Перехват функций разделяемых библиотек

Перехват функций имеет ряд преимуществ:

• Вам не нужно искать объявление функции в коде библиотеки, такой, как libc (glibc (GNU C Library) - это реализация библиотеки языка C от проекта GNU, при этом кодовая база libc составляет едва ли не половину glibc) и изменять его. Серьезно, это очень неприятная техническая задача (во всяком случае, для меня!).
• Вам не нужно перекомпилировать библиотеку.

Теперь давайте рассмотрим перехват функции разделяемой библиотеки. Простейшая программа prog1.c, исходный код которой приведен ниже, сначала резервирует 10 байт из кучи, а затем освобождает их:

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
        int *p;
        printf("calling from main...\n");
        p=(int *)malloc(10);
        if(!p)
        {
                printf("Got allocation error...\n");
                exit(1);
        }
        printf("returning to main...\n");
        free(p);                           /* освобождение зарезервированной памяти */
        printf("freeing memory...\n");
        return 0;
}

Мы увидим следующий вывод после компиляции и запуска программы:

[root@workbenchsvr malloc_hook]# gcc -o prog1 prog1.c
[root@workbenchsvr malloc_hook]# ./prog1
calling from main...
returning to main...
freeing memory...
[root@workbenchsvr malloc_hook]#

Следующая программа, исходный код которой находится в файле prog2.c, содержит простейшую функцию перехвата для функции malloc():

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <dlfcn.h>                               /* заголовочный файл необходим для вызва dlsym() */

/* lcheck() - функция, необходимая для проверки на утечки памяти; ее код не приведен в данном листинге*/
void lcheck(void);
void* malloc(size_t size)
{
        static void* (*my_malloc)(size_t) = NULL;
        printf("inside shared object...\n");
        if (!my_malloc)
        my_malloc = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");  /* возвращает указатель на функцию malloc */
        void *p = my_malloc(size);               /* вызов malloc() с использованием указателя my_malloc */  
        printf("malloc(%d) = %p\n", size, p);
        lcheck();                                /* вызов функции do_your_stuff */
        printf("returning from shared object...\n");
        return p;
}
void lcheck(void)
{
        printf("displaying memory leaks...\n");
        /* выполнение необходимых действий */
}

Ход компиляции в выполнения выглядит следующим образом:

[root@workbenchsvr malloc_hook]# gcc -shared -ldl -fPIC prog2.c -o libprog2.so
[root@workbenchsvr malloc_hook]# LD_PRELOAD=/home/dibyendu/malloc_hook/libprog2.so ./prog1
calling from main...
inside shared object...
malloc(10) = 0x8191008
displaying memory leaks...
returning from shared object...
returning to main...
freeing memory...
[root@workbenchsvr malloc_hook]#

Приведенный выше метод перехвата функций разделяемых библиотек не будет корректно работать в том случае, если вы захотите перехватить саму функцию dlsym() или функции, содержащие вызов dlsym(). Есть ли возможность обойти это ограничение? Конечно, но вы не сможете использовать метод, разобранный ранее - проверьте сами. Во-первых, создайте разделяемую библиотеку из файлов file1.с и file2.c (приведенных ниже). После этого скомпилируйте программу при помощи команды gcc -rdynamic -o dl_prog1 dl_prog1.c -ldl. Да, вывод очевиден:

/* file1.c */
void file1(int *i)
{
        *i=100;
}

/* file2.c  */
void file2(int *i)
{
        *i=200;
}

Простейшая программа dl_prog1.c демонстрирует возможности функций dlopen() и dlsym(). Функции file1() и file2() описаны в файлах file1.c и file2.c.

#include<stdio.h>
#include<dlfcn.h>
#include<stdlib.h>

void file1(int *i);
void file2(int *i);
int main(void)
{
	void *handler;
	int (*fn) (int *);
	int x;
	char *error;
	handler = dlopen("/home/dibyendu/dlsym_hook/libfile.so", RTLD_LAZY);
	if (!handler)
	{
		 fprintf(stderr,"%s\n", dlerror());
		exit(1);
	}
	fn = dlsym(handler,"file1");     /* получение идентификатора при помощи dlsym() */
	if ((error = dlerror()) != NULL) /* проверка на наличие ошибок с помощью dlerror() */
	{
		 fprintf(stderr,"%s\n", error);
		exit(1);
	}
	(*fn)(&x);                            /* вызов функции file1() для получения значения x */
	printf("The value of x is %d\n", x);
	dlclose(handler);                 /* освобождение идентификатора */
	return 0;
}

Теперь попробуйте перехватить функцию dlsym(), в результате чего вы получите ошибку сегментирования из-за рекурсивных вызовов (функция dlsym() будет вызывать сама себя). Следующая программа dl_prog2.c является примером рекурсивного вызова dlsym(), который приводит к переполнению стека и ошибке сегментирования:

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <dlfcn.h>

void *dlsym(void *handle, const char *name)
{
        void *(*dlsym_fn)(void *, const char *)=NULL;
        printf("inside shared object::before dlsym()...\n");
        dlsym_fn=dlsym(RTLD_NEXT, "dlsym");                     /* функция будет вызывать себя снова и снова */
        printf("inside shared object::after dlsym()...\n");
        return (*dlsym_fn)(handle, name);
}

Вывод:

[root@workbenchsvr dlsym_hook]# gcc -shared -ldl -fPIC dl_prog2.c -o libdl_prog2.so
[root@workbenchsvr dlsym_hook]# LD_PRELOAD=/home/dibyendu/dlsym_hook/libdl_prog2.so ./dl_prog1
inside shared object::before dlsym()...
..................................................................
inside shared object::before dlsym()...
Segmentation fault
[root@workbenchsvr dlsym_hook]#

А программа dl_prog3.c является примером успешного перехвата функции dlsym():

#define __USE_GNU
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>

extern void *__libc_dlsym (void *, const char *);
void *dlsym(void *handle, const char *symbol)
{
        printf("Ha Ha...dlsym() Hooked\n");
        void* result = __libc_dlsym(handle, symbol); /* теперь библиотечная функция dlsym() будет корректно вызвана */
        return result;
}

Вывод:

[root@workbenchsvr dlsym_hook]# gcc -shared -ldl -fPIC dl_prog3.c -o libdl_prog3.so
[root@workbenchsvr dlsym_hook]# LD_PRELOAD=/home/dibyendu/dlsym_hook/libdl_prog3.so ./dl_prog1
Ha Ha...dlsym() Hooked
The value of x is 100
[root@workbenchsvr dlsym_hook]#

Мне удалось перехватить такие функции, как: getaddrinfo(), open() и другие, поэтому и вы можете перехватывать функции, которые пожелаете. При этом существует несколько ограничений:

• Остерегайтесь функций, которые вызывают dlsym(), когда вам необходимо вызывать __libc_dlsym (идентификатор, символ) в коде перехвата.
• Удостоверьтесь в том, что бит SUID не установлен, так как в этом случае использование переменной окружения LD_PRELOAD невозможно.
• Вызовы внутренних функций в рамках библиотеки формируются на этапе статической компоновки - например, если какая-нибудь функция в библиотеке libc вызывает getaddrinfo() или malloc(), то код перехвата из другой библиотеки не будет исполнен ни при каких обстоятельствах.