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當前位置 :| 主頁>Linux教程>內核研究> 用kprobes實現(xiàn)內核反射機制來源： 作者： 時間：2007-08-23 Tag： 點擊： 32  
前幾天在設計事件管理器時，我就在考慮磁盤滿的問題，磁盤滿是一個典型的系統(tǒng)事件，沒有什么好說的，問題是應該何時何地觸發(fā)它呢？如果由應用程序在操作文件時觸發(fā)，那將有很多地方需要修改，這不是我們期望的。如果能在一個地方統(tǒng)一處理，那就省事多了，說到統(tǒng)一處理，我們自然會想到修改glibc或者內核的代碼。

 

但修改glibc或者內核的代碼也非我所愿，對于這些標準的軟件包，除非是有BUG，否則我是不情愿去修改它們的，特別是加入這種專用功能，因為那讓以后的維護比較麻煩，升級不方便。最好的辦法就是不用修改代碼，而動態(tài)的改變某些函數(shù)的行為。

 

gcc有一個選項-finstrument-functions，它可以在函數(shù)調用前后注入指定代碼，利用這些注入的代碼來改變函數(shù)的行為，這是一個非常酷的特性，常用作高級的調試技巧。但我可不想給glibc中每一個函數(shù)調用都注入代碼，那可能會對性能造成嚴重的影響。

 

ELF文件都是由/lib/ld-linux.so.2加載的，ld-linux提供了一種PRELOAD機制，它用于優(yōu)先加載指定的共享庫，可以通過LD_PRELOAD環(huán)境變量或/etc/preload.conf配置文件來指定共享庫。這倒是一個不錯的方法，在PRELOAD的共享庫去實現(xiàn)部分文件操作函數(shù)，這樣就可以方便的為這些函數(shù)增加新功能了。

 

今天無意中發(fā)現(xiàn)了一種更酷的方法，原來內核提供了一種稱為kprobes的功能，利用它我們可以很容易實現(xiàn)反射機制，動態(tài)的修改某些函數(shù)的行為。下面是一個從linux-2.6.21/Documentation/kprobes.txt中抄出來的例子：

kretprobe-example.c

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/kprobes.h>

 

static const char *probed_func = "sys_open";

 

/* Return-probe handler: If the probed function fails, log the return value. */

static int ret_handler(struct kretprobe_instance *ri, struct pt_regs *regs)

{

    int retval = regs_return_value(regs);

    if (retval < 0) {

        printk("%s returns %d\n", probed_func, retval);

    }

    return 0;

}

 

static struct kretprobe my_kretprobe = {

    .handler = ret_handler,

    /* Probe up to 20 instances concurrently. */

    .maxactive = 20

};

 

static int __init kretprobe_init(void)

{

    int ret;

    my_kretprobe.kp.symbol_name = (char *)probed_func;

 

    if ((ret = register_kretprobe(&my_kretprobe)) < 0) {

        printk("register_kretprobe failed, returned %d\n", ret);

        return -1;

    }

    printk("Planted return probe at %p\n", my_kretprobe.kp.addr);

    return 0;

}

 

static void __exit kretprobe_exit(void)

{

    unregister_kretprobe(&my_kretprobe);

    printk("kretprobe unregistered\n");

    /* nmissed > 0 suggests that maxactive was set too low. */

    printk("Missed probing %d instances of %s\n",

        my_kretprobe.nmissed, probed_func);

}

 

module_init(kretprobe_init)

module_exit(kretprobe_exit)

MODULE_LICENSE("GPL");

 

 

Makefile

obj-m := kretprobe-example.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD := $(shell pwd)

 

default: 

    $(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules

clean:

    rm -f *.mod.c *.ko *.o

 

 

Make之后用inmod插入kretprobe-example.ko:

make;insmod kretprobe-example.ko

 

再用vim打開/var/log/messages，可以看到諸如：

May 29 20:35:49 lixj kernel: sys_open returns –2

之類的信息。

 

不過，遺憾的是它只支持下面幾個平臺，沒有ARM版本的實現(xiàn)，讓我白開心了一回。

- i386

- x86_64 (AMD-64, EM64T)

- ppc64

- ia64 (Does not support probes on instruction slot1.)

-          sparc64 (Return probes not yet implemented.)

 

更詳細的內容可以閱讀linux-2.6.21/Documentation/kprobes.txt。
作者聯(lián)系方式：李先靜 <xianjimli at hotmail dot com>

 

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