LibcarePlus用户态程序热补丁
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了LibcarePlus用户态程序热补丁相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
LibcarePlus
概述
LibcarePlus 是一个用户态进程热补丁框架，可以在不重启进程的情况下对 Linux 系统上运行的目标进程进行热补丁操作。热补丁可以应用于 CVE 漏洞修复，也可以应用于不中断应用服务的紧急 bug 修复。
软硬件要求
在 openEuler 上使用 LibcarePlus，需要满足一定的软硬件要求：
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当前仅支持 x86 体系架构。
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LibcarePlus 可以在任何支持安装 libunwind、 elfutils 以及 binutils 的 Linux 发行版系统上运行。但目前仅在 openEuler 20.03 LTS SP1 版本进行了验证。
注意事项和约束
使用 LibcarePlus，需遵循以下热补丁规范和约束：
- 仅支持对 C 语言编写的代码，不支持汇编语言等。
- 仅支持用户态程序，不支持动态库打补丁。
- 代码文件名必须符合 C 语言标识符命名规范：由字母（A-Z,a-z）、数字 （0-9）、下划线“_”组成；并且首字符不能是数字，但可以是字母或者下划线；不能包含“-”、“$”等特殊符号。
- 不支持增量补丁，即必须卸载原有补丁才能加载第二个补丁。
- 不支持补丁自动加载。
- 不支持补丁查询。
- 被打热补丁的目标函数的出参和入参不能增加和删除。
- 静态函数补丁受限于系统中能找到该函数的符号表。
- 动态库热补丁只能对调用这个动态库的进程打补丁。
- 以下场景不支持热补丁:
- 死循环函数、不退出函数、inline 函数、初始化函数、NMI 中断处理函数
- 替换全局变量
- 修改头文件
- 数据结构成员变化（新增、删除、修改）
- 动态库、静态函数、静态变量
- 修改全局变量、TLS 变量、RCU 变量
- 修改包含 LINE ， FILE 等gcc编译宏的 C 文件
- 修改 intel 矢量汇编指令
安装 LibcarePlus
安装软件依赖
LibcarePlus 运行依赖于 libunwind、 elfutils 和 binutils，在配置了 yum 源的 openEuler 系统上，可以参考如下命令安装 LibcarePlus 的依赖软件。
$ sudo yum install -y binutils elfutils elfutils-libelf-devel libunwind-devel
安装 LibcarePlus
$ yum install LibcarePlus -y
查看安装是否成功：
$ libcare-ctl -help
usage: libcare-ctl [options] <cmd> [args]
Options:
-v - verbose mode
-h - this message
Commands:
patch - apply patch to a user-space process
unpatch- unapply patch from a user-space process
info - show info on applied patches
server - listen on a unix socket for commands
制作 LibcarePlus 热补丁
概述
LibcarePlus 支持如下方式制作热补丁：
- 手动制作
- 通过脚本制作
手动制作热补丁的过程繁琐，对于代码量较大的工程，例如QEMU，手动制作热补丁极其困难。建议使用 LibcarePlus 自带脚本一键式地生成热补丁文件。
手动制作
本节以原文件 foo.c 和补丁文件 bar.c 为例，给出手动制作热补丁的指导。
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准备 C 语言编写的原文件和补丁文件。例如原文件 foo.c 和补丁文件 bar.c 。
点击展开 foo.c
点击展开 bar.c// foo.c #include <stdio.h> #include <time.h> void print_hello(void) { printf("Hello world!\\n"); } int main(void) { while (1) { print_hello(); sleep(1); } }// bar.c #include <stdio.h> #include <time.h> void print_hello(void) { printf("Hello world %s!\\n", "being patched"); } int main(void) { while (1) { print_hello(); sleep(1); } } -
编译得到原文件和补丁文件的汇编文件 foo.s 和 bar.s，参考命令如下：
$ gcc -S foo.c $ gcc -S bar.c $ ls bar.c bar.s foo.c foo.s -
使用 kpatch_gensrc 对比 foo.s 和 bar.s 差异，生成包含原文件的汇编内容和差异内容的 foobar.s，参考命令如下：
$ sed -i 's/bar.c/foo.c/' bar.s $ kpatch_gensrc --os=rhel6 -i foo.s -i bar.s -o foobar.s --force-global由于 kpatch_gensrc 默认对同一 C 语言原文件进行对比，所以对比前需要使用 sed 命令将补丁汇编文件 bar.s 中的 bar.c 改为原文件名称 foo.c。随后调用 kpatch_gensrc，指定输入文件为 foo.s 与 bar.s，输出文件为 foobar.s。
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编译原文件的汇编文件 foo.s 和生成的汇编文件 foobar.s，得到可执行文件 foo 和 foobar，参考命令如下：
$ gcc -o foo foo.s $ gcc -o foobar foobar.s -Wl,-q -
利用 kpatch_strip 去除可执行程序 foo 和 foobar 的相同内容，保留制作热补丁所需要的内容。
$ kpatch_strip --strip foobar foobar.stripped $ kpatch_strip --rel-fixup foo foobar.stripped $ strip --strip-unneeded foobar.stripped $ kpatch_strip --undo-link foo foobar.stripped上述命令中的各参数含义为：
- –strip 用于去除 foobar 中对于补丁制作无用的 section；
- –rel-fixup 用于修复补丁内所访问的变量以及函数的地址；
- strip --strip-unneeded 用于去除对于热补丁重定位操作无用的符号信息；
- –undo-link 用于将补丁内符号的地址从绝对地址更改为相对地址。
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制作热补丁文件。
通过以上操作，已经得到了热补丁制作所需的主要内容。接下来需要使用 kpatch_make 将原可执行文件的 Build ID 以及 kpatch_strip 的输出文件 foobar.stripped 作为参数传递给 kpatch_make，最终生成热补丁文件，参考命令如下：
$ str=$(readelf -n foo | grep 'Build ID') $ substr=${str##* } $ kpatch_make -b $substr foobar.stripped -o foo.kpatch $ ls bar.c bar.s foo foobar foobar.s foobar.stripped foo.c foo.kpatch foo.s至此，就得到了最终的热补丁文件 foo.kpatch。
通过脚本制作
本节介绍如何利用 LibcarePlus 自带的 libcare-patch-make 脚本制作热补丁文件，仍以原文件 foo.c 和补丁文件 bar.c 为例。
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利用 diff 命令生成 foo.c 和 bar.c 的对比文件，命令如下所示:
$ diff -up foo.c bar.c > foo.patchfoo.patch 文件内容如下所示：
点击展开 foo.patch--- foo.c 2020-12-09 15:39:51.159632075 +0800 +++ bar.c 2020-12-09 15:40:03.818632220 +0800 @@ -1,10 +1,10 @@ -// foo.c +// bar.c #include <stdio.h> #include <time.h> void i_m_being_patched(void) { - printf("i'm unpatched!\\n"); + printf("you patched my %s\\n", "tralala"); } int main(void) -
编写编译 foo.c 的 MakeFile 文件，具体如下所示：
点击展开 MakeFileall: foo foo: foo.c $(CC) -o $@ $< clean: rm -f foo install: foo mkdir $$DESTDIR || : cp foo $$DESTDIR -
编写好 MakeFile 之后，直接调用 libcare-patch-make 即可。若 libcare-patch-make 询问选择哪个文件进行打补丁操作，输入原文件名即可，具体如下所示：
$ libcare-patch-make --clean foo.patch rm -f foo BUILDING ORIGINAL CODE /usr/local/bin/libcare-cc -o foo foo.c INSTALLING ORIGINAL OBJECTS INTO /libcareplus/test/lpmake mkdir $DESTDIR || : cp foo $DESTDIR applying foo.patch... can't find file to patch at input line 3 Perhaps you used the wrong -p or --strip option? The text leading up to this was: -------------------------- |--- foo.c 2020-12-10 09:43:04.445375845 +0800 |+++ bar.c 2020-12-10 09:48:36.778379648 +0800 -------------------------- File to patch: foo.c patching file foo.c BUILDING PATCHED CODE /usr/local/bin/libcare-cc -o foo foo.c INSTALLING PATCHED OBJECTS INTO /libcareplus/test/.lpmaketmp/patched mkdir $DESTDIR || : cp foo $DESTDIR MAKING PATCHES Fixing up relocation printf@@GLIBC_2.2.5+fffffffffffffffc Fixing up relocation print_hello+0 patch for /libcareplus/test/lpmake/foo is in /libcareplus/test/patchroot/700297b7bc56a11e1d5a6fb564c2a5bc5b282082.kpatch执行成功之后，输出显示：热补丁文件位于当前目录的 patchroot 目录下，可执行文件则在 lpmake 目录下。脚本生成的热补丁文件默认是采用 Build ID 作为热补丁文件的文件名。
应用 LibcarePlus 热补丁
本节以原文件 foo.c 和补丁文件 bar.c 为例，介绍 LibcarePlus 热补丁的应用指导。
前期准备
应用 LibcarePlus 热补丁之前，需要提前准备好原可执行程序 foo、以及热补丁文件 foo.kpatch。
加载热补丁
本节介绍应用 LibcarePlus 热补丁的具体流程。
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首先在第一个 shell 窗口运行需要打补丁的可执行程序，如下所示：
$ ./lpmake/foo Hello world! Hello world! Hello world! -
随后在第二个 shell 窗口运行 libcare-ctl 应用热补丁，命令如下所示：
$ libcare-ctl -v patch -p $(pidof foo) ./foo.kpatch若此时热补丁应用成功，第二个 shell 窗口会有如下输出：
1 patch hunk(s) have been successfully applied to PID '10999'而第一个 shell 窗口内运行的目标进程则会出现如下输出：
Hello world! Hello world! Hello world being patched! Hello world being patched!
卸载热补丁
本节介绍卸载 LibcarePlus 热补丁的具体流程。
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在第二个 shell 窗口执行如下命令：
$ libcare-ctl unpatch -p $(pidof foo)此时若热补丁卸载成功，第二个 shell 窗口会有如下输出：
1 patch hunk(s) were successfully cancelled from PID '10999' -
第一个 shell 窗口内运行的目标进程则会出现如下输出：
Hello world being patched! Hello world being patched! Hello world! Hello world!
以上是关于LibcarePlus用户态程序热补丁的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章