淺析如何在Linux環(huán)境下運(yùn)行時(shí)獲取動(dòng)態(tài)庫路徑
準(zhǔn)備
一般來說動(dòng)態(tài)庫并不需要關(guān)心自己所在的文件系統(tǒng)上的路徑，但業(yè)務(wù)有那么多總有一兩個(gè)會(huì)有特殊需求。
現(xiàn)在給定一個(gè)動(dòng)態(tài)庫里的函數(shù)A，需求是要知道這個(gè)函數(shù)A是哪個(gè)動(dòng)態(tài)庫里的以及這個(gè)庫的存放路徑。
測試對象有兩個(gè)，第一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)庫的函數(shù)printf，另一個(gè)是我們自己寫的動(dòng)態(tài)鏈接庫里的PrintRandomText函數(shù)。
自定義動(dòng)態(tài)庫的名字叫libmycustom1.so，代碼和編譯生成的庫都存放在libmycustom1目錄下。代碼如下：
// lib.h
#pragma once
#include <unistd.h>
#include <sys/random.h>
void PrintRandomText(ssize_t length);
// lib.c
#include <stdio.h>
#include "lib.h"
void PrintRandomText(ssize_t length)
{
unsigned char buff[64] = {0};
length = (length + 1) / 2;
if (length == 0) {
return;
}
while (1) {
ssize_t count = getrandom(buff, 64, 0);
count = length > count ? count : length;
for (ssize_t i = 0; i < count; ++i) {
printf("%02X", buff[i]&0xff);
}
if (length <= count) {
break;
}
length -= count;
}
printf("\n");
}函數(shù)很簡單，從Linux的/dev/urandom隨機(jī)設(shè)備中讀取指定大小的數(shù)據(jù)然后打印輸出，編譯使用如下命令：
gcc -Wall -O2 -fPIC -shared lib.c -o libmycustom1.so
這樣我們就得到了libmycustom1/libmycustom1.so。下面可以介紹如何在運(yùn)行時(shí)獲取動(dòng)態(tài)庫的路徑了。
使用dladdr獲取動(dòng)態(tài)庫路徑
第一種方法是使用dladdr這個(gè)函數(shù)。dladdr是libdl.so中的一個(gè)函數(shù)，用來獲取某個(gè)地址對應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫信息，而libdl是Linux上專門用來處理動(dòng)態(tài)鏈接庫的函數(shù)庫。
dladdr獲取的信息中恰巧有動(dòng)態(tài)庫的實(shí)際存放路徑這一信息，我們可以加以利用：
#define _GNU_SOURCE // 這行不能少
#include <dlfcn.h> // for dladdr
#include <stdio.h>
#include "libmycustom1/lib.h"
int main()
{
Dl_info info1, info2;
if (dladdr((void*)&printf, &info1) == 0) {
fprintf(stderr, "cannot get printf's info\n");
return 1;
}
if (dladdr((void*)&PrintRandomText, &info2) == 0) {
fprintf(stderr, "cannot get PrintRandomText's info\n");
return 1;
}
// 還需要檢查dli_fname字段是否是NULL，這里就省略了
printf("lib contains printf: %s\n", info1.dli_fname);
printf("lib contains PrintRandomText: %s\n", info2.dli_fname);
}dladdr在出錯(cuò)的時(shí)候會(huì)返回0，這時(shí)可以用dlerror來獲取具體的報(bào)錯(cuò)，不過這里我為了簡單起見就省略了。
編譯運(yùn)行需要下面的命令：
$ gcc a.c -L./libmycustom1 -lmycustom1 -ldl $ export LD_LIBRARY_PATH=./libmycustom1 $ ./a.out lib contains printf: /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 lib contains PrintRandomText: ./libmycustom1/libmycustom1.so
編譯時(shí)還需要鏈接libdl。
因?yàn)閹鞗]有放在默認(rèn)的系統(tǒng)搜索路徑里，也沒有單獨(dú)設(shè)置ld.cache，因此我們需要設(shè)置環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH來告訴加載器我們的動(dòng)態(tài)庫在哪里。
可以看到對于存放在標(biāo)準(zhǔn)路徑里的libc，dladdr給出了絕對路徑，對于我們自定義的庫，因?yàn)?code>LD_LIBRARY_PATH設(shè)置成了相對路徑，所以給我們的結(jié)果也是相對路徑的。因此dladdr拿到的結(jié)果最好得先做一次相對路徑到絕對路徑的轉(zhuǎn)換再使用。
dladdr受到廣泛的支持，基本主要的Linux發(fā)行版上都能使用，因此實(shí)際中大家也都在用它，但它還是有幾個(gè)缺點(diǎn)：
- 函數(shù)指針轉(zhuǎn)
void*在c/c++標(biāo)準(zhǔn)中都是不允許的，而且實(shí)際也有函數(shù)指針是胖指針的平臺(tái)存在，但至少這一行為在x86_64和arm的gcc/clang上都沒啥問題 dladdr只能正常獲取使用-fPIC編譯成位置不相關(guān)代碼的動(dòng)態(tài)庫信息，這個(gè)信息也不一定準(zhǔn)確。
綜上dladdr雖然能用，但不通用，而且可靠性也一般。
正如我在文章開頭就說了，這次討論的方案沒有可移植性，需要限定在具體的系統(tǒng)和硬件平臺(tái)上使用。
使用proc maps文件獲取動(dòng)態(tài)庫路徑
如果我不想再額外鏈接一個(gè)庫，尤其是還得在文件開頭定義#define _GNU_SOURCE，那么就需要使用方案二了。
方案二很簡單也很直接，讀取進(jìn)程的/proc/<pid>/maps，對比地址范圍就能找到函數(shù)所在的動(dòng)態(tài)庫以及庫的路徑。
Linux加載動(dòng)態(tài)鏈接庫是用的類似mmap的形式，庫實(shí)際只會(huì)被加載一次，然后被映射到每個(gè)需要這個(gè)庫的進(jìn)程的地址空間里。
而/proc/<pid>/maps記載了進(jìn)程的內(nèi)存地址空間里所有的mmap映射的文件，包括普通文件、共享庫和匿名映射。當(dāng)然這個(gè)文件里還包含了vdso和代碼段等的內(nèi)存地址，總體上來說可以算作進(jìn)程的內(nèi)存空間分布概覽。一個(gè)例子是：
55bce8e1c000-55bce8e1d000 r--p 00000000 08:20 3337 /home/apocelipes/dladdrtest/a.out 55bce8e1d000-55bce8e1e000 r-xp 00001000 08:20 3337 /home/apocelipes/dladdrtest/a.out 55bce8e1e000-55bce8e1f000 r--p 00002000 08:20 3337 /home/apocelipes/dladdrtest/a.out 55bce8e1f000-55bce8e20000 r--p 00002000 08:20 3337 /home/apocelipes/dladdrtest/a.out 55bce8e20000-55bce8e21000 rw-p 00003000 08:20 3337 /home/apocelipes/dladdrtest/a.out 55bd039bf000-55bd039e0000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] 7f7bffb36000-7f7bffb39000 rw-p 00000000 00:00 0 7f7bffb39000-7f7bffb61000 r--p 00000000 08:20 49817 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 7f7bffb61000-7f7bffce9000 r-xp 00028000 08:20 49817 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 7f7bffce9000-7f7bffd38000 r--p 001b0000 08:20 49817 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 7f7bffd38000-7f7bffd3c000 r--p 001fe000 08:20 49817 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 7f7bffd3c000-7f7bffd3e000 rw-p 00202000 08:20 49817 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 7f7bffd3e000-7f7bffd4b000 rw-p 00000000 00:00 0 7f7bffd53000-7f7bffd54000 r--p 00000000 08:20 3397 /home/apocelipes/dladdrtest/libmycustom1/libmycustom1.so 7f7bffd54000-7f7bffd55000 r-xp 00001000 08:20 3397 /home/apocelipes/dladdrtest/libmycustom1/libmycustom1.so 7f7bffd55000-7f7bffd56000 r--p 00002000 08:20 3397 /home/apocelipes/dladdrtest/libmycustom1/libmycustom1.so 7f7bffd56000-7f7bffd57000 r--p 00002000 08:20 3397 /home/apocelipes/dladdrtest/libmycustom1/libmycustom1.so 7f7bffd57000-7f7bffd58000 rw-p 00003000 08:20 3397 /home/apocelipes/dladdrtest/libmycustom1/libmycustom1.so 7f7bffd58000-7f7bffd5a000 rw-p 00000000 00:00 0 7f7bffd5a000-7f7bffd5b000 r--p 00000000 08:20 49814 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2 7f7bffd5b000-7f7bffd86000 r-xp 00001000 08:20 49814 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2 7f7bffd86000-7f7bffd90000 r--p 0002c000 08:20 49814 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2 7f7bffd90000-7f7bffd92000 r--p 00036000 08:20 49814 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2 7f7bffd92000-7f7bffd94000 rw-p 00038000 08:20 49814 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2 7fff6ded9000-7fff6defb000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack] 7fff6dfaa000-7fff6dfae000 r--p 00000000 00:00 0 [vvar] 7fff6dfae000-7fff6dfb0000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]
可以看到libc和我們自己的庫都被記載進(jìn)文件里了。每行內(nèi)容是空格分開的，對于匿名映射不會(huì)有最后的路徑。第一列的就是內(nèi)存地址，以“-”連字符分隔，第一部分是內(nèi)存映射區(qū)域開始地址，第二部分是結(jié)束地址。
這和獲取函數(shù)對應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫有什么關(guān)系呢？關(guān)系肯定是有的，在Linux上動(dòng)態(tài)庫里的“函數(shù)”其實(shí)就是一段編譯好的代碼，加載進(jìn)內(nèi)存后它也會(huì)占用一段內(nèi)存空間，調(diào)用動(dòng)態(tài)庫函數(shù)的時(shí)候?qū)嶋H上是下面這樣的流程：
- 根據(jù)函數(shù)名稱跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的符號表項(xiàng)目上
- 檢查函數(shù)是否被加載，有加載就跳過下面步驟直接到4
- 未加載時(shí)loader會(huì)去動(dòng)態(tài)庫文件里讀取對應(yīng)函數(shù)的代碼，存入內(nèi)存，然后把項(xiàng)目內(nèi)容用代碼在內(nèi)存里的起始地址覆蓋
- 程序跳轉(zhuǎn)到函數(shù)代碼所在的內(nèi)存地址上，開始一條條加載執(zhí)行這些代碼
加載進(jìn)內(nèi)存的代碼權(quán)限是r-xp，代表內(nèi)存里的內(nèi)容可以被執(zhí)行。
現(xiàn)在出于安全考慮有些程序會(huì)使用編譯選項(xiàng)把這些工作提前到程序加載運(yùn)行時(shí)就完成，但大致上是一樣的。被加載的函數(shù)的內(nèi)存會(huì)被記載進(jìn)maps文件，所以我們只要讀取maps文件然后對比內(nèi)存地址范圍，就能知道函數(shù)對應(yīng)的庫和路徑了。
因?yàn)槲覀冎豢春瘮?shù)地址，因此不用查的太細(xì)，只要地址在范圍內(nèi)就可以，無需查看權(quán)限。知道原理后就可以寫個(gè)腳本去解析了：
local function searchAddr(pid, addr)
local file = io.open("/proc/" .. pid .. "/maps", "r")
if not file then
print("進(jìn)程不存在: " .. pid)
return
end
for line in file:lines() do
local parts = {}
for word in line:gmatch("%S+") do
table.insert(parts, word)
end
if #parts > 5 then
local addrParts = {}
for addr in parts[1]:gmatch("[^%-]+") do
table.insert(addrParts, addr)
end
if #addrParts == 2 then
local startAddr = tonumber(addrParts[1], 16) or 0
local endAddr = tonumber(addrParts[2], 16) or 0
if startAddr <= addr and addr < endAddr then
print(parts[#parts])
break;
end
end
end
end
file:close()
end
if #arg ~= 2 then
print("no enough args")
os.exit(1)
end
local addr = tonumber(arg[2]) or 0
if addr == 0 then
print("addr can not be 0")
os.exit(1)
end
searchAddr(arg[1], addr)c語言處理字符串太折磨了，所以我用lua偷個(gè)懶，代碼就不解釋了因?yàn)楹芎唵?，你可以讓ai代勞解讀一下。
進(jìn)程退出后proc文件也就沒了，所以測試代碼也得改一下不要讓進(jìn)程那么快退出：
#include <stdio.h>
#include "libmycustom1/lib.h"
int main()
{
printf("pid %d\n", getpid());
printf("printf address: %p\n", (void*)&printf);
printf("PrintRandomText address: %p\n", (void*)&PrintRandomText);
pause(); // 阻塞進(jìn)程直到收到信號
}運(yùn)行結(jié)果：
可以看到我們順利找到了函數(shù)對應(yīng)的庫以及庫的存放路徑。
使用proc maps的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的依賴，而且得到的路徑都是絕對路徑。缺點(diǎn)則是需要函數(shù)指針轉(zhuǎn)換成地址值，以及proc是Linux等少數(shù)系統(tǒng) 獨(dú)有的，不通用，而且讀取maps文件需要有專門的權(quán)限，這個(gè)權(quán)限默認(rèn)打開但是可以選擇關(guān)閉。
總結(jié)
運(yùn)行時(shí)獲取動(dòng)態(tài)庫地址除了dladdr和解析/proc/<pid>/maps還可以有一些別的做法。比如可以用nm獲取庫文件的符號表進(jìn)行對比，但如果庫文件被strip處理過就不能這么用了。本文介紹的兩種方案是泛用性最高的。
另外也別太依賴這些結(jié)果，因?yàn)殡[藏或者篡改這些信息太過簡單。如果你的想要?jiǎng)討B(tài)庫的路徑，應(yīng)該使用構(gòu)建系統(tǒng)注入信息或者干脆做出輸入選項(xiàng)，而不是依靠這些可靠性和可移植性都欠佳的方案。
到此這篇關(guān)于淺析如何在Linux環(huán)境下運(yùn)行時(shí)獲取動(dòng)態(tài)庫路徑的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Linux獲取動(dòng)態(tài)庫路徑內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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