使用hotfix技术来HOOK任意位置代码的手艺

一时失言乱红尘 2023-07-18 09:19 15阅读 0赞

假设一个内核函数，test，如下：

void test()
    { 
    	condition = update_something();
    	if (condition == 1) { 
    		M1();
    	} else { 
    		return;
    	}
    }

现在需要统计在test中进入M1函数的次数，怎么办？

很简单，使用kpatch技术即可，或者，使用kprobe技术，亦可。但这些成熟的技术没有可玩性，它们属于工程的范畴，而不属于手艺。说白了，就是对于手艺人而言，kpatch，kprobe这种技术，没意思。

这里介绍一种有意思的方法，当然，这只是对于工人而不是对于经理来说的。

要点如下：

*  单独分配一段足够大且可执行的内存p，将test函数整体拷贝过去。
 *  将原始test的开头5个字节替换成 ***32位相对跳转指令*** ，即 ***0xe9 $rel\_offset*** 。
 *  在p中找到需要插入统计计数的位置，增加下面的7个字节指令 ***asm (“incl 0xffffffff81977890” ::: );***

> 0xffffffff81977890这个地址是内核中panic\_on\_oops变量的地址。

如果真的试着这样做了，发现绝大多数情况下，这是不行的，哪里错了呢？这里有两个问题需要注意：

1.  ***如何分配一段足够的内存来承载拷贝过来的test函数的指令？***
2.  ***处理拷贝后的函数内相对偏移变更。***

这两点其实很好理解。

首先，我们要明白，为了修改原始函数的前5个字节为相对跳转，新内存必须和原始函数test之间的间隔在s32类型可以表示的范围以内，也就是前后2G总共4G的范围。这一点，我们以do\_fork为例：

0xffffffff81073840 <do_fork>:   nopl   0x0(%rax,%rax,1) [FTRACE NOP]
    0xffffffff81073845 <do_fork+5>: push   %rbp

可以发现，只有5个字节的空间。

所以，我们的新内存的位置必须确保在test前后2G的范围内。

显然，kmalloc很难满足这个需求，我们不妨换个思路，直接借用一个模块中的stub函数。但是考虑到模块中的stub函数可能大小并不够，所以我们采用属性定义其按照足够的大小对齐：

void test_stub1(void) __attribute__ ((aligned (1024)));
    void test_stub2(void) __attribute__ ((aligned (1024)));
    void test_stub1(void)
    { 
    	printk("yes\n");
    }
    void test_stub2(void)
    { 
    	printk("yes yes\n");
    }

这样，test\_stub1就有1024个字节可用了，一般的函数，足够了。我们只需要用test来覆盖这个test\_stub1就可以了。通常情况下，模块中的函数是在0xffffffff00000000以上的，这个和内核函数处在相对跳转可以够得到的范围内。

此外，当我们在原始函数内部插入了inc指令后，会改变拷贝后的函数的相对偏移，甚至将原始函数指令拷贝到新的地方，也会改变原有的相对偏移，这个不得不察。

所以，必须扫描所有的拷贝后指令，修改其相对跳转偏移：

*  函数内的相对偏移需改改变7个指令的增量。
 *  函数外的相对偏移在7个指令增量的前提额外需要改变p - test的增量。

采用这个方法插入一些统计计数，比如系统中半连接数量的统计计数，对于工人们来讲，还是很有意思的。

--------------------

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。