Libco Hook 机制浅析

Libco Hook 机制浅析

之前的文章里我们提到过 Libco 有一套 Hook 机制,可以通过协程的让出(yield)原语将系统的阻塞系统调用改造为非阻塞的,这篇文章我们将深入解析 Hook 机制到底是怎么运作的

Hook 机制的核心有两点

  • 提供自己的实现覆盖标准库(libc.so)的实现
  • 在自己实现的代码里要有办法能够调用标准库的实现

也就是说,我们提供的实现其实是标准库实现的 wrapper

为了搞明白 Hook 机制,我们首先要了解 Linux 动态库究竟是怎么运作的

动态库的加载和符号表

动态库是在运行时链接的,这个工作是由动态链接器来完成的(Linux 下是 /lib/ld-linux.so.2 ),主要涉及到的步骤有

  • 搜索可执行文件依赖的所有动态库,并将它们加载到进程的虚拟地址空间中
  • 做符号解析和重定位
    • 动态库的符号会被加到全局符号表里
  • 执行共享对象的初始化代码

如果可执行文件依赖的多个动态库定义了同一个符号时,以先加载的动态库为准,那么如果想要覆盖掉动态库 A 里的符号,最简单的做法就是让我们的库在动态库 A 之前加载,通常使用环境变量 LD_PRELOAD 来实现这点

  • LD_PRELOAD 中列出的动态库会在所有其他动态库之前加载,包括 libc.so
  • 如果我们想要提供自己的 malloc 实现,只需要在自己的动态库里实现 malloc,然后将它加入 LD_PRELOAD 中,这样就会覆盖掉标准库的 malloc 实现

命令 LD_DEBUG=files ./a.out 可以查看动态库的加载顺序和初始化顺序

dlsym

解决了第一个问题,那么剩下的问题就是如何在我们的实现里调用标准库实现了,直接用函数名调用肯定是不行的,那么我们能想到的办法就是能否给标准库的实现改一个名字呢?

为了实现这点,我们需要用到 dlsym 函数, 它的函数原型为

void *dlsym(void *restrict handle, const char *restrict symbol);

dlsym 的原意是用来获得动态加载进来的动态库中的接口(Linux 中的动态库不仅可以在程序启动时加载,还可以在程序运行过程中加载和卸载),其中 handle 是动态库的句柄,symbol 是要搜索的符号

此外,dlsym 还支持两个伪 handle

  • RTLD_DEFAULT
    • 按默认搜索顺序搜索第一次出现的 symbol,搜索范围包含全局符号表里的所有符号
      • 程序可执行文件本身的符号
      • 动态链接器加载的动态库中的符号
      • 如果用 dlopen 加载动态库时,指定了 RTLD_GLOBAL选项,那么它的符号也会出现在全局符号表里
  • RTLD_NEXT
    • 从当前可执行文件或动态库开始,搜索下一次出现的 symbol
      • 搜索顺序依赖于动态链接库的加载顺序
      • 假设动态链接库的加载顺序是 A -> B -> C -> D,在动态库 B 里调这个接口搜索 symbol1,就会依次去 C 和 D 中搜索 symbol1,返回先找到的 symbol1 地址

利用 RTLD_NEXT 就可以实现我们想要的功能,假设说我们用 LD_PRELOAD 覆盖了标准库 malloc 实现,就可以通过 dlsym 拿到标准库的 malloc 地址(前提是在 libc.so 之前没有其他库定义了 malloc),给它的函数指针起一个其他的名字,就可以在我们的实现里调用标准库 malloc 了

可以看到 Libco 里就是用这种方法拿到所有标准库实现的函数指针

typedef ssize_t (*read_pfn_t)(int fildes, void *buf, size_t nbyte);
static read_pfn_t g_sys_read_func = (read_pfn_t)dlsym(RTLD_NEXT, "read");
    原文作者:路过的摸鱼侠
    原文地址: https://www.cnblogs.com/ljx-null/p/16208502.html
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