linux 覆盖可执行文件的问题

Posted 2021-01-11 安庆

测试环境是3.10.0 内核。

有一次操作中，发现cp -f A B执行的时候，行为不一样：

当B没被打开，则正常覆盖B。

当B是被打开，但没有被执行，则能覆盖，

当B被打开，且被执行，则不能直接覆盖，而是创建一个同名文件，然后写这个文件，同时B的inode在os中用lsof看的话，是delete。

问题是：为什么被执行的文件不能覆盖，它通过什么机制保护的？

通过strace，发现cp -f的时候，如果目标文件正在被执行，那么返回的是 ETXTBSY,为什么会返回busy，以及这个busy是怎么设置的呢？

stap 一下：

probe kernel.function("do_dentry_open").return
{
   if($return == -26)---------这个就是busy的错误码
  {
    print_backtrace();
     exit();
   }
}

通过搜索并stap内核代码，发现流程如下：

Returning from:  0xffffffff812062d0 : do_dentry_open+0x0/0x2e0 [kernel]
Returning to  :  0xffffffff8120664a : vfs_open+0x5a/0xb0 [kernel]
 0xffffffff812179ad : do_last+0x1ed/0x12c0 [kernel]
 0xffffffff816be459 : kretprobe_trampoline+0x0/0x57 [kernel]
 0xffff88557427ffd8
 0xffffffff8121b0eb : do_filp_open+0x4b/0xb0 [kernel] (inexact)
 0xffffffff81125a87 : __audit_getname+0x97/0xb0 [kernel] (inexact)
 0xffffffff8122840a : __alloc_fd+0x8a/0x130 [kernel] (inexact)
 0xffffffff81207a13 : do_sys_open+0xf3/0x1f0 [kernel] (inexact)
 0xffffffff81207b2e : sys_open+0x1e/0x20 [kernel] (inexact)
 0xffffffff816c5991 : tracesys+0x9d/0xc3 [kernel] (inexact)

 

static int do_dentry_open(struct file *f,
              struct inode *inode,
              int (*open)(struct inode *, struct file *),
              const struct cred *cred)
{
    static const struct file_operations empty_fops = {};
    int error;

    f->f_mode = OPEN_FMODE(f->f_flags) | FMODE_LSEEK |
                FMODE_PREAD | FMODE_PWRITE;

    if (unlikely(f->f_flags & O_PATH))
        f->f_mode = FMODE_PATH;

    path_get(&f->f_path);
    f->f_inode = inode;
    if (f->f_mode & FMODE_WRITE) {
        error = __get_file_write_access(inode, f->f_path.mnt);

 

static inline int __get_file_write_access(struct inode *inode,
                      struct vfsmount *mnt)
{
    int error;
    error = get_write_access(inode);

报错的最终函数就是get_write_access：

static inline int get_write_access(struct inode *inode)
{
    return atomic_inc_unless_negative(&inode->i_writecount) ? 0 : -ETXTBSY;
}

看来，文件在被执行的时候，会将 inode->i_writecount 值会被设置为负值？查看代码，调用链是：

stub_execve -->sys_execve-->do_execve_common-->do_open_exec-->deny_write_access

我照样stap一下：

一个gdb程序用来打开一个文件，然后gdb断住：

(gdb) n
6         FILE *pFile=NULL;
(gdb)
7         char * Mode="a+";
(gdb)
8         int ret=0;
(gdb)
9         pFile = fopen("main.o", Mode);
(gdb)
10        if(!pFile)
(gdb)
15          ret=fputs("abcd", pFile);

另外一边，使用stap进行跟踪：

probe kernel.function("do_open_exec").return
{
   if($return == -26)
    {
     print_backtrace();
     exit();
    }

}

然后第三个窗口执行./main.o：

strace ./main.o
execve("./main.o", ["./main.o"], [/* 38 vars */]) = -1 ETXTBSY (Text file busy)
write(2, "strace: exec: Text file busy
", 29strace: exec: Text file busy
) = 29
exit_group(1)                           = ?
+++ exited with 1 +++

发现确实报错的是busy，也就是 deny_write_access 返回busy。

stap的结果是：

[[email protected] code]# stap cp_fail.stp
System Call Monitoring Started (10 seconds)...
Returning from:  0xffffffff8120ffe0 : do_open_exec+0x0/0x100 [kernel]
Returning to  :  0xffffffff81210f73 : do_execve_common.isra.24+0x203/0x6c0 [kernel]
 0xffffffff812116c9 : sys_execve+0x29/0x30 [kernel]
 0xffffffff816c5c98 : stub_execve+0x48/0x80 [kernel]

当然，如果执行在前，而open再写入在后，则报busy的是后面的open。

总结一下：

对于文件的写入，内核需要判断当前文件是否正在被执行，如果在的话，则拒绝写入，相关函数如下。

static inline int get_write_access(struct inode *inode)
{
    return atomic_inc_unless_negative(&inode->i_writecount) ? 0 : -ETXTBSY;
}
static inline int deny_write_access(struct file *file)
{
    struct inode *inode = file_inode(file);
    return atomic_dec_unless_positive(&inode->i_writecount) ? 0 : -ETXTBSY;
}
static inline void put_write_access(struct inode * inode)
{
    atomic_dec(&inode->i_writecount);
}
static inline void allow_write_access(struct file *file)
{
    if (file)
        atomic_inc(&file_inode(file)->i_writecount);
}
static inline bool inode_is_open_for_write(const struct inode *inode)
{
    return atomic_read(&inode->i_writecount) > 0;
}