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Linux 커널은 일반적으로 사용자 공간(user space)에서 동작하는 프로그램을 직접 실행하지 않는다. 그런데 커널 모듈이나 커널 코드에서 특정 시점에 로그를 외부로 전송하거나 오류 발생 시 복구 스크립트를 호출하는 등, 사용자 공간 프로그램을 실행해야 하는 경우가 있다. 이런 용도로 커널은 call_usermodehelper()라는 API를 제공한다. 이 글에서는 call_usermodehelper()의 기본 개념과 사용법을 알아본다.

call_usermodehelper()란?

call_usermodehelper()는 커널 코드에서 사용자 공간의 프로그램을 실행할 수 있게 해주는 함수다. 커널이 명시적으로 지정한 바이너리와 인자, 환경 변수를 가지고 사용자 공간 프로그램을 실행한다.

int call_usermodehelper(const char *path, char **argv, char **envp, int wait);

각 매개변수는 다음과 같다.

매개변수	설명
path	실행할 사용자 공간 바이너리의 경로 (예: /bin/echo)
argv	실행 인자 배열 (argv[0]은 프로그램 이름)
envp	환경 변수 배열
wait	실행 방식 플래그 (UMH_NO_WAIT, UMH_WAIT_PROC 등)

주요 사용 방식

wait 플래그

플래그	값	설명
UMH_NO_WAIT	0x00	대기하지 않고 즉시 반환
UMH_WAIT_EXEC	0x01	자식 프로세스가 execve() 호출할 때까지만 대기
UMH_WAIT_PROC	0x02	자식 프로세스 종료 시까지 대기
UMH_KILLABLE	0x04	대기 중 kill 가능하도록 함

가장 많이 쓰는 옵션은 자식 프로세스의 종료(및 반환값)까지 확인하는 UMH_WAIT_PROC이다.

예제: echo 실행

커널 모듈에서 /bin/echo hello kernel 명령을 실행하는 예제다.

커널 모듈 예제 코드

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kmod.h>

static int __init my_module_init(void)
{
    char *argv[] = { "/bin/echo", "hello kernel", NULL };
    char *envp[] = { "HOME=/", "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin", NULL };

    int ret = call_usermodehelper(argv[0], argv, envp, UMH_WAIT_PROC);

    printk(KERN_INFO "call_usermodehelper returned: %d\n", ret);
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Module exit.\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("call_usermodehelper Example");
MODULE_AUTHOR("YourName");

Makefile 예제

obj-m += call_helper.o

all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

빌드 및 실행

make
sudo insmod call_helper.ko
dmesg | tail

결과

hello kernel
call_usermodehelper returned: 0

call_usermodehelper_setup / exec 방식

사용자 공간 프로세스를 더 세밀하게 컨트롤하려면 call_usermodehelper_setup()과 call_usermodehelper_exec()를 나눠서 사용할 수도 있다.

struct subprocess_info *call_usermodehelper_setup(const char *path, char **argv,
    char **envp, gfp_t gfp_mask,
    int (*init)(struct subprocess_info *info, struct cred *new),
    void (*cleanup)(struct subprocess_info *), void *data);

int call_usermodehelper_exec(struct subprocess_info *info, int wait);

예제: call_usermodehelper_setup 사용

#include <linux/module.h>
#include <linux/kmod.h>

static int __init mod_init(void)
{
    struct subprocess_info *info;
    char *argv[] = { "/usr/bin/logger", "Hello from kernel", NULL };
    char *envp[] = { "HOME=/", "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin", NULL };

    info = call_usermodehelper_setup(argv[0], argv, envp, GFP_ATOMIC, NULL, NULL, NULL);
    if (!info)
        return -ENOMEM;

    return call_usermodehelper_exec(info, UMH_WAIT_PROC);
}

static void __exit mod_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Exiting module.\n");
}

module_init(mod_init);
module_exit(mod_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

call_usermodehelper 작동 흐름

커널 공간 (Kernel)
   |
   | call_usermodehelper()
   v
subprocess_info 구조체 (exec path, argv, envp 등)
   |
   | fork() + execve()
   v
사용자 공간 프로그램

주의사항

• 실행 파일 경로: /bin/echo 같은 명령어는 경로를 정확히 지정해야 하며, PATH 환경 변수는 명시적으로 넘겨줘야 한다.
• 커널 로그 출력: printk() 메시지는 dmesg에 기록되지만, 실행된 사용자 공간 프로그램의 출력은 별도로 잡히지 않는다. 로그를 남기려면 logger 명령이나 /dev/kmsg에 쓰는 방식이 필요하다.
• 사용자 공간 의존성: 대상 프로그램이 없어도 커널 모듈 자체는 로드되지만 실행 시 실패한다. BusyBox 환경 등에서는 경로가 다를 수 있으므로 존재 여부를 미리 확인해야 한다.
• 권한: root 권한으로 동작하므로 신중히 써야 하고, 외부 입력값으로 실행 경로나 인자를 구성하는 것은 명령 주입(command injection) 위험이 있어 피해야 한다.

예제: 스크립트 실행

/usr/local/bin/myhook.sh 실행

char *argv[] = { "/usr/local/bin/myhook.sh", "arg1", "arg2", NULL };
char *envp[] = { "HOME=/", "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin", NULL };
int ret = call_usermodehelper(argv[0], argv, envp, UMH_WAIT_PROC);

스크립트 쪽은 다음과 같이 인자를 받아 로그를 남기도록 작성할 수 있다. 실행 전 chmod +x로 실행 권한을 부여해야 한다.

#!/bin/bash
echo "call_usermodehelper called with $1 and $2" >> /tmp/kernel.log

디버깅 방법

dmesg로 커널 로그를 확인하고, 실행이 안 된다면 strace로 execve 자체가 호출되는지, 대상 바이너리 경로가 맞는지부터 점검한다.

dmesg | tail -n 50
strace -e execve /bin/echo hello

사용자 공간에 로그를 남기고 싶다면 실행 프로그램을 logger로 바꿔서 syslog로 흘려보내는 방법도 있다.

char *argv[] = { "/usr/bin/logger", "Kernel event happened", NULL };

보안 고려사항

• 입력 값 검증: 사용자 입력을 그대로 실행 경로나 인자에 넣지 않는다.
• 실행 대상 제한: root 권한으로 실행되므로 신뢰된 프로그램만 호출한다.
• SELinux / AppArmor: 정책으로 사용자 공간 실행을 추가로 제한할 수 있다.

참고 사이트

• Linux Kernel Documentation – usermodehelper
• Linux source code – umh.c