复制部分堆栈并使用 mmap 将其映射到当前进程

Question

我希望我的程序执行以下操作：

1. 打开一个新文件。
2. 将包含当前帧指针地址的堆栈（页对齐）部分复制到文件。
3. 将文件的内容映射回进程的地址空间，其范围与堆栈的原始部分相同，以便进程将文件用于其堆栈的该部分，而不是系统最初拥有的内存区域分配给它的堆栈。

下面是我的代码。我在调用 mmap 时遇到分段错误，特别是 mmap 使用 vsyscall 进行系统调用的地方。 （我正在 Ubuntu Server (x86-64) 下使用 gcc 4.4.3、glibc 2.11.1。我已使用 64 位和 32 位配置编译并运行这两个版本，结果相同。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

#define PAGE_SIZE 0x1000
#define FILENAME_LENGTH 0x10
#if defined ARCH && ARCH == 32
#define PAGE_SIZE_COMPLEMENT 0xfffff000
#define UINT uint32_t
#define INT int32_t
#define BP "ebp"
#define SP "esp"
#define X_FORMAT "%x"
#else
#define PAGE_SIZE_COMPLEMENT 0xfffffffffffff000
#define UINT uint64_t
#define INT int64_t
#define BP "rbp"
#define SP "rsp"
#define X_FORMAT "%lx"
#endif
#define PAGE_ROUND_UP(v) (((v) + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_SIZE_COMPLEMENT)
#define PAGE_ROUND_DOWN(v) ((v) & PAGE_SIZE_COMPLEMENT)


UINT stack_low, stack_high, stack_length;

void find_stack_high(void) {

    UINT bp = 0;
    UINT raw_stack_high = 0;

    /* Set the global stack high to the best
     * approximation.
     */

    asm volatile ("mov %%"BP", %0" : "=m"(bp));
    while (bp) {
        raw_stack_high = bp;
        bp = *(UINT *)bp;
    }
    stack_high = PAGE_ROUND_UP(raw_stack_high);
}


int file_create(void) {

    int fd;
    char filename[FILENAME_LENGTH];

    strcpy(filename, "tmp.XXXXXX");
    fd = mkstemp(filename);
    if (fd == -1) {
        perror("file_create:mkstemp");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    unlink(filename);  
    return fd;
}


int main(void) {


    int fd, bytes_written;
    UINT bp;
    off_t offset;

    printf("In main\n");

    fd = file_create();
    printf("fd %d\n", fd);

    find_stack_high();

    // Get the current frame pointer.

    asm volatile ("mov %%"BP", %0" : "=m" (bp));

    // Store page boundary below 
    // frame pointer as end of potentially shared stack.

    stack_low = PAGE_ROUND_DOWN(bp);
    stack_length = stack_high - stack_low;

    printf("start "X_FORMAT"   end "X_FORMAT"   length "X_FORMAT"\n",
           stack_low, stack_high, stack_length);

    bytes_written = 
        write(fd, (const void *)stack_low, PAGE_SIZE);
    if (bytes_written != PAGE_SIZE) {
        perror("main: write");
        fprintf(stderr, "Num bytes: %x\n", bytes_written);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    offset = 0;

    if (mmap((void *)stack_low, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
         MAP_SHARED | MAP_FIXED | MAP_GROWSDOWN, fd, offset) ==
        MAP_FAILED) {
        perror("file_copy: mmap");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    close(fd);

    return EXIT_SUCCESS;
}

谢谢！

Answer 1

复制后堆栈会发生变化（例如 mmap 调用的返回地址）。我可以想到两种可能的方法来解决这个问题：

1. 编写不需要堆栈来执行新映射的汇编语言。
2. 调用具有大量本地数据的函数，以便工作堆栈位于与您映射的页面不同的页面上。然后，一旦该函数返回，您就可以通过第二次调用 mmap 来映射较低的地址。

无论你做什么，这都是一个可怕的黑客行为，而且可能是一个坏主意。

Answer 2

尝试打开执行权限？无论如何，症状表明您已成功映射到堆栈顶部，从而破坏了返回指针。