【sylar-webserver】8 HOOK模块

在写之前模块的时候，我一直在困惑 协程是如何高效工作的，毕竟协程阻塞线程也就阻塞了。
HOOK模块解开了我的困惑。😎

知识点

HOOK实现方式

动态链接中的hook实现

hook的实现机制，通过动态库的全局符号介入功能，用自定义的接口来替换掉同名的系统调用接口。由于系统调用接口基本上是由C标准函数库libc提供的，所以这里要做的事情就是用自定义的动态库来覆盖掉libc中的同名符号。

基于动态链接的hook有两种方式：

非侵入式hook

第一种是外挂式hook，也称为非侵入式hook，通过优先加自定义载动态库来实现对后加载的动态库进行hook，这种hook方式不需要重新编译代码，考虑以下例子：

#include <unistd.h>
#include <string.h>int main(){write(STDOUT_FILENO, "hello world\n", strlen("hello world\n")); // 调用系统调用write写标准输出文件描述符return 0;
}

编译运行

# gcc main.c
# ./a.out
hello world

ldd命令查看可执行程序的依赖的共享库

# ldd ./a.out linux-vdso.so.1 (0x00007ffde42a4000)libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f80ec76e000)/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f80ecd61000)

可以看到其依赖libc共享库，write系统调用就是由libc提供的。

下面在不重新编译代码的情况下，用自定义的动态库来替换掉可执行程序a.out中的write实现，新建hook.cc

#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <string.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count) {syscall(SYS_write, STDOUT_FILENO, "12345\n", strlen("12345\n"));
}

gcc -fPIC -shared hook.cc -o libhook.so	# 把hook.cc编译成动态库

通过设置 LD_PRELOAD环境变量，将libhoook.so设置成优先加载，从面覆盖掉libc中的write函数，如下：

# LD_PRELOAD="./libhook.so" ./a.out 
12345

LD_PRELOAD环境变量，它指明了在运行a.out之前，系统会优先把libhook.so加载到了程序的进程空间，使得在a.out运行之前，其全局符号表中就已经有了一个write符号，这样在后续加载libc共享库时，由于全局符号介入机制，libc中的write符号不会再被加入全局符号表，所以全局符号表中的write就变成了我们自己的实现。⭐

侵入式hook ⭐⭐⭐

libco，libgo 也是使用这种方式

第二种方式的hook是侵入式的，需要改造代码或是重新编译一次以指定动态库加载顺序。

覆盖系统调用接口

unsigned int sleep(unsigned int seconds){... 
}

直接写入文件，只需要比 libc 提前链接即可。

获取被全局符号介入机制覆盖的系统调用接口

dslym 函数原型

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>void *dlsym(void *handle, const char *symbol);

• 链接需要指定 -ldl 参数。
• 使用dlsym找回被覆盖的符号，第一个参数固定为RTLD_NEXT，第二个参数是符号的名称。

具体实现

CMakeLists.txt

set(LIBSsylaryaml-cpppthreaddl
)

extern "C"{// sleep // 定义了函数指针类型 sleep_fun// 该类型对应原生 sleep 函数的签名（接收 unsigned int 参数，返回 unsigned int）typedef unsigned int (*sleep_fun)(unsigned int seconds);// 声明外部的全局函数指针变量 sleep_f，用于保存原始 sleep 函数的地址// 通过 sleep_f 仍能调用原版函数extern sleep_fun sleep_f;
}

#define HOOK_FUN(XX) \XX(sleep)void hook_init(){static bool is_inited = false;if(is_inited){return;}//保存原函数：hook_init() 通过 dlsym(RTLD_NEXT, "sleep") 获取系统原版 sleep 函数的地址，保存到 sleep_f 指针
#define XX(name) name ## _f = (name ## _fun)dlsym(RTLD_NEXT, #name);HOOK_FUN(XX);
#undef XX 
}extern "C" {
#define XX(name) name ## _fun name ## _f = nullptr;		// 初始化 sleep_fun sleep_f = nullptr;HOOK_FUN(XX);
#undef XX// sleep
unsigned int sleep(unsigned int seconds){if(!sylar::t_hook_enable){return sleep_f(seconds);}sylar::Fiber::ptr fiber = sylar::Fiber::GetThis();sylar::IOManager* iom = sylar::IOManager::GetThis();/*** C++规定成员函数指针的类型包含类信息，即使存在继承关系，&IOManager::schedule 和 &Scheduler::schedule 属于不同类型。* 通过强制转换，使得类型系统接受子类对象iom调用基类成员函数的合法性。* * schedule是模板函数* 子类继承的是模板的实例化版本，而非原始模板* 直接取地址会导致函数签名包含子类类型信息* * std::bind 的类型安全机制* bind要求成员函数指针类型与对象类型严格匹配。当出现以下情况时必须转换：* * 总结，当需要绑定 子类对象调用父类模板成员函数，父类函数需要强转成父类* (存在多继承或虚继承导致this指针偏移)* * 或者* std::bind(&Scheduler::schedule, static_cast<Scheduler*>(iom), fiber, -1)* */iom->addTimer(seconds * 1000 , std::bind((void(sylar::Scheduler::*)(sylar::Fiber::ptr, int thread))&sylar::IOManager::schedule, iom, fiber, -1));sylar::Fiber::GetThis()->yield();return 0;
}

FdCtx 和 FdManager

把 fd 封装一遍，添加非阻塞。
最后再还原会之前的设置

connect hook

do_io模板

/*** 重点 ！！！* * 模板函数，通用的 read-write api hook 操作* * Args&& 万能引用，根据传入实参自动推导* * 这里Args，可能是左值，也可能是右值* * std::forward 保持参数的原始值类别 */ 
template<typename OriginFun, typename ... Args> // 常用⭐
static ssize_t do_io(int fd, 						OriginFun fun, 					// hook的原库函数const char* hook_fun_name, 		// debug输出，hook的函数名uint32_t event, int timeout_so,     			// 读 / 写 超时 宏标签Args&&... args)
{// Scheduler::run() 设置当前线程是否hookif(!sylar::t_hook_enable){return fun(fd, std::forward<Args>(args)...);}// fd 添加到 FdMgrsylar::FdCtx::ptr ctx = sylar::FdMgr::GetInstance()->get(fd);if(!ctx){return fun(fd, std::forward<Args>(args)...);}// 如果ctx关闭if(ctx->isClose()){errno = EBADF;return -1;}// 不是 socket 或者 用户设定了非阻塞}