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ptrace によるリファレンスモニタ†

ptrace を用いてリファレンスモニタを書くときの話題など。

• clone&fork&vfork
• wait
• signal
• execve
• ptrace
• stack dump
• stack image
• ARM port
• To Do
• 他にもまだあると思う。

システムコール一覧†

i386
/usr/src/linux/arch/i386/kernel/syscall_table.S
arm
/usr/src/linux/arch/arm/kernel/calls.S

名前が微妙に違うので、/usr/src/linux/include/unistd.h から作ったほうがいいかもしれない。

メモリマップを変更する可能性のあるシステムコール†

sys_brk, sys_mmap, sys_mmap2, sys_munmap

他にもあるかなあ。

暫定ベンチマーク†

• 環境
  • CPU: Intel Celeron/2.5GHz
  • Mem: 512MB
  • Make: GNU Make 3.80
  • g++: Debian 1:3.3.5-13

コマンドは

make
cp refmon refmon_
make clean
time ./refmon_ 1 make

でリファレンスモニタ自身の make にかかる時間を測定している。

2006年 3月 24日

• スタックトレースとシンボル解決（キャッシュするようにして速くなったはず）付き
• シンボル解決を外したもの
• バックトレースを外したもの
• リファレンスモニタなしのもの の 4つでベンチマーク、カッコ内は監視なしとの速度比である

  full(18%)
   3m54.084s
  no resolve(57%)
   1m16.385s
  no backtrace(82%)
   0m53.723s
  native(100%)
   0m44.230s

  考察
• ptrace で止めること自体で 20%近くダウンする、かなり遅くなるけど仕方ない
• スタックバックトレース自体ではさらに 30%ダウン、かなり遅いかも？
• さらにシンボル解決の処理が超絶遅い、要改善
  • mmap や munmap のときに /proc/(pid)/maps を読みに行く
  • そのとき実行ファイル、ロードされるライブラリなどを解釈して関数名などの解決もしている、これも遅い
  • さらに、シンボル名の探索を線形探索にしているせいでさらに遅い
    • これはさぼっただけ

重要なファイルの一覧†

• 全般
  • /usr/include/sys/user.h
  • /usr/include/asm/user.h (ptrace(2) で読み込める USER 領域の定義など)

• シグナル関連
  • /usr/arc/linux/kernel/signal.c

• wait 関連
  • /usr/src/linux/kernel/exit.c (sys_wait4, sys_waitpid の実装部分)

• ARM 関連
  • /usr/src/linux/arch/arm/kernel/entry-common.S (system_call など)

• i386 fork 関連
  • /usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S (system_call, syscall_trace の呼出し)
  • /usr/src/linux/arch/i386/kernel/process.c (sys_fork, sys_vfork, sys_clone の実装部分)
  • /usr/src/linux/arch/i386/kernel/ptrace.c (sys_ptrace の実装部分)
  • /usr/src/linux/kernel/fork.c (カーネル関数 do_fork の実装部分)

• sigreturn 関連
  • /usr/src/linux/arch/i386/kernel/signal.c (sys_sigreturn, sys_rt_sigreturn の実装部分)

中の人

• katsuhiro

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