rax+18h],rsi
fffff880`01344fbf 48897820 mov qword ptr [rax+20h],rdi
fffff880`01344fc3 4155 push r13
fffff880`01344fc5 4883ec20 sub rsp,20h
fffff880`01344fc9 488be9 mov rbp,rcx ; rcx : DriverObject
fffff880`01344fcc ff154611feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeEnterCriticalRegion (fffff880`01326118)]
fffff880`01344fd2 488d0d7fb2feff lea rcx,[fltmgr!FltGlobals+0x58 (fffff880`01330258)]
                                                ; 0 FLT_FRAME.FilterUnloadLock (ERESOURCE)
fffff880`01344fd9 b201 mov dl,1
fffff880`01344fdb ff152f11feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExAcquireResourceSharedLite (fffff880`01326110)]
fffff880`01344fe1 488b3dd8b2feff mov rdi,qword ptr [fltmgr!FltGlobals+0xc0 (fffff880`013302c0)]
                                                ; 1 FLT_FRAME.Links
fffff880`01344fe8 4c8d2dd1b2feff lea r13,[fltmgr!FltGlobals+0xc0 (fffff880`013302c0)]
                                                ; 1 FLT_FRAME.Links->FLink (FLT_FRAME 0 .Links)
fffff880`01344fef eb43 jmp fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x84 (fffff880`01345034)
fffff880`01344ff1 ff152111feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeEnterCriticalRegion (fffff880`01326118)]
fffff880`01344ff7 488d4f40 lea rcx,[rdi+40h]
                                                ; 1 FLT_FRAME.RegisteredFilters (ERESOURCE)
fffff880`01344ffb b201 mov dl,1
fffff880`01344ffd ff150d11feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExAcquireResourceSharedLite (fffff880`01326110)]
fffff880`01345003 4c8d9fa8000000 lea r11,[rdi+0A8h]
                                                ; 1 FLT_FRAME.RegisteredFilters.rList (FLT_FILTER.PrimaryLink)
fffff880`0134500a 498b03 mov rax,qword ptr [r11]
                                                ; FLT_FILTER.PrimaryLink.FLink (FLT_FILTER.PrimaryLink)
fffff880`0134500d eb0d jmp fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x6c (fffff880`0134501c)
fffff880`0134500f 488d70f0 lea rsi,[rax-10h]                      ; FLT_FILTER
fffff880`01345013 48396e50 cmp qword ptr [rsi+50h],rbp    ; if( FLT_FILTER.DriverObject == DriverObject )
fffff880`01345017 744e je fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0xb7 (fffff880`01345067)        ; Success

fffff880`01345019 488b00 mov rax,qword ptr [rax]
fffff880`0134501c 493bc3 cmp rax,r11                             ; Filter List 끝인지 확인
fffff880`0134501f 75ee jne fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x5f (fffff880`0134500f)
fffff880`01345021 488d4f40 lea rcx,[rdi+40h]                    ; 1 FLT_FRAME.RegisteredFilters (ERESOURCE)
fffff880`01345025 ff15fd10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExReleaseResourceLite (fffff880`01326128)]
fffff880`0134502b ff15ef10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeLeaveCriticalRegion (fffff880`01326120)]
fffff880`01345031 488b3f mov rdi,qword ptr [rdi]
fffff880`01345034 493bfd cmp rdi,r13                             ; Frame List 끝인지 확인
fffff880`01345037 75b8 jne fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x41 (fffff880`01344ff1)
fffff880`01345039 488d0d18b2feff lea rcx,[fltmgr!FltGlobals+0x58 (fffff880`01330258)]
                                                                             ; 0 FLT_FRAME.FilterUnloadLock (ERESOURCE)
fffff880`01345040 ff15e210feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExReleaseResourceLite (fffff880`01326128)]
fffff880`01345046 ff15d410feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeLeaveCriticalRegion (fffff880`01326120)]
fffff880`0134504c 488b5c2430 mov rbx,qword ptr [rsp+30h]
fffff880`01345051 488b6c2438 mov rbp,qword ptr [rsp+38h]
fffff880`01345056 488b742440 mov rsi,qword ptr [rsp+40h]
fffff880`0134505b 488b7c2448 mov rdi,qword ptr [rsp+48h]
fffff880`01345060 4883c420 add rsp,20h
fffff880`01345064 415d pop r13
fffff880`01345066 c3 ret

fffff880`01345067 488bce mov rcx,rsi
fffff880`0134506a e8b136fdff call fltmgr!FltObjectReference (fffff880`01318720)
fffff880`0134506f 488d4f40 lea rcx,[rdi+40h]
fffff880`01345073 8bd8 mov ebx,eax
fffff880`01345075 ff15ad10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExReleaseResourceLite (fffff880`01326128)]
fffff880`0134507b ff159f10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeLeaveCriticalRegion (fffff880`01326120)]
fffff880`01345081 488d0dd0b1feff lea rcx,[fltmgr!FltGlobals+0x58 (fffff880`01330258)]
fffff880`01345088 ff159a10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_ExReleaseResourceLite (fffff880`01326128)]
fffff880`0134508e ff158c10feff call qword ptr [fltmgr!_imp_KeLeaveCriticalRegion (fffff880`01326120)]
fffff880`01345094 85db test ebx,ebx
fffff880`01345096 78b4 js fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x9c (fffff880`0134504c)
fffff880`01345098 41b001 mov r8b,1
fffff880`0134509b ba01000000 mov edx,1
fffff880`013450a0 488bce mov rcx,rsi
fffff880`013450a3 e868fcffff call fltmgr!FltpDoUnloadFilter (fffff880`01344d10)
                                                                            ; Call fltmgr!FltpDoUnloadFilter
fffff880`013450a8 eba2 jmp fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload+0x9c (fffff880`0134504c)
                                                                            ; Go to end of function


fltmgr!FltpMiniFilterDriverUnload() 함수 동작을 정리해보면 다음과 같다.


1) 필터매니저가 관리하는 FLT_FRAME 중 가장 마지막에 생성된 Frame 의 FLT_FILTER 를 검사(Frame 1부터)
    - fltmgr!FltGlobals 전역 변수에서 Frame 에 대한 리스트(FLT_FRAME.Links)를 얻음
    - FLT_FRAME.RegisteredFilters.rList 에서 Frame 에 등록된 Filter 에 대한 리스트(FLT_FILTER.PrimaryLink)를 얻음

2) 언로드 요청된 모듈의 DriverObject 와 FLT_FILTER 의 내부 필드인 DriverObject 의 값이 일치하는지 확인
    - FLT_FILTER.DriverObject

3) 일치할 경우 해당 모듈에 대해 fltmgr!FltpDoUnloadFilter() 를 호출해주고, 다를 경우 마지막 Frame 까지 확인



결론적으로 필터매니저에 등록된 미니필터들은 필터매니저에서 로직상 하나의 Frame 리스트로 관리된다고 볼 수 있다.

하나의 리스트를 순차적으로 검사하며 언로드를 수행하기 때문에 앞 쪽 리스트의 DriverObject 정보가 잘못되면 뒷 쪽 리스트의 미니필터가 언로드되지 못할 가능성이 있다.


이제 마지막 과정만 남았다.

함수 분석 결과 Frame 리스트에는 Frame 0 에 등록된 MyDrv.sys 보다 Frame 1 에 등록된 SomeDrv.sys 가 앞 쪽에 위치하고 있다.
필터매니저가 SomeDrv.sys 에 대해 정말로 잘못된 DriverObject 를 가지고 있었는지만 확인하면 된다.


6. 필터매니저가 보관하고 있는 SomeDrv.sys 의 정보를 확인해보자.

kd> !fltkd.frames

Frame List: fffff880013302c0
FLTP_FRAME: fffffa80039e5010 "Frame 1" "429998.99 to 429999.280700"
FLT_FILTER: fffffa8006dcc960"SomeDrv" "[NoName]"
FLTP_FRAME: fffffa8001b2aac0 "Frame 0" "0 to 429998.99"
FLT_FILTER: fffffa800290d900 "MyDrv" "326020"
FLT_INSTANCE: fffffa80031b4330 "MyDrv Instance" "326020"
FLT_INSTANCE: fffffa800699d170 "MyDrv Instance" "326020"
FLT_INSTANCE: fffffa8003658b40 "MyDrv Instance" "326020"


kd> dt _FLT_FILTER fffffa8006dcc960
fltmgr!_FLT_FILTER
    +0x000 Base : _FLT_OBJECT
    +0x020 Frame : 0xfffffa80`039e5010 _FLTP_FRAME
    +0x028 Name : _UNICODE_STRING "SomeDrv"
    +0x038 DefaultAltitude : _UNICODE_STRING ""
    +0x048 Flags : 2 ( FLTFL_FILTERING_INITIATED )
    +0x050 DriverObject : 0xfffffa80`03673c80 _DRIVER_OBJECT
    ... ...


kd> !drvobj 0xfffffa80`03673c80
Driver object (fffffa8003673c80) is for:
    \Driver\MyDrv
Driver Extension List: (id , addr)

Device Object list:
fffffa8002e8f550



역시, 필터매니저가 어떤 이유로 SomeDrv.sys 의 Filter Object 에 SomeDrv.sys 의 DriverObject 가 아닌 MyDrv.sys 의 DriverObject 를 설정해 놓았다.

결국 MyDrv.sys 를 StopService() 했을 때 필터매니저의 fltmgr!FltpDoUnloadFilter() 에서 언로드를 요청한 MyDrv.sys 가 아닌 SomeDrv.sys 를 언로드한 것이 원인이었다. OTL

언로드 과정 중 4)번 fltmgr!FltpDoUnloadFilter() 부터 잘못되버려 MyDrv.sys 의 언로드 함수인 MyDrv!MiniFilterUnload() 는 호출조차 되지 못한 것이다.


※ 이 필터매니저(fltmgr.sys) 버그는 Microsoft 에 Report 했고 최신 필터매니저 버전에서 fix 되었다.

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