Kprobes 允许开发者在内核函数的开始,结束,及任意偏移位置插入代码, 监视内核函数的执行, 并收集参数, 返回值,及运行时间等数据.
概念
- 有2种: kprobes, kretprobes
- 通常使用内核模块来注册 Kprobes, 在模块的 init 代码注册action handler, exit 代码注销;
- register_kprobe 注册在那个内核函数位置注入, 以及要注入的代码块;
- unregister_kprobe 用来注销;
- 可以批量注册/注销 Kprobes;
有些特定的内核函数属于 blacklist, 是不允许插入代码的;
- 可以 probe 的函数列表
/sys/kernel/tracing/available_filter_functions; - 不可以 probe 的:
inline functions & /sys/kernel/debug/kprobes/blacklist
简单例子
一个简单的kernel 模块来注册/注销 Kprobes. 传入不同的参数, 可以注入到不同的kernel 代码位置.
文件名 mykprobe.c
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kprobes.h>
#define MAX_SYMBOL_LEN 64
static char symbol[MAX_SYMBOL_LEN] = "vfs_write";
module_param_string(symbol, symbol, sizeof(symbol), 0644);
/* For each probe you need to allocate a kprobe structure */
static struct kprobe kp = {
.symbol_name = symbol,
};
#if defined(CONFIG_X86_64)
#define arg0(pt_regs) ((pt_regs)->di)
#define arg1(pt_regs) ((pt_regs)->si)
#define arg2(pt_regs) ((pt_regs)->dx)
#define arg3(pt_regs) ((pt_regs)->cx)
#define arg4(pt_regs) ((pt_regs)->r8)
#define arg5(pt_regs) ((pt_regs)->r9)
#elif defined(CONFIG_ARM64)
#define arg0(pt_regs) ((pt_regs)->regs[0])
#define arg1(pt_regs) ((pt_regs)->regs[1])
#define arg2(pt_regs) ((pt_regs)->regs[2])
#define arg3(pt_regs) ((pt_regs)->regs[3])
#define arg4(pt_regs) ((pt_regs)->regs[4])
#define arg5(pt_regs) ((pt_regs)->regs[5])
#define arg6(pt_regs) ((pt_regs)->regs[6])
#define arg7(pt_regs) ((pt_regs)->regs[7])
#else
#error "Unsupported architecture"
#endif
/* kprobe pre_handler: called just before the probed instruction is executed */
static int __kprobes handler_pre(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
{
pr_info("<%s> p->addr = 0x%p, ip = %lx, flags = 0x%lx, count = %lu \n",
p->symbol_name, p->addr, regs->ip, regs->flags, arg2(regs));
/* A dump_stack() here will give a stack backtrace */
return 0;
}
/* kprobe post_handler: called after the probed instruction is executed */
static void __kprobes handler_post(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
unsigned long flags)
{
pr_info("<%s> p->addr = 0x%p, flags = 0x%lx\n",
p->symbol_name, p->addr, regs->flags);
}
static int __init kprobe_init(void)
{
int ret;
kp.pre_handler = handler_pre;
kp.post_handler = handler_post;
ret = register_kprobe(&kp);
if (ret < 0) {
pr_err("register_kprobe failed, returned %d\n", ret);
return ret;
}
pr_info("Planted kprobe at %p\n", kp.addr);
return 0;
}
static void __exit kprobe_exit(void)
{
unregister_kprobe(&kp);
pr_info("kprobe at %p unregistered\n", kp.addr);
}
module_init(kprobe_init)
module_exit(kprobe_exit)
MODULE_LICENSE("GPL");
同目录的 Makefile 文件:
obj-m += kprobe.o
tag ?= `uname -r`
KDIR := /lib/modules/${tag}/build/
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
编译并加载模块
$ make all
$ sudo insmod cprobe.ko
查看结果
$ tail -f -n 10 /var/log/syslog
Jul 12 11:46:18 supra kernel: [64756.049707] <vfs_write> p->addr = 0x000000007d821bae, flags = 0x293
Jul 12 11:46:18 supra kernel: [64756.049736] <vfs_write> p->addr = 0x000000007d821bae, ip = ffffffffafd7b621, flags = 0x293, count = 478
````
### 卸载模块
$ sudo rmmod kprobe
# kprobe 结构体定义
参见: https://github.com/torvalds/linux/blob/master/include/linux/kprobes.h#L60
struct kprobe {
struct hlist_node hlist;
struct list_head list;
unsigned long nmissed;
kprobe_opcode_t *addr;
const char *symbol_name;
unsigned int offset;
kprobe_pre_handler_t pre_handler;
kprobe_post_handler_t post_handler;
kprobe_opcode_t opcode;
struct arch_specific_insn ainsn;
u32 flags;
};
# 定义插入位置
1. 通过 `symbol_name`;
2. 通过 `addr`:
要么通过 `symbol_name` 要么通过 `addr`. 上面的例子中使用 `symbol_name`, 如果要替换成 `addr`, 方法如下:
1. 通过查找 `/proc/kallsyms` 定位地址:
cat /proc/kallsyms | grep vfs_write
ffffffffafd7b620 T vfs_write
```
- 替换结构体
.addr = ffffffffafd7b620
通过 (symbol_name | addr) + offset
.addr = ffffffffafd7b620,
.offset = 5,
how it works
如下图, 把指定位置处的指令替换成 trap(0x03), 然后引导到新构建的代码块, 里面包含 pre_handler, 原指令,post_handler.
其它