调试LD_PRELOAD注入的代码

    LD_PRELOAD提供了平民化的注入方式固然方便，同时也有不便：注入库出错后调试比较困难。我琢磨了几天找到了可行的调试方法，当然未必是最有效的办法。抛出陋文，希望引来美玉~

    首先，写一段代码作为普通的动态库，公开接口，供人调用，如下：

//true.c
int fake(const char* s1,const char* s2)
{return 0;
}
gcc -g3 -O0 -o libtrue.so true.c -fPIC -shared
echo "/root/Desktop">>/etc/ld.so.conf
ldconfig

这差不多是个空函数。

    下面是LD_PRELOAD将要注入的代码：

//fake.c
#include <string.h>
#include <stdio.h>int fake(const char* s1,const char* s2)
{printf("s1:%s-s2:%s\n",s1,s2);while(1)sleep(1);return 0;
} 
Makefile
all:
gcc -g3 -O0 -fPIC -shared -Wa,-adlhn -c fake.c -fno-builtin-strcmp > fake.cod
gcc -g3 -O0 -fPIC -shared -o fake.so fake.o -Wl,-Map,Sym.map

fake.c除了生成调试信息以外，同时生成符号映射文件，why？

    先不解释为什么，先来看下Sym.map中有什么：

.init           0x0000000000000498       0x18*(.init).init          0x0000000000000498        0x9 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crti.o0x0000000000000498                _init.init          0x00000000000004a1        0x5 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/crtbeginS.o.init          0x00000000000004a6        0x5 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/crtendS.o.init          0x00000000000004ab        0x5 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crtn.o.plt            0x00000000000004b0       0x40*(.plt).plt           0x00000000000004b0       0x40 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crti.o*(.iplt).text           0x00000000000004f0      0x148*(.text.unlikely .text.*_unlikely)*(.text .stub .text.* .gnu.linkonce.t.*).text          0x00000000000004f0       0x17 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crti.o*fill*         0x0000000000000507        0x9 90909090.text          0x0000000000000510       0xaa /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/crtbeginS.o*fill*         0x00000000000005ba        0x2 90909090.text          0x00000000000005bc       0x40 fake.o0x00000000000005bc                fake*fill*         0x00000000000005fc        0x4 90909090.text          0x0000000000000600       0x36 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/crtendS.o*fill*         0x0000000000000636        0x2 90909090.text          0x0000000000000638        0x0 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crtn.o*(.gnu.warning).fini           0x0000000000000638        0xe*(.fini).fini          0x0000000000000638        0x4 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crti.o0x0000000000000638                _fini.fini          0x000000000000063c        0x5 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/crtbeginS.o.fini          0x0000000000000641        0x5 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.7/../../../../lib64/crtn.o0x0000000000000646                PROVIDE (__etext, .)0x0000000000000646                PROVIDE (_etext, .)0x0000000000000646                PROVIDE (etext, .)

这里仅截取了Sym.map代码段。代码段中有.init节.text节.fini节。每节中又由诺干.o文件组成，如crt运行时库相关的crti.o以及fake.c编译后生成的fake.o。编译器将源码编译为.o中间文件后，还需要把所有的中间文件按相同的页面属性连接到一起，并分配链接地址(关于编译连接的详细介绍可以参看<程序员的自我修养>)。sym.map文件显示了链接时，各个.o文件在整个fake.so文件中的偏移：如fake.o在文件中的偏移是0x5bc

    现在说明一下需要sym.map的原因：因为fake.so是动态库，程序运行时，加载到内存中的位置不固定。因为他的不固定性，所以很难下断点或者反汇编。但是，程序运行起来后，可以通过cat /proc/pidnum/maps查看进程内存加载的情况，并获得fake.so加载的基址。有了基址，加上偏移，就可以确定fake.c提供的代码在进程空间中的具体地址：

    图中显示fake.so被加载到地址7ffff7deb000-7ffff7dee000，其中7ffff7deb000是基址。加上前面sym.map显示的偏移，现在可以预知fake提供的函数在地址7ffff7deb5bc处。

    继续往下，有了动态库，还要有测试文件调用动态库接口：

//test.c
#include <string.h>
#include <unistd.h>extern int fake(const char* s1,const char* s2);int main()
{if(fake("1","2") == 0){printf("nothing\n");}return 0;
}
gcc -o test test.c
strip --strip-all test

为了比较真实的模拟由他人发布的程序的环境，对于test.c不仅不生成调试信息，同时还剥离符号表。
下面开始注入并启动调试。

export LD_PRELOAD=/root/Desktop/fake.so
gdb test

由于没有调试信息，gdb找不到main函数，因此无法在main函数下断点，直接导致start后程序跑飞了：

(gdb) start 
Function "main" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) nStarting program: /root/Desktop/test 
s1:1-s2:2

好吧，目前只能重新调试它，并尝试找到程序从哪开始的：

[root@localhost Desktop]# gdb test
(gdb) info files 
Symbols from "/root/Desktop/test".
Local exec file:
`/root/Desktop/test', file type elf64-x86-64.
Entry point: 0x400520

这样就得到了程序的入口，并于此下断点然后start运行,程序在0x400520处停下：

(gdb) b *0x400520
Breakpoint 1 at 0x400520
(gdb) start 
Function "main" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) nStarting program: /root/Desktop/test Breakpoint 1, 0x0000000000400520 in ?? ()
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.12-1.132.el6_5.3.x86_64
(gdb) 

这时，进程的依赖的各个动态库也业已完成加载，可以查看内存加载情况：

[root@localhost ~]# ps x|grep  test
4352 pts/8    S+     0:00 gdb test
4381 pts/8    T      0:00 /root/Desktop/test
[root@localhost ~]# cat /proc/4381/maps 
00400000-00401000 r-xp 00000000 fd:00 131451                             /root/Desktop/test
00600000-00601000 rw-p 00000000 fd:00 131451                             /root/Desktop/test
3326400000-3326420000 r-xp 00000000 fd:00 75830                          /lib64/ld-2.12.so
332661f000-3326620000 r--p 0001f000 fd:00 75830                          /lib64/ld-2.12.so
3326620000-3326621000 rw-p 00020000 fd:00 75830                          /lib64/ld-2.12.so
3326621000-3326622000 rw-p 00000000 00:00 0 
3326c00000-3326d8b000 r-xp 00000000 fd:00 75831                          /lib64/libc-2.12.so
3326d8b000-3326f8a000 ---p 0018b000 fd:00 75831                          /lib64/libc-2.12.so
3326f8a000-3326f8e000 r--p 0018a000 fd:00 75831                          /lib64/libc-2.12.so
3326f8e000-3326f8f000 rw-p 0018e000 fd:00 75831                          /lib64/libc-2.12.so
3326f8f000-3326f94000 rw-p 00000000 00:00 0 
7ffff7bea000-7ffff7bed000 rw-p 00000000 00:00 0 
7ffff7bed000-7ffff7bee000 r-xp 00000000 fd:00 136044                     /root/Desktop/libtrue.so
7ffff7bee000-7ffff7ded000 ---p 00001000 fd:00 136044                     /root/Desktop/libtrue.so
7ffff7ded000-7ffff7dee000 rw-p 00000000 fd:00 136044                     /root/Desktop/libtrue.so
7ffff7dfc000-7ffff7dfd000 r-xp 00000000 fd:00 136014                     /root/Desktop/fake.so
7ffff7dfd000-7ffff7ffc000 ---p 00001000 fd:00 136014                     /root/Desktop/fake.so
7ffff7ffc000-7ffff7ffd000 rw-p 00000000 fd:00 136014                     /root/Desktop/fake.so
7ffff7ffd000-7ffff7ffe000 rw-p 00000000 00:00 0 
7ffff7ffe000-7ffff7fff000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
7ffffffea000-7ffffffff000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

嗯，fake.so在7ffff7dfc000，fake.o应该位于7ffff7dfc5bc处了。另外也可以看到，被LD_PRELOAD覆盖的libtrue.so被加载到7ffff7bed000处

可以直接在这个位置下断，当然不放心的话，可以用objdump查看test的反汇编：

[root@localhost Desktop]# objdump -d test
Disassembly of section .plt:
00000000004004d8 <fake@plt-0x10>:
4004d8:    ff 35 d2 04 20 00        pushq  0x2004d2(%rip)        # 6009b0 <_fini+0x2002a8>
4004de:    ff 25 d4 04 20 00        jmpq   *0x2004d4(%rip)        # 6009b8 <_fini+0x2002b0>
4004e4:    0f 1f 40 00              nopl   0x0(%rax)
00000000004004e8 <fake@plt>:
4004e8:    ff 25 d2 04 20 00        jmpq   *0x2004d2(%rip)        # 6009c0 <_fini+0x2002b8>
4004ee:    68 00 00 00 00           pushq  $0x0
4004f3:    e9 e0 ff ff ff           jmpq   4004d8 <_init+0x18>
...
0000000000400520 <.text>:
400520:    31 ed                    xor    %ebp,%ebp
400522:    49 89 d1                 mov    %rdx,%r9
400525:    5e                       pop    %rsi
400526:    48 89 e2                 mov    %rsp,%rdx
400529:    48 83 e4 f0              and    $0xfffffffffffffff0,%rsp
40052d:    50                       push   %rax
40052e:    54                       push   %rsp
40052f:    49 c7 c0 30 06 40 00     mov    $0x400630,%r8
400536:    48 c7 c1 40 06 40 00     mov    $0x400640,%rcx
40053d:    48 c7 c7 04 06 40 00     mov    $0x400604,%rdi
400544:    e8 bf ff ff ff           callq  400508 <__libc_start_main@plt>

其中

00000000004004e8 <fake@plt>:4004e8:    ff 25 d2 04 20 00        jmpq   *0x2004d2(%rip)        # 6009c0 <_fini+0x2002b8>4004ee:    68 00 00 00 00           pushq  $0x04004f3:    e9 e0 ff ff ff           jmpq   4004d8 <_init+0x18>

是test向fake.so中导出的函数跳转的地址，可以在此处也下个断点。

======================================================================

附注，测试这段代码时，我已经关闭了随机地址加载所以objdump -d输出的连接地址和test加载地址相同，都是0x400520。关闭随机地址加载的方法如下：

[root@localhost ~]# echo 0>/proc/sys/kernel/randomize_va_space 

======================================================================

(gdb) b *0x04004e8
Breakpoint 2 at 0x4004e8
(gdb) b *0x7ffff7dfc5bc
Breakpoint 3 at 0x7ffff7dfc5bc: file fake.c, line 5.
(gdb) 

继续运行，程序在0x4004e8出停下后反汇编看看，然后继续运行到fake.so中

(gdb) c
Continuing.Breakpoint 2, 0x00000000004004e8 in fake@plt ()
(gdb) x /32i $pc
=> 0x4004e8 <fake@plt>:	jmpq   *0x2004d2(%rip)        # 0x6009c0 <fake@got.plt>0x4004ee <fake@plt+6>:	pushq  $0x00x4004f3 <fake@plt+11>:	jmpq   0x4004d8

(gdb) c
Continuing.Breakpoint 3, fake (s1=0x3326621188 "", s2=0x332640e9f0 "UH\211\345AWAVAUATE1\344S1\333H\203\354HH\307E\250")at fake.c:5
5	{
(gdb) x /32i $pc
(gdb) x /32i $pc
=> 0x7ffff7dfc5bc <fake>:    push   %rbp
0x7ffff7dfc5bd <fake+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x7ffff7dfc5c0 <fake+4>:    sub    $0x10,%rsp
0x7ffff7dfc5c4 <fake+8>:    mov    %rdi,-0x8(%rbp)
0x7ffff7dfc5c8 <fake+12>:    mov    %rsi,-0x10(%rbp)
0x7ffff7dfc5cc <fake+16>:    lea    0x73(%rip),%rax        # 0x7ffff7dfc646
0x7ffff7dfc5d3 <fake+23>:    mov    -0x10(%rbp),%rdx
0x7ffff7dfc5d7 <fake+27>:    mov    -0x8(%rbp),%rcx
0x7ffff7dfc5db <fake+31>:    mov    %rcx,%rsi
0x7ffff7dfc5de <fake+34>:    mov    %rax,%rdi
0x7ffff7dfc5e1 <fake+37>:    mov    $0x0,%eax
0x7ffff7dfc5e6 <fake+42>:    callq  0x7ffff7dfc4c0 <printf@plt>
0x7ffff7dfc5eb <fake+47>:    mov    $0x1,%edi
0x7ffff7dfc5f0 <fake+52>:    mov    $0x0,%eax
0x7ffff7dfc5f5 <fake+57>:    callq  0x7ffff7dfc4e0 <sleep@plt>
0x7ffff7dfc5fa <fake+62>:    jmp    0x7ffff7dfc5eb <fake+47>

在这段反汇编代码中，我们看到了2个函数:printf/sleep,有点像fake.c中的代码了。

由于，fake.so是源码编译的，可以在此看到源码，并下断点：

  0x7ffff7dfc604 <__do_global_ctors_aux+4>:	push   %rbx
---Type <return> to continue, or q <return> to quit---q
Quit
(gdb) list
1	#include <string.h>
2	#include <stdio.h>
3	
4	int fake(const char* s1,const char* s2)
5	{
6		printf("s1:%s-s2:%s\n",s1,s2);
7		
8		while(1)
9				sleep(1);
10		return 0;
(gdb) b 8
Breakpoint 4 at 0x7ffff7dfc5eb: file fake.c, line 8.
(gdb) 

当然，还支持查看变量：

$2 = 0x40072a "1"
(gdb) p s2
$3 = 0x400728 "2"
(gdb) 

至此，调试LD_PRELOAD注入的so文件结束，3q

qq：562703006@qq.com