livepatch - 概念と技法

Binary 2.0 Conference @ Tokyo

Fumitoshi UKAI / 鵜飼文敏 / ukai@debian.or.jp, ukai@debian.org

はじまり

今日のプレゼンはmop改造版; timer+progress barつき↑

on IRC

19:45 <g****> というよりこの前のカーネルカンファレンス
19:45 <g****> あれを発表したコムウェアは勇者だとまじでおもった(わら
19:46 <g****> いやこう 技術的に もうやりたい放題?
19:47 <g****> ありえねえ ということをやってた
19:50 <g****> あれをやれといわれたら 洩れは逃亡するな
19:50 <g****> まああれはむごかった
19:51 <g****> developer.osdl.jp/projects/pannus/
19:51 <g****> これですよ
19:51 <k****> キャリアグレードか
19:51 <g****> メモリイメージを直接書き換えるために mmap3 を追加したとか
19:52 <g****> タスクをとめるために直接スケジューラいじったりとか
19:52 <g****> SMP とかなにもかんがえてないとか
19:52 <g****> まあカーネルが何かわかってないと
19:52 <g****> だまされる講演かしら
19:52 >ukai< む live patching

what is livepatch?

live patchingとは

livepatchは live patchingのユーザレベルの一実装

livepatch requirements

実行中のプロセスのコードとデータを別のプロセスから修正 すること

マルチタスクオペレーティングシステム

プロセスはそれぞれ独自のメモリ空間をあたえられ他から見えない

ということは、別のプロセスが修正するのは不可能?

それを実現する新しいsyscall, APIが必要?

ptrace(2)

ptraceシステムコール

 ptrace - process trace

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

DESCRIPTION
  The ptrace system call provides a means by which a parent  process  may
  observe  and  control the execution of another process, and examine and
  change its core image and registers.  It is primarily used to implement
  breakpoint debugging and system call tracing.

SunOS のマニュアル・ページには ptrace は独特で不可解と記述されており、まさしくそうである。

使っているrequest

PTRACE_ATTACH

プロセスにアタッチ

PTRACE_DETACH

プロセスをデタッチ

PTRACE_PEEKTEXT, PTRACE_PEEKDATA

プロセスのメモリを読む

PTRACE_POKETEXT, PTRACE_POKEDATA

プロセスのメモリに書く

PTRACE_SETREGS, PTRACE_GETREGS

プロセスのレジスターを読み書き

PTRACE_CONT

プロセスを実行

単純なlive patching

PTRACE_ATTACH

ターゲットプロセスにアタッチ。ターゲットプロセスは停止する。waitでまつ

PTRACE_PEEKDATA と PTRACE_POKEDATA

ターゲットプロセスのメモリを読み書きする

PTRACE_DETACH

ターゲットプロセスをデタッチ。実行を継続

複雑なlive patching

bugを修正した関数を含むnewfunc.soに置きかえたい

• newfunc.so をおくメモリをターゲットプロセスに確保
• newfunc.so を確保されたメモリにリロケート

ターゲットでのメモリの確保

ptrace(2)にはそのようなrequestはない

そのようなrequestを新設しないとだめなのだろうか?

 mmap(NULL, length, PROTO_READ|PROTO_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);

リロケーション

BFDライブラリ - Binary File Descriptorライブラリ

• /proc/$$/mapsからファイルごとのvmaを調べる
• ファイルをBFDライブラリでよむ
• シンボルのvmaをmapsのvmaに従ってリロケート
• newfunc.soを新たに確保したメモリにリロケート&リゾルブ
• 確保したメモリにそのデータを書きこむ

まとめ

• ptrace(2)
  
  • 黒魔術システムコール 〜 独特で不可解
  • mmap(2)コードインジェクションによりメモリ確保
• BDFライブラリ
  
  • /proc/$$/maps で メモリ割り当て状況を知る
  • 外部ダイナミックリンク