linux ptrace函数

linux ptrace函数【ptrace系统调用】功能描述:提供父进程观察和控制另一个进程执行的机制,同时提供查询和修改另一进程的核心影像与寄存器的能力。主要用于执行断点调试和系统调用跟踪。父进程可通过调用fork,接着指定所产生的子进程的PTRACE_TRACEME行为,最后使用exec等操作来初始化一个进程跟踪。可替代的做法是,父进程通过PTRACE_ATTACH请求跟踪一个现存进程的执行。当子进程

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【ptrace系统调用】

ptrace是 process trace 的缩写。
功能描述:
提供父进程观察和控制另一个进程执行的机制,同时提供查询和修改另一进程的核心影像与寄存器的能力。主要用于执行断点调试和系统调用跟踪。

父进程可通过调用fork,接着指定所产生的子进程的PTRACE_TRACEME行为,最后使用exec等操作来初始化一个进程跟踪。可替代的做法是,父进

程通过PTRACE_ATTACH请求跟踪一个现存进程的执行。

当子进程被跟踪时,每次接收到信号都会停止执行,即使不对信号进行处理(SIGKILL信号除外)。父进程下次执行wait调用时,会接收到核心的通告,

并可能检查和修改已停止的子进程。父进程使子进程继续执行,并有可能忽略接收到的信号。

用法:
#include <sys/ptrace.h>

long ptrace(enum __ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);

参数:
request:请求执行的行为,可能选择有

PTRACE_TRACEME //指示父进程跟踪某个子进程的执行。任何传给子进程的信号将导致其停止执行,同时父进程调用wait()时会得到通告。之后,子进程

调用exec()时,核心会给它传送SIGTRAP信号,在新程序开始执行前,给予父进程控制的机会。pid, addr, 和 data参数被忽略。

以上是唯一由子进程使用的请求,剩下部分将由父进程使用的请求。

PTRACE_PEEKTEXT, PTRACE_PEEKDATA //从子进程内存空间addr指向的位置读取一个字,并作为调用的结果返回。Linux内部对文本段和数据段不加区分,

所以目前这两个请求相等。data参数被忽略。
PTRACE_PEEKUSR //从子进程的用户区addr指向的位置读取一个字,并作为调用的结果返回。
PTRACE_POKETEXT, PTRACE_POKEDATA //将data指向的字拷贝到子进程内存空间由addr指向的位置。
PTRACE_POKEUSR //将data指向的字拷贝到子进程用户区由addr指向的位置。
PTRACE_GETREGS, PTRACE_GETFPREGS //将子进程通用和浮点寄存器的值拷贝到父进程内由data指向的位置。addr参数被忽略。
PTRACE_GETSIGINFO //获取导致子进程停止执行的信号信息,并将其存放在父进程内由data指向的位置。addr参数被忽略。
PTRACE_SETREGS, PTRACE_SETFPREGS //从父进程内将data指向的数据拷贝到子进程的通用和浮点寄存器。addr参数被忽略。
PTRACE_SETSIGINFO //将父进程内由data指向的数据作为siginfo_t结构体拷贝到子进程。addr参数被忽略。
PTRACE_SETOPTIONS //将父进程内由data指向的值设定为ptrace选项,data作为位掩码来解释,由下面的标志指定
PTRACE_O_TRACESYSGOOD //当转发syscall陷阱(traps)时,在信号编码中设置位7,即第一个字节的最高位。例如:SIGTRAP | 0x80。这有利于追踪者

识别一般的陷阱和那些由syscall引起的陷阱。

PTRACE_O_TRACEFORK //通过 (SIGTRAP | PTRACE_EVENT_FORK << 8) 使子进程下次调用fork()时停止其执行,并自动跟踪开始执行时就已设置SIGSTOP

信号的新进程。新进程的PID可以通过PTRACE_GETEVENTMSG获取。
PTRACE_O_TRACEVFORK //通过 (SIGTRAP | PTRACE_EVENT_VFORK << 8) 使子进程下次调用vfork()时停止其执行,并自动跟踪开始执行时就已设置SIGSTOP

信号的新进程。新进程的PID可以通过PTRACE_GETEVENTMSG获取。
PTRACE_O_TRACECLONE //通过 (SIGTRAP | PTRACE_EVENT_CLONE << 8) 使子进程下次调用clone()时停止其执行,并自动跟踪开始执行时就已设置SIGSTOP

信号的新进程。新进程的PID可以通过PTRACE_GETEVENTMSG获取。

PTRACE_O_TRACEEXEC //通过 (IGTRAP | PTRACE_EVENT_EXEC << 8) 使子进程下次调用exec()时停止其执行。

PTRACE_O_TRACEVFORKDONE //通过 (SIGTRAP | PTRACE_EVENT_VFORK_DONE << 8) 使子进程下次调用exec()并完成时停止其执行。

PTRACE_O_TRACEEXIT //通过 (SIGTRAP | PTRACE_EVENT_EXIT << 8) 使子进程退出时停止其执行。子进程的退出状态可通过PTRACE_GETEVENTMSG

PTRACE_GETEVENTMSG //获取刚发生的ptrace事件消息,并存放在父进程内由data指向的位置。addr参数被忽略。

PTRACE_CONT //重启动已停止的进程。如果data指向的数据并非0,同时也不是SIGSTOP信号,将会作为传递给子进程的信号来解释。那样,父进程可以控制是否将

一个信号发送给子进程。 addr参数被忽略。

PTRACE_SYSCALL, PTRACE_SINGLESTEP //如同PTRACE_CONT一样重启子进程的执行,但指定子进程在下个入口或从系统调用退出时,或者执行单个指令后停止

执行,这可用于实现单步调试。addr参数被忽略。

PTRACE_SYSEMU, PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP //用于用户模式的程序仿真子进程的所有系统调用。

PTRACE_KILL //给子进程发送SIGKILL信号,从而终止其执行。data,addr参数被忽略。

PTRACE_ATTACH //衔接到pid指定的进程,从而使其成为当前进程的追踪目标。

PTRACE_DETACH //PTRACE_ATTACH的反向操作。

pid:目标进程标识。

addr:执行peek和poke操作的目标地址。

data:对于poke操作,存放数据的地方。对于peek操作,获取数据的地方。

返回说明:

成功执行时,PTRACE_PEEK*请求返回所请求的数据,其它返回0。失败返回-1,errno被设为以下的某个值。由于一个成功的PTRACE_PEEK*请求可能返回-1,

决定错误是否发生前,调用者应检查errno。

EBUSY:分配和释放调试寄存器时出错

EFAULT:读写不可访问的内存空间

EINVAL:尝试设置无效选项

EIO:请求无效,或者尝试读写父子进程不可访问的空间

EPERM:没有权限追踪指定的进程

ESRCH:指定的子进程不存在,或者当前正由调用者追踪

 

 

一个简单的 ptrace 例子

// test.cpp

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("---------- test 1 ----------\n");
    printf("---------- test 2 ----------\n");
    printf("---------- test 3 ----------\n");
    return 0;
}

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编译 g++ test.cpp -o test –static

// ptrace.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/reg.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    int orig_eax, eax, ebx, ecx, edx;
   
    pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
            ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL);
       
            printf("execve = %d\n", execve("./test", NULL, NULL));//执行待监控的进程
        
            exit(0);
        }
       
    while(1) // if (WIFSIGNALED(status)) //检查是否因为信号挂起
    {
        int status;
        wait(&status);
        if(WIFEXITED(status)) break;

        orig_eax = ptrace(PTRACE_PEEKUSER, pid, ORIG_EAX<<2, NULL);
        eax = ptrace(PTRACE_PEEKUSER, pid, EAX<<2, NULL);
        ebx = ptrace(PTRACE_PEEKUSER, pid, EBX<<2, NULL);
       
        printf("ORIG_EAX = %d,        EAX = %d,        EBX = %d\n", orig_eax, eax, ebx);

        ptrace(PTRACE_SYSCALL, pid, NULL, NULL);
    }
    return 0;
}

编译 g++ ptrace.cpp -o ptrace –static

测试 ./ptrace

输出

ORIG_EAX = 11,        EAX = 0,        EBX = 0

ORIG_EAX = 122,        EAX = -38,        EBX = -1074643290

ORIG_EAX = 122,        EAX = 0,        EBX = -1074643290

ORIG_EAX = 45,        EAX = -38,        EBX = 0

ORIG_EAX = 45,        EAX = 161513472,        EBX = 0

ORIG_EAX = 45,        EAX = -38,        EBX = 161516752

ORIG_EAX = 45,        EAX = 161516752,        EBX = 161516752

ORIG_EAX = 243,        EAX = -38,        EBX = -1074642896

ORIG_EAX = 243,        EAX = 0,        EBX = -1074642896

ORIG_EAX = 45,        EAX = -38,        EBX = 161651920

ORIG_EAX = 45,        EAX = 161651920,        EBX = 161651920

ORIG_EAX = 45,        EAX = -38,        EBX = 161652736

ORIG_EAX = 45,        EAX = 161652736,        EBX = 161652736

ORIG_EAX = 197,        EAX = -38,        EBX = 1

ORIG_EAX = 197,        EAX = 0,        EBX = 1

ORIG_EAX = 192,        EAX = -38,        EBX = 0

ORIG_EAX = 192,        EAX = -1217093632,        EBX = 0

ORIG_EAX = 4,        EAX = -38,        EBX = 1

———- test 1 ———-

ORIG_EAX = 4,        EAX = 29,        EBX = 1

ORIG_EAX = 4,        EAX = -38,        EBX = 1

———- test 2 ———-

ORIG_EAX = 4,        EAX = 29,        EBX = 1

ORIG_EAX = 4,        EAX = -38,        EBX = 1

———- test 3 ———-

ORIG_EAX = 4,        EAX = 29,        EBX = 1

ORIG_EAX = 252,        EAX = -38,        EBX = 0

内核 Linux 2.6.32-35-generic

 参考:

http://en.wikipedia.org/wiki/Ptrace

http://blog.csdn.net/daniel_ustc/article/details/9672455

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