linux - 是否有 Linux 系统调用可以让我在另一个进程的上下文中进行系统调用？

Question

我想做的是进行系统调用，让内核表现得好像是另一个进程在进行调用。您可以将其视为模拟另一个进程。我知道我可能会使用 ptrace 弄乱程序的代码，但这不是很优雅，可能需要进行调整才能与我正在做的任何过程一起工作。另外，我所要求的对于内核应该是可能的，而不必触及其他进程的内存或执行进程，当然除非我正在执行的系统调用的影响会导致这种情况。

我认为它的工作方式是有一个(特权)系统调用(我们称它为 setepid，表示“设置有效的 PID”)，它接受 PID 作为参数。在 setepid 之后，该进程(或可能仅该线程)进行的任何 future 系统调用都将表现得好像是指定的进程进行系统调用一样。异常(exception)是 setepid 调用本身，它可用于恢复原始上下文或以其他方式定位不同的进程。

例如，以下代码可用于将已运行进程(本例中的 PID 1234)的标准输出重定向到文件 output.txt，该文件位于进程 1234 的当前工作中目录:

setepid(1234); /* perform following system calls on process 1234 */

int fd = open("output.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC);
if (fd > 0) {
    dup2(fd, 1);
    close(fd);
}

setepid(0); /* done acting as 1234, restore original context */

这可能存在的一个问题是 "output.txt" 字符串常量，它作为指针传递。根据 setepid 的实现方式，也许出于必要，它可能将该指针视为进程 1234 内存中的地址。由于在编译时在另一个进程中静态分配内存(包括常量)甚至没有意义，因此绕过它需要像这样丑陋的东西:

setepid(1234);
char *buf = mmap(NULL, 12, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
setepid(0);

const char *str = "output.txt\0"; /* extra byte to make it a multiple of 4 */
/* Disclaimer: I'm not sure if I'm using ptrace correctly, but you get the idea. */
ptrace(PTRACE_ATTACH, 1234, NULL, NULL);
ptrace(PTRACE_POKEDATA, 1234, buf, *(void**)str);
ptrace(PTRACE_POKEDATA, 1234, buf+4, *(void**)(str+4));
ptrace(PTRACE_POKEDATA, 1234, buf+8, *(void**)(str+8));
ptrace(PTRACE_DETACH, 1234, NULL, NULL);

setepid(1234);

int fd = open(buf, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC);
if (fd > 0) {
    dup2(fd, 1);
    close(fd);
}

setepid(0);

我假设这样的机制不存在，但我希望我是错的。如果我的假设是正确的，是否有任何问题会阻止将其添加到 future 版本的 Linux 中？在内核模块中实现它会很简单(甚至可能)吗？这听起来像是一个危险但功能强大且可能有用的工具。

Answer 1

如果不有效地将代码注入(inject)目标线程，您所提议的内容将无法工作，而您已经可以使用 ptrace 完成这些工作。

其中一个问题是存在仅由当前线程修改的数据。由于没有其他人修改它，因此可以在没有锁的情况下轻松读取它。但是用你的方法，不变量会被打破。一个简单的例子是凭据。

这也不适用于提供的玩具 fd 更换盒。当以 fd 作为参数进行任何系统调用时，必须找到目标文件指针。如果 fd 表是共享的，则必须引用该文件，因为其他人可以同时关闭(fd)。内核对单线程进程进行了微优化——因为表不是共享的，所以没有人关闭 fd，所以以后不需要引用(和取消引用)它。再一次，当您关闭线程使用的 fd 时，fd 表的突然修改很容易导致释放后使用。

等等。

简而言之，这是不可能飞起来的。您可以做的最接近的事情是使用 ptrace 注入(inject)系统调用。