覆盖GNU C库中调试glibc函数

astrotycoon 2013-08-17

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一种调试 glibc 函数的好方法是用您自己的版本覆盖所关注的函数。在没有 root 许可权和不必重新编译 libc 源代码的情况下就可以完成这个任务。想象一下编写您自己的 open() 版本该有多激动啊！

如果您没有应用程序的源代码并且由于 C 的 GNU 库（glibc）函数正将某些错误信息返回给该应用程序而使它失败，那么您该怎么办？因为 glibc 是开放源码，所以您当然可以获得其源代码、对它进行更改、重新构建和安装。然而，这不适合那些胆怯的人，因为虽然 API 有很好的文档说明，但 GNU C 库的内部组织却没有。查找正确的函数原型只是众多挑战中的第一个。它还是一个很大的包，所以第一次编译时，它将花一些时间（glibc 2.2.2 有 8552 个文件和 1775440 行代码，包括注释）。

更好的方法
比重新构建 glibc 更好的方法是选择性地覆盖一个函数。许多现代的 Unix 都支持预装入用户定义库这一概念。这些库可以是完整的替代（即，glibc 的专用版本）也可以是子集 — 甚至是一个函数。首先，通过设置 LD_LIBRARY_PATH 来包含库的专用版本，您可以使用 glibc 的专用版本。可通过使用 LD_PRELOAD 环境值来使用您编写的库例程的子集。LD_LIBRARY_PATH 和 LD_PRELOAD 都是由动态 ELF 链接器／装入器控制的。它使用第一个匹配来满足任何符号名。通过预装入您自己的库或函数版本，您“短路”了正常路径，这样就允许您覆盖它。

这里是一个示例 makefile，它覆盖 glibc 函数 setresgid()：
覆盖 setresgid() 的 Makefile

    #
    # Makefile
    #

all: libs setresgid-tester

    #
    # Make a shared Library
    #
    libs: libfuncs.c
    gcc -shared -Wl,-soname,libfuncs.so.1 -o libfuncs.so.1.0 libfuncs.c
    ln -s libfuncs.so.1.0 libfuncs.so.1
    ln -s libfuncs.so.1 libfuncs.so

    #
    # Here is a program that calls setresgid() for testing
    #
    setresgid-tester: setresgid-tester.c
    gcc -o setresgid-tester setresgid-tester.c

文件 libfuncs.c 包含我的 setresgid() 专用版本。实现它以支持与原始 setresgid() 相同的参数数目时要小心，并在其它方面完成与原始 setresgid() 相同的操作，尽管我的版本欺骗该应用程序并始终返回 0。

关注的第二个文件是 setresgid-tester.c。它通过调用 setresgid() 试验新函数。

这是动态库的源代码：
替换库

    /*
    Put all the functions you want to override here
    */
    #include
    #include
    #include

int errno;

    int
    setresgid(rgid, egid, sgid)
    gid_t rgid,egid,sgid;
    {
    errno=1;
    printf("It me the shim, Hi there!
    ");
    return(0);

}

您还需要一个简单方法来测试您的 setresgid() 专用版本。可以使用 strace 或 ltrace 来监视进程运行。这是普通测试示例的源代码：
普通测试示例

    /*
    setresgid() system/library call tester
    */
    #include
    #include
    main(){
    setresgid(0,0,0);
    }

现在，编译该库，设置 LD_PRELOAD shell 变量，然后运行测试应用程序。您可能还需要设置 LD_LIBRARY_PATH。
运行测试应用程序

    eXPort LD_PRELOAD=libfuncs.so
    export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
    ./setresgid-tester
    It's me the shim, Hi there!

还可以通过使用 ldd 列出动态链接库来确认是否正在使用专用库：
确认专用库的使用

    [jay@prion ld_preload]$ ldd setresgid-tester
    libfuncs.so => libfuncs.so (0x40018000)
    libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40022000)
    /lib/ld-Linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

    结束语
    编写 GNU C 库函数的专用版本是调试系统问题或进行快速修正的好方法。使用 LD_PRELOAD shell 变量，可以选择性地用您自己的专用版本来覆盖系统 C 库函数。这种技术可用于 linux 和 Solaris 环境。
    关于作者
    Jay Allen 是 IBM linux for Service Providers Lab（LSPL）的程序员。可以通过 jaydallen@us.ibm.com 与 Jay 联系