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BEZEICHNUNG
ptrace - Prozessverfolgung
ÜBERSICHT
#include <sys/ptrace.h>
long ptrace(enum __ptrace_request Anfrage, pid_t Pid,
void *Adresse, void *Daten);
BESCHREIBUNG
Der Systemaufruf ptrace() stellt ein Mittel bereit, wodurch ein Prozess (der »Verfolger«)
die Ausführung eines anderen Prozesses (des »verfolgten Prozesses«) beobachten und steuern
kann und seinen Speicher sowie die Register untersuchen und ändern kann. Er wird in erster
Linie benutzt, um Fehlersuche mittels Haltepunkten zu implementieren und Systemaufrufe zu
verfolgen.
Ein verfolgter Prozess muss zuerst an den Verfolger angehängt werden. Anhängen und
nachfolgende Befehle bestehen pro Thread: In einem Prozess mit mehreren Threads kann jeder
Thread individuell an einen (möglicherweise unterschiedlichen) Verfolger angehängt werden
oder nicht angehängt und folglich nicht auf Fehler untersucht werden. Daher bedeutet
»verfolgter Prozess« immer »(ein) Thread«, niemals »ein Prozess (mit möglicherweise
mehreren Threads)«. Ptrace-Befehle werden immer an einen bestimmten verfolgten Prozess
gesandt. Der Aufruf hat folgende Form:
ptrace(PTRACE_foo, PID, …)
wobei PID die Thread-Kennung des zugehörigen Linux-Threads ist.
(Beachten Sie, dass auf dieser Seite ein »Prozess aus mehreren Threads« eine Thread-Gruppe
bezeichnet, die aus Threads besteht, die mittels des clone(2)-Schalters CLONE_THREAD
erzeugt wurde.)
Ein Prozess kann eine Verfolgung mittels fork(2) starten und als Ergebnis einen
Kindprozess erhalten, der PTRACE_TRACEME ausführt, was (üblicherweise) von einem execve(2)
gefolgt wird. Alternativ kann ein Prozess die Verfolgung eines anderen Prozesses mittels
PTRACE_ATTACH oder PTRACE_SEIZE beginnen.
Während der verfolgte Prozess verfolgt wird, wird er jedesmal stoppen, wenn ein Signal
gesandt wird, sogar wenn das Signal ignoriert wird. (Eine Ausnahme ist SIGKILL, das seine
normale Wirkung erzielt.) Der Verfolger wird bei seinem nächsten Aufruf von waitpid(2)
(oder den zugehörigen »wait«-Systemaufrufen) benachrichtigt; dies wird einen Statuswert
zurückgeben, der Informationen enthält, die den Grund angeben, weshalb der verfolgte
Prozess stoppte. Während der verfolgte Prozess angehalten ist, kann der Verfolger
verschiedene Ptrace-Anfragen verwenden, um den verfolgten Prozess zu untersuchen und zu
verändern. Dann veranlasst der Verfolger den verfolgten Prozess fortzufahren und wahlweise
das versandte Signal zu ignorieren (oder stattdessen sogar ein anderes Signal zu senden).
Falls die Option PTRACE_O_TRACEEXEC nicht in Kraft ist, werden alle erfolgreichen Aufrufe
von execve(2) durch den verfolgten Prozess zum Senden eines SIGTRAP-Signals veranlassen,
um dem Elternprozess die Möglichkeit zu geben, die Kontrolle zu erlangen, bevor die
Ausführung des neuen Programms beginnt.
Wenn der Verfolger die Verfolgung beendet hat, kann er veranlassenden, das der verfolgte
Prozess mit PTRACE_DETACH in einem normal Modus ohne Verfolgung fortfährt.
Der Wert des Arguments Anfrage legt die Aktion des Systemaufrufs fest:
PTRACE_TRACEME
zeigt an, dass dieser Prozess durch seinen Elternprozess verfolgt wird. Ein Prozess
sollte diese Anfrage wahrscheinlich nicht stellen, falls sein Elternprozess nicht
erwartet, ihn zu verfolgen.(PID, Adresse und Daten werden ignoriert.)
Since Ubuntu 10.10, PTRACE_ATTACH is not allowed against arbitrary matching-uid
processes. The traced "child" must be a descendant of the tracer or must have
called prctl(2) using PR_SET_PTRACER, with the pid of the tracer (or one of its
ancestors). For more details, see /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf.
Die PTRACE_TRACEME-Anfrage wird nur vom verfolgten Prozess benutzt; die verbleibenden
Anfragen werden nur vom verfolgenden Prozess benutzt. In den folgenden Anfragen gibt PID
die Thread-Kennung des verfolgten Prozesses an, der beeinflusst werden soll. Für andere
Anfragen als PTRACE_ATTACH, PTRACE_SEIZE, PTRACE_INTERRUPT und PTRACE_KILL muss der
verfolgte Prozess gestoppt werden.
PTRACE_PEEKTEXT, PTRACE_PEEKDATA
liest ein »word« an der Stelle Adresse im Speicher des verfolgten Prozesses und
gibt das »word« als Ergebnis des ptrace()-Aufrufs zurück. Linux hat keine separaten
Adressräume für Text und Daten, daher sind diese beiden Anfragen derzeit
gleichwertig. (Das Argument Daten wird ignoriert.)
PTRACE_PEEKUSER
Liest ein »word« bei Versatz Adresse im BENUTZERbereich des verfolgten Prozesses,
der die Register und andere Informationen über den Prozess enthält (siehe
<sys/user.h>). Das »word« wird als Ergebnis des ptrace()-Aufrufs zurückgegeben.
Typischerweise muss der Versatz am »word« ausgerichtet sein, obwohl dies je nach
Architektur variieren kann. Lesen Sie die ANMERKUNGEN. (Daten wird ignoriert.)
PTRACE_POKETEXT, PTRACE_POKEDATA
kopiert das »word« Daten an die Stelle Adresse im Speicher des verfolgenden
Prozesses. Wie bei PTRACE_PEEKTEXT und PTRACE_PEEKDATA sind die beiden Abfragen
derzeit gleichwertig.
PTRACE_POKEUSER
kopiert das »word« Daten an den Versatz Adresse im BENUTZERbereich des verfolgten
Prozesses. Wie für PTRACE_PEEKUSER muss der Versatz am »word« ausgerichtet sein. Um
die Integrität des Kernels aufrecht zu erhalten, sind einige Änderungen in
BENUTZERbereich nicht erlaubt.
PTRACE_GETREGS, PTRACE_GETFPREGS
kopiert die Mehrzweck- beziehungsweise Fließpunktregister des verfolgten Prozesses
an die Stelle Daten im Verfolger. Lesen Sie <sys/user.h>, um Informationen über das
Format dieser Daten zu erhalten. (Adresse wird ignoriert.) Beachten Sie, dass auf
SPARC-Systemen die Bedeutung von Daten und Adresse umgekehrt ist; daher wird Daten
ignoriert und die Register werden an die Adresse Adresse kopiert. PTRACE_GETREGS
und PTRACE_GETFPREGS sind nicht auf allen Architekturen verfügbar.
PTRACE_GETREGSET (seit Linux 2.6.34)
liest die Register des verfolgten Prozesses. Adresse gibt auf eine von der
Architektur unabhängige Weise den Typ des Registers an, das gelesen werden soll.
NT_PRSTATUS (mit numerischem Wert 1) führt normalerweise dazu, dass
Allzweckregister gelesen werden. Falls die CPU zum Beispiel Fließkomma- und/oder
Vektorregister hat, können sie durch Setzen von Adresse auf die entsprechende
Konstante NT_foo ermittelt werden. Daten zeigt auf einen struct iovec, der den
Speicherort und die Länge des Zielpuffers beschreibt. Bei der Rückkehr ändert der
Kernel iov.len, um die tatsächliche Anzahl zurückgegebener Byte anzuzeigen.
PTRACE_SETREGS, PTRACE_SETFPREGS
verändert die Mehrzweck- beziehungsweise Fließpunktregister des verfolgten
Prozesses von der Adresse Daten im Verfolger. Wie für PTRACE_POKEUSER können einige
Änderungen am Mehrzweckregister verboten sein. (Adresse wird ignoriert.) Beachten
Sie, dass auf SPARC-Systemen die Bedeutung von Daten und Adresse umgekehrt ist;
daher wird Daten ignoriert und die Register werden von der Adresse Adresse kopiert.
PTRACE_SETREGS und PTRACE_SETFPREGS sind nicht auf allen Architekturen verfügbar.
PTRACE_SETREGSET (seit Linux 2.6.34)
verändert die Register des verfolgten Prozesses. Die Bedeutung von Adresse und
Daten ist analog zu PTRACE_GETREGSET.
PTRACE_GETSIGINFO (seit Linux 2.3.99-pre6)
ruft Informationen über das Signal ab, das den Stopp verursachte. Kopiert eine
siginfo_t-Struktur (siehe sigaction(2)) vom verfolgten Prozess an die Stelle Daten
im Verfolger. (Adresse wird ignoriert.)
PTRACE_SETSIGINFO (seit Linux 2.3.99-pre6)
setzt Signalinformationen: kopiert eine siginfo_t-Struktur von der Adresse Daten
vom verfolgenden zum verfolgten Prozess. Dies wird nur Signale betreffen, die
normalerweise an den verfolgten Prozess zugestellt würden und vom Verfolger
abgefangen wurden. Es könnte schwierig werden, diese normalen Signale von
künstlichen Signalen zu unterscheiden, die von ptrace() selbst generiert wurden.
(Adresse wird ignoriert.)
PTRACE_SETOPTIONS (seit Linux 2.4.6; siehe FEHLER für Vorsichtsmaßnahmen)
setzt Ptrace-Optionen von Daten. (Adresse wird ignoriert.) Daten wird als Bit in
der Maske der Optionen interpretiert, die durch die folgenden Schalter angegeben
wird:
PTRACE_O_EXITKILL (seit Linux 3.8)
falls ein verfolgender Prozess diesen Schalter setzt, wird an jeden
verfolgten Prozess ein SIGKILL-Signal geschickt, falls der verfolgende
Prozess beendet wird. Diese Option ist für diejenigen nützlich, die Ptrace
einsperren und sicherstellen wollen, dass der verfolgte Prozess nie der
Steuerung des verfolgenden Prozesses entkommt.
PTRACE_O_TRACECLONE (seit Linux 2.5.46)
Stop the tracee at the next clone(2) and automatically start tracing the
newly cloned process, which will start with a SIGSTOP, or PTRACE_EVENT_STOP
if PTRACE_SEIZE was used. A waitpid(2) by the tracer will return a status
value such that
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_CLONE<<8))
Die PID des neuen Prozesses kann mit PTRACE_GETEVENTMSG abgefragt werden.
Diese Option kann nicht in allen Fällen clone(2)-Aufrufe abfangen. Falls der
verfolgte Prozess clone(2) mit dem Schalter CLONE_VFORK aufruft, wird
stattdessen PTRACE_EVENT_VFORK geschickt, wenn PTRACE_O_TRACEVFORK gesetzt
ist; andernfalls wird PTRACE_EVENT_FORK geschickt, wenn der verfolgte
Prozess clone(2) mit dem auf SIGCHLD gesetzten Beendigungssignal aufgerufen
wird, falls PTRACE_O_TRACEFORK gesetzt ist.
PTRACE_O_TRACEEXEC (seit Linux 2.5.46)
stoppt den verfolgten Prozess beim nächsten execve(2). Ein waitpid(2) durch
den Verfolger wird einen Statuswert wie diesen zurückgeben:
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_EXEC<<8))
Falls der ausführende Thread kein führender Thread der Gruppe ist, wird die
Thread-Kennung vor dem Stopp auf die Kennung des führenden Threads der
Gruppe zurückgesetzt. Seit Linux 3.0 kann die vorherige Thread-Kennung mit
PTRACE_GETEVENTMSG abgefragt werden.
PTRACE_O_TRACEEXIT (seit Linux 2.5.60)
stoppt den verfolgten Prozess beim Beenden. Ein waitpid(2) durch den
Verfolger wird einen Statuswert wie diesen zurückgeben:
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_EXIT<<8))
Der Exit-Status des verfolgten Prozesses kann mit PTRACE_GETEVENTMSG
abgefragt werden.
Der verfolgte Prozess wird frühzeitig während des Beendens gestoppt, wenn
die Register noch verfügbar sind, was es dem Verfolger ermöglicht, zu sehen,
wo das Beenden veranlasst wurde, wohingegen die normale Benachrichtigung
über die Beendigung geschickt wird, wenn der Prozess das Beenden
abgeschlossen hat. Auch wenn der Kontext verfügbar ist, kann der Verfolger
das Beenden an diesem Punkt nicht mehr verhindern.
PTRACE_O_TRACEFORK (seit Linux 2.5.46)
Stop the tracee at the next fork(2) and automatically start tracing the
newly forked process, which will start with a SIGSTOP, or PTRACE_EVENT_STOP
if PTRACE_SEIZE was used. A waitpid(2) by the tracer will return a status
value such that
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_FORK<<8))
Die PID des neuen Prozesses kann mit PTRACE_GETEVENTMSG abgefragt werden.
PTRACE_O_TRACESYSGOOD (seit Linux 2.4.6)
Wenn Systemaufrufe abgefangen werden, wird Bit 7 in der Signalnummer gesetzt
(d.h. SIGTRAP | 0x80 geschickt). Dies erleichtert es dem Verfolger, den
Unterschied zwischen normalen, abgefangenen Signalen und denen, die durch
einen Systemaufruf verursacht wurden, mitzuteilen. (PTRACE_O_TRACESYSGOOD
funktioniert möglicherweise nicht auf allen Architekturen.)
PTRACE_O_TRACEVFORK (seit Linux 2.5.46)
Stop the tracee at the next vfork(2) and automatically start tracing the
newly vforked process, which will start with a SIGSTOP, or PTRACE_EVENT_STOP
if PTRACE_SEIZE was used. A waitpid(2) by the tracer will return a status
value such that
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_VFORK<<8))
Die PID des neuen Prozesses kann mit PTRACE_GETEVENTMSG abgefragt werden.
PTRACE_O_TRACEVFORKDONE (seit Linux 2.5.60)
stoppt den verfolgten Prozess bei Vollendung des nächsten vfork(2). Ein
waitpid(2) durch den Verfolger wird einen Statuswert wie diesen zurückgeben:
status>>8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_VFORK_DONE<<8))
Die PID des neuen Prozesses kann (seit Linux 2.6.18) abgefragt werden mit
PTRACE_GETEVENTMSG (seit Linux 2.5.46)
eine Nachricht (als unsigned long) über das Ptrace-Ereignis abfragen, das einfach
so auftrat und es an die Adresse Daten im Verfolger platzieren. Für
PTRACE_EVENT_EXIT ist dies der Exit-Status des verfolgten Prozesses. Für
PTRACE_EVENT_FORK, PTRACE_EVENT_VFORK und PTRACE_EVENT_CLONE ist dies die PID des
neuen Prozesses. (Adresse wird ignoriert.)
PTRACE_CONT
startet den gestoppten, verfolgten Prozess erneut. Falls Daten nicht Null ist, wird
es als Nummer des Signals interpretiert, das an den verfolgten Prozess geschickt
wird; andernfalls wird kein Signal geschickt. Dadurch kann der Verfolger zum
Beispiel steuern, ob ein Signal an den verfolgten Prozess geschickt wird oder
nicht. (Adresse wird ignoriert.)
PTRACE_SYSCALL, PTRACE_SINGLESTEP
startet den gestoppten, verfolgten Prozess wie für PTRACE_CONT, arrangiert aber,
dass der verfolgte Prozess beim nächsten Eintritt oder einem Systemaufruf
beziehungsweise nach der Ausführung einer einzelnen Anweisung gestoppt wird. (Der
verfolgte Prozess wird auch, wie üblich, über den Empfang des Signals gestoppt.)
Aus der Sicht des Verfolgers scheint es, als ob der verfolgte Prozess durch Empfang
eines SIGTRAP gestoppt wurde. Daher gibt es zum Beispiel für PTRACE_SYSCALL die
Idee, beim ersten Stopp die Argumente des Systemaufrufs zu prüfen, dann einen
anderen PTRACE_SYSCALL zu schicken und den Rückgabewert des Systemaufrufs am
zweiten Stopp zu prüfen. Das Argument Daten wird wie für PTRACE_CONT behandelt.
(Adresse wird ignoriert.)
PTRACE_SYSEMU, PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP (seit Linux 2.6.14)
für PTRACE_SYSEMU beim nächsten Eintritt für den Systemaufruf, der nicht ausgeführt
wird, fortfahren und stoppen; für PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP das gleiche tun, aber in
einem einzigen Schritt, wenn es sich nicht um einen Systemaufruf handelt. Dieser
Aufruf wird von Programmen wie »User Mode Linux« verwandt, die die Systemaufrufe
des verfolgten Prozesses emulieren wollen. Das Argument Daten wird wie für
PTRACE_CONT behandelt. Das Argument Adresse wird ignoriert. Diese Anfragen werden
derzeit nur unter x86 unterstützt.
PTRACE_LISTEN (seit Linux 3.4)
startet den gestoppten verfolgten Prozess erneut, verhindert jedoch seine
Ausführung. Der resultierende Status ist dem eines Prozesses ähnlich, der durch ein
SIGSTOP (oder ein anderes Stoppsignal) angehalten wurde. Zusätzliche Informationen
finden Sie im Unterabschnitt »Gruppenstopp«. PTRACE_LISTEN funktioniert nur bei
verfolgten Prozessen, die durch PTRACE_SEIZE angehängt wurden.
PTRACE_KILL
sendet dem verfolgten Prozess ein SIGKILL, um ihn zu beenden. (Adresse und Daten
werden ignoriert.)
Diese Transaktion ist überholt; benutzen Sie sie nicht! Senden Sie stattdessen ein
SIGKILL direkt mittels kill(2) oder tgkill(2). Das Problem bei PTRACE_KILL ist,
dass es verlangt, dass sich der verfolgte Prozess in eine Signallieferstopp
befindet, andernfalls funktioniert es möglicherweise nicht (d.h. es könnte komplett
erfolgreich sein, würde aber den verfolgten Prozess killen). Im Gegensatz dazu hat
das direkte Senden von einem SIGKILL keine derartige Beschränkung.
PTRACE_INTERRUPT (seit Linux 3.4)
Stop a tracee. If the tracee is running or sleeping in kernel space and
PTRACE_SYSCALL is in effect, the system call is interrupted and syscall-exit-stop
is reported. (The interrupted system call is restarted when the tracee is
restarted.) If the tracee was already stopped by a signal and PTRACE_LISTEN was
sent to it, the tracee stops with PTRACE_EVENT_STOP and WSTOPSIG(status) returns
the stop signal. If any other ptrace-stop is generated at the same time (for
example, if a signal is sent to the tracee), this ptrace-stop happens. If none of
the above applies (for example, if the tracee is running in userspace), it stops
with PTRACE_EVENT_STOP with WSTOPSIG(status) == SIGTRAP. PTRACE_INTERRUPT only
works on tracees attached by PTRACE_SEIZE.
PTRACE_ATTACH
hängt an den Prozess, der durch PID angegeben wird, an, lässt ihn zum verfolgten
Prozess des aufrufenden Prozesses werden. Dem verfolgten Prozess wird ein SIGSTOP
gesandt, er wird aber nicht notwendigerweise durch die Vollendung dieses Aufrufs
gestoppt; benutzen Sie waitpid(2), um auf das Stoppen des verfolgten Prozesses zu
warten. Lesen Sie den Unterabschnitt »Anhängen und Loslösen«, um zusätzliche
Informationen zu erhalten. (Adresse und Daten werden ignoriert.)
PTRACE_SEIZE (seit Linux 3.4)
hängt an den durch PID angegebenen Prozess an und macht ihn zu einem verfolgten
Prozess des aufrufenden Prozesses. Im Gegensatz zu PTRACE_ATTACH stoppt
PTRACE_SEIZE den Prozess nicht. Nur ein mit PTRACE_SEIZE angehängter Prozess kann
PTRACE_INTERRUPT- und PTRACE_LISTEN-Befehle entgegennehmen. Adresse muss Null sein.
Daten enthält eine Bitmaske von Ptrace-Optionen, die sofort aktiviert werden.
PTRACE_DETACH
startet den gestoppten, verfolgten Prozess wie für PTRACE_CONT, löst ihn aber
zuerst vom Prozess ab. Unter Linux kann ein verfolgter Prozess auf diese Art
abgelöst werden, ohne Rücksicht darauf zu nehmen, welche Methode zum Starten der
Verfolgung benutzt wurde.(Adresse wird ignoriert.)
Tod unter Ptrace
Wenn ein Prozess (der möglicherweise aus mehreren Threads besteht) ein killendes Signal
erhält (eines, dessen Einstellung auf SIG_DFL gesetzt ist und dessen Standardaktion das
Killen des Prozesses ist) werden alle Threads beendet. Verfolgte Prozesse melden ihren Tod
an ihre(n) Verfolger. Die Benachrichtigung über dieses Ereignis wird über waitpid(2)
zugestellt.
Beachten Sie, dass das killende Signal zuerst einen Signallieferstopp (auf nur einen
verfolgten Prozess) verursachen wird und nur nachdem es durch den Verfolger eingespeist
wurde (oder nachdem es an einen nicht verfolgten Thread versandt wurde), wird der Tod von
dem Signal auf alle verfolgten Prozesse innerhalb eines Prozesses mit mehreren Threads
ausgehen. (Der Begriff »Signallieferstopp« wird nachfolgend erklärt.)
SIGKILL erzeugt keinen »Signallieferstopp«. Daher kann der Verfolger es nicht
unterdrücken. SIGKILL killt sogar innerhalb von Systemaufrufen (der
Systemaufrufbeendigungsstopp wird nicht vorrangig vor dem Tod durch SIGKILL erzeugt). Der
reine Effekt besteht darin, dass SIGKILL den Prozess (all seine Threads) immer killt,
sogar dann, wenn einige Threads des Prozesses verfolgt werden.
Wenn der verfolgte Prozess _exit(2) aufruft, meldet er seinem Verfolger seinen Tod. Andere
Threads werden nicht beeinflusst.
Wenn irgendein Thread exit_group(2) ausführt, meldet jeder verfolgte Prozess in dessen
Gruppe seinen Tod an den Verfolger.
Falls die Option PTRACE_O_TRACEEXIT aktiv ist, wird PTRACE_EVENT_EXIT vor dem
tatsächlichen Tod auftreten. Dies wird angewandt, um mittels exit(2), exit_group(2) und
Todessignalen (ausgenommen SIGKILL) zu beenden und wenn Threads bei execve(2) in einem
Prozess mit mehreren Threads zerrissen werden.
Der Verfolger kann nicht abschätzen, ob der von Ptrace gestoppte Prozess existiert. Es
gibt mehrere Szenarien, in denen der verfolgte Prozess sterben kann, während er gestoppt
ist (wie SIGKILL). Daher muss der Verfolger vorbereitet werden, bei allen
Ptrace-Transaktionen einen ESRCH-Fehler zu handhaben. Leider wird der gleiche Fehler
zurückgegeben, falls der verfolgte Prozess existiert, aber nicht von Ptrace gestoppt wurde
(für Befehle, die einen gestoppten, verfolgten Prozess erfordern) oder falls er nicht
durch den Prozess verfolgt wird, der den Ptrace-Aufruf abschickte. Der Verfolger muss den
Überblick über den »laufend«-/»gestoppt«-Status des verfolgten Prozesses behalten und
ESRCH nur dann als »verfolgter Prozess starb unerwartet« interpretieren, falls er weiß,
dass der verfolgte Prozess beobachtet wurde, um in einen Ptrace-stopp einzutreten.
Beachten Sie, dass es keine Garantie gibt, dass waitpid(WNOHANG) zuverlässig den
Todesstatus des verfolgten Prozesses meldet, falls eine Ptrace-Transaktion ESRCH
zurückgibt. waitpid(WNOHANG) könnte stattdessen 0 zurückgeben. In anderen Worten kann es
sein, dass der verfolgte Prozess »noch nicht vollständig tot« ist, aber bereits
Ptrace-Anfragen ablehnt.
Der Verfolger kann nicht abschätzen, ob der verfolgte Prozess immer sein Leben durch
melden von WIFEXITED(status) oder WIFSIGNALED(status) aushaucht. Es gibt Fälle, in denen
dies nicht geschieht. Falls ein Thread, der nicht führender Thread der Thread-Gruppe ist,
zum Beispiel ein execve(2) ausführt, verschwindet er; seine PID wird nie wieder gesehen
und alle nachfolgenden Ptrace-Stopps werden unter der PID des führenden Threads der
Thread-Gruppe gemeldet.
Gestoppt-Status
A tracee can be in two states: running or stopped. For the purposes of ptrace, a tracee
which is blocked in a system call (such as read(2), pause(2), etc.) is nevertheless
considered to be running, even if the tracee is blocked for a long time. The state of the
tracee after PTRACE_LISTEN is somewhat of a gray area: it is not in any ptrace-stop
(ptrace commands won't work on it, and it will deliver waitpid(2) notifications), but it
also may be considered "stopped" because it is not executing instructions (is not
scheduled), and if it was in group-stop before PTRACE_LISTEN, it will not respond to
signals until SIGCONT is received.
Es gibt viele Arten von Status, wenn ein verfolgter Prozess gestoppt wurde und in
Ptrace-Diskussionen werden sie oft durcheinandergebracht. Daher ist es wichtig, präzise
Begriffe zu verwenden.
In dieser Handbuchseite wird jeder Gestoppt-Status, in dem der verfolgte Prozess bereit
ist, Ptrace-Befehle vom Verfolger zu akzeptieren, Ptrace-Stopp genannt. Ptrace-Stopps
können weiter in Signallieferstopp, Gruppenstopp und so fort unterteilt werden. Diese
gestoppten Status werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Wenn der laufende, verfolgte Prozess in Ptrace-Stopp eintritt, benachrichtigt er seinen
Verfolger mittels waitpid(2) (oder einem anderen der »wait«-Systemaufrufe). Meistens geht
diese Handbuchseite davon aus, dass der Verfolger wartet mit:
PID = waitpid(pid_or_minus_1, &status, __WALL);
Mit Ptrace-Stopp angehaltene, verfolgte Prozesse werden als Rückgaben mit PID größer als 0
und »WIFSTOPPED(status) true« gemeldet.
Der Schalter __WALL enthält nicht die Schalter WSTOPPED und WEXITED, impliziert aber ihre
Funktionalität.
Es wird nicht empfohlen, den Schalter WCONTINUED zu setzen, wenn waitpid(2) aufgerufen
wird: Der Status »continued« gilt pro Prozess und ihn zu verbrauchen, kann den echten
Elternprozess des verfolgten Prozesses verwirren.
Die Benutzung des Schalters WNOHANG könnte waitpid(2) veranlassen, 0 zurückzugeben (»nocht
keine Warteergebnisse verfügbar«), sogar dann, wenn der Verfolger weiß, dass dort eine
Benachrichtigung sein soll. Beispiel:
errno = 0;
ptrace(PTRACE_CONT, pid, 0L, 0L);
if (errno == ESRCH) {
/* verfolgter Prozess ist tot */
r = waitpid(tracee, &status, __WALL | WNOHANG);
/* r kann hier immer noch 0 sein! */
}
Die folgenden Arten von Ptrace-Stopps existieren: Signallieferstopps, Gruppenstopps,
PTRACE_EVENT-Stopps und Systemaufrufstopps. Sie alle werden von waitpid(2) mit
»WIFSTOPPED(status) true« gemeldet. Sie könnten durch Untersuchen des Wertes status>>8
unterschieden werden und, falls es eine Unklarheit im Wert gibt, durch Abfragen von
PTRACE_GETSIGINFO. (Hinweis: Das Makro WSTOPSIG(status) kann nicht für diese Untersuchung
verwandt werden, da es den Wert (status>>8) & 0xff zurückgibt.)
Signallieferstopp
Wenn ein Prozess (möglicherweise mit mehreren Threads) ein Signal außer SIGKILL empfängt,
wählt der Kernel einen beliebigen Thread aus, der das Signal handhabt. (Falls das Signal
mit tgkill(2) erzeugt wurde, kann der Ziel-Thread explizit durch den Aufrufenden
ausgewählt werden.) Falls der ausgewählte Thread verfolgt wird, tritt er in einen
Signallieferstopp ein. An diesem Punkt wird das Signal noch nicht an den Prozess
zugestellt und kann durch den Verfolger unterdrückt werden. Falls der Verfolger das Signal
nicht unterdrückt, übergibt er das Signal bei der nächsten Ptrace-Neustartanfrage an den
verfolgten Prozess. Dieser zweite Schritt der Signalzustellung wird in dieser
Handbuchseite Signaleinspeisung genannt. Beachten Sie, dass, falls das Signal blockiert
ist, der Signallieferstopp nicht auftritt, bis die Blockade des Signals aufgehoben wurde,
mit der üblichen Ausnahme, dass SIGSTOP nicht blockiert werden kann.
Der Signallieferstopp wird vom Verfolger als waitpid(2) beobachtet und kehrt mit
»WIFSTOPPED(status) true« mit dem Signal zurück, das von WSTOPSIG(status) zurückgegeben
wurde. Falls das Signal SIGTRAP ist, könnte dies eine andere Art eines Ptrace-Stopps sein;
Einzelheiten finden Sie in den Abschnitten »Systemaufrufstopps« und »execve« unterhalb.
Falls WSTOPSIG(status) ein stoppendes Signal zurückgibt, könnte dies ein Gruppenstopp
sein; siehe unten.
Signaleinspeisung und -unterdrückung
Nachdem der Signallieferstopp durch den Verfolger beobachtet wurde, sollte der Verfolger
den verfolgten Prozess mit dem Aufruf
ptrace(PTRACE_restart, PID, 0, Signal)
neu starten, wobei PTRACE_restart einer der neu startenden Ptrace-Anfragen ist. Falls
Signal 0 ist, wird das Signal nicht zugestellt. Andernfalls wird das Signal Signal
zugestellt. Diese Transaktion wird in dieser Handbuchseite Signaleinspeisung genannt, um
sie vom Signallieferstopp zu unterscheiden.
Der Signalwert kann sich vom Wert WSTOPSIG(status) unterschieden: Der Verfolger kann
veranlassen, dass ein anderes Signal eingespeist wird.
Beachten Sie, dass ein unterdrücktes Signal immer noch Systemaufrufe verursacht, um
vorzeitig zurückzukehren. In diesem Fall werden Systemaufrufe neu gestartet: Der Verfolger
wird den verfolgten Prozess beobachten, um den unterbrochenen Systemaufruf neu auszuführen
(oder den Systemaufruf restart_syscall(2) für wenige Systemaufrufe, die unterschiedliche
Mechanismen zum erneuten Starten verwenden), falls der Verfolger PTRACE_SYSCALL benutzt.
Sogar Systemaufrufe (wie poll(2)), die nach einem Signal nicht mehr neu startbar sind,
werden nach dem Unterdrücken des Signals neu gestartet werden. Es existieren jedoch einige
Kernelfehler, die zum Fehlschlagen einiger Systemaufrufe mit EINTR führen, sogar, wenn
kein beobachtbares Sygnal in den verfolgten Prozess eingespeist wurde.
Es wird nicht garantiert, dass beim Neustarten von Ptrace-Befehlen, die in anderen
Ptrace-Stopps als Signallieferstopps angestoßen wurden,ein Signal eingespeist wird, nicht
einmal, wenn Signal nicht Null ist. Es wird kein Fehler gemeldet; ein Signal ungleich Null
könnte einfach ignoriert werden. Ptrace-Benutzer sollten nicht versuchen, auf diese Art
»ein neues Signal zu erzeugen«: Benutzen Sie stattdessen tgkill(2).
Die Tatsache, dass Signaleinspeisungsanfragen beim erneuten Starten des verfolgten
Prozesses nach Ptrace-Stopps, die keine Signallieferstopps sind, ignoriert werden können,
ist ein Grund für Verwirrung bei Ptrace-Benutzern. Ein typisches Szenario ist, dass der
Verfolger Gruppenstopps beobachtet, sie fälschlicherweise für Signallieferstopps hält und
den verfolgen Prozess mit
ptrace(PTRACE_restart, PID, 0, Stoppsignal)
neu startet mit der Absicht Stoppsignal einzuspeisen, Stoppsignal aber ignoriert wird und
der verfolgte Prozess weiter läuft.
Das Signal SIGCONT hat einen Seiteneffekt, dass es einen Prozess im Gruppenstopp (alle
Threads davon) aufweckt. Dieser Seiteneffekt tritt vor dem Signallieferstopp auf. Der
Verfolger kann diesen Seiteneffekt nicht unterdrücken (er kann nur Signaleinspeisung
unterdrücken, was nur dazu führt, dass die SIGCONT-Handhabung nicht im verfolgten Prozess
ausgeführt wird, falls eine solche Handhabung installiert ist). Tatsächlich könnte dem
Aufwecken aus den Gruppenstopp ein Signallieferstopp für andere Signale als SIGCONT
folgen, falls sie ausstehen, wenn SIGCONT gesandt wurde. In anderen Worten könnte es sein,
dass SIGCONT nicht das erste durch den Verfolger beobachtete Signal ist, nachdem es
gesandt wurde.
Stoppen von Signalen führt dazu, das ein Prozess (alle Treads davon) in einen Gruppenstopp
eintreten. Dieser Seiteneffekt tritt nach der Signaleinspeisung auf und kann daher durch
den Verfolger unterdrückt werden.
In Linux 2.4 und älter kann das Signal SIGSTOP nicht eingespeist werden.
PTRACE_GETSIGINFO kann benutzt werden, um eine siginfo_t-Struktur zu erhalten, die dem
gesandten Signal entspricht. PTRACE_SETSIGINFO kann benutzt werden, um es zu verändern.
Falls PTRACE_SETSIGINFO benutzt wurde, um siginfo_t zu verändern, müssen das Feld si_signo
und der Parameter Signal im Befehl zum Neustart übereinstimmen, andernfalls ist das
Ergebnis undefiniert.
Gruppenstopp
Wenn ein Prozess (der möglicherweise aus mehreren Threads besteht) ein Stoppsignal
empfängt, werden alle Threads gestoppt. Falls einige Threads verfolgt werden, treten sie
in eine Thread-Gruppe ein. Beachten Sie, dass das Stoppsignal zuerst einen
Signallieferstopp verursachen wird (nur auf den verfolgten Prozess) und nur, nachdem es
durch den Verfolger eingespeist wurde (oder nachdem es an einen Thread geschickt wurde,
der nicht verfolgt wird), wird der Gruppenstopp auf alle verfolgten Prozesse innerhalb
eines Prozesses aus mehreren Threads eingeleitet. Wie üblich meldet jeder verfolgte
Prozess seinen Gruppenstopp separat an den entsprechenden Verfolger.
Der Gruppenstopp wird vom Verfolger als waitpid(2) beobachtet und kehrt mit
»WIFSTOPPED(status) true« mit dem Stoppsignal zurück, das über WSTOPSIG(status) verfügbar
ist. Dasselbe Ergebnis wird von einigen anderen Klassen von Ptrace-Stopps zurückgegeben,
daher ist die empfohlene Vorgehensweise, folgenden Aufruf zu tätigen:
ptrace(PTRACE_GETSIGINFO, PID, 0, &siginfo)
Der Aufruf kann vermieden werden, falls das Signal nicht SIGSTOP, SIGTSTP, SIGTTIN oder
SIGTTOU ist. Nur diese vier Signale sind Stoppsignale. Falls der Verfolger etwas anderes
sieht, kann es kein Gruppenstopp sein. Andernfalls benötigt der Verfolger den Aufruf
PTRACE_GETSIGINFO. Falls PTRACE_GETSIGINFO mit EINVAL fehlschlägt, ist es definitiv ein
Gruppenstopp. (Andere Fehlerkodes wie ESRCH (»kein derartiger Prozess«) sind möglich,
falls ein SIGKILL den verfolgten Prozess gekillt hat.
If tracee was attached using PTRACE_SEIZE, group-stop is indicated by PTRACE_EVENT_STOP:
status>>16 == PTRACE_EVENT_STOP. This allows detection of group-stops without requiring an
extra PTRACE_GETSIGINFO call.
Ab Linux 2.6.38 wird der verfolgte Prozess, nachdem der Verfolger den Ptrace-Stopp des
verfolgten Prozesses sieht und bis er neu startet oder ihn killt, nicht laufen und keine
Benachrichtigungen an den Verfolger senden (außer dem Tod durch SIGKILL), nicht einmal,
wenn der Verfolger in einen anderen waitpid(2)-Aufruf gelangt.
Das im vorhergehenden Absatz beschriebene Verhalten verursacht ein Problem bei
transparenter Behandlung von Stoppsignalen. Falls der Verfolger den verfolgten Prozess
nach einem Gruppenstopp neu startet, wird das Stoppsignal effektiv ignoriert —der
verfolgte Prozess bleibt nicht gestoppt, er läuft. Falls der Verfolger den verfolgten
Prozess neu startet, bevor er in das nächste waitpid(2) eintritt, werden zukünftige
SIGCONT-Signale nicht an den Verfolger gemeldet. Dies würde dazu führen, dass die
SIGCONT-Signale keine Auswirkungen auf den verfolgten Prozess haben.
Seit Linux 3.4 gibt es eine Methode, die dieses Problem bewältigt: Statt PTRACE_CONT kann
ein PTRACE_LISTEN-Befehl zum Neustart eines verfolgten Prozesses auf eine Weise benutzt
werden, die ihn nicht ausführt, aber auf ein neues Ereignis wartet, das er über waitpid(2)
melden kann, wenn er zum Beispiel mit SIGCONT neu gestartet wird.
PTRACE_EVENT-Stopps
Falls der Verfolger PTRACE_O_TRACE_*-Optionen setzt, wird der verfolgte Prozess in
PTRACE_EVENT-Stopps genannte Stopps gelangen.
PTRACE_EVENT-Stopps werden durch den Verfolger als als waitpid(2) beobachtet, kehren mit
»WIFSTOPPED(status) true« zurück und WSTOPSIG(status) gibt SIGTRAP zurück. Es wird ein
zusätzliches Bit in das höhere Bit des Status (Datentyp Word) gesetzt: Der Wert status>>8
wird wie folgt sein:
(SIGTRAP | PTRACE_EVENT_foo << 8).
Es gibt die folgenden Ereignisse:
PTRACE_EVENT_VFORK
stoppt vor dem Zurückkehren von vfork(2) oder clone(2) mit dem Schalter
CLONE_VFORK. Wenn der verfolgte Prozess nach diesem Stopp fortgeführt wird, wird er
auf das Beenden/Ausführen des Kindprozesses warten, bevor er mit seiner Ausführung
fortfährt (in anderen Worten, das übliche Verhalten auf vfork(2)).
PTRACE_EVENT_FORK
stoppt vor dem Zurückkehren von fork(2) oder clone(2) mit dem auf SIGCHLD gesetzten
Beendigungssignal.
PTRACE_EVENT_CLONE
stoppt vor dem Zurückkehren von clone(2).
PTRACE_EVENT_VFORK_DONE
stoppt vor dem Zurückkehren von vfork(2) oder clone(2) mit dem Schalter
CLONE_VFORK, aber nachdem die Blockade dieses verfolgten Prozesses durch Beenden
oder Ausführung aufgehoben wurde.
Für alle vier oben beschriebenen Stopps tritt der Stopp im Elternprozess auf (d.h. im
verfolgenden Prozess), nicht im neu erstellten Thread. PTRACE_GETEVENTMSG kann benutzt
werden, um die Kennung des neuen Threads zu erhalten.
PTRACE_EVENT_EXEC
stoppt vor dem Zurückkehren von execve(2). Ab Linux 3.0, gibt PTRACE_GETEVENTMSG
die vorherige Thread-Kennung zurück.
PTRACE_EVENT_EXIT
stoppt vor dem Beenden (einschließlich des Todes aus exit_group(2)), dem Signaltod
oder endet, verursacht durch execve(2), in einem Prozess aus mehreren Threads.
PTRACE_GETEVENTMSG gibt den Exit-Status zurück. Register können untersucht werden
(solange nicht »wirklich« beendet wird). Der verfolgte Prozess ist immer noch
lebendig; er benötigt zum Fertigstellen des Beendens PTRACE_CONT oder
PTRACE_DETACH.
PTRACE_EVENT_STOP
Stop induced by PTRACE_INTERRUPT command, or group-stop, or initial ptrace-stop
when a new child is attached (only if attached using PTRACE_SEIZE), or
PTRACE_EVENT_STOP if PTRACE_SEIZE was used.
PTRACE_GETSIGINFO auf PTRACE_EVENT-Stopps gibt SIGTRAP in si_signo zurück, wobei si_code
auf (event<<8) | SIGTRAP gesetzt ist.
Systemaufrufstopps
Falls der verfolgte Prozess durch PTRACE_SYSCALL neu gestartet wurde, gerät der verfolgte
Prozess in einen Systemaufrufeintrittsstopp kurz vor dem Eintritt in irgendeinen
Systemaufruf. Falls der Verfolger den verfolgten Prozess mit PTRACE_SYSCALL neu startet,
gerät der verfolgte Prozess in einen Systemaufrufbeendigungsstopp, wenn der Systemaufruf
beendet ist oder falls er durch ein Signal unterbrochen wurde. (Sprich, der
Signallieferstopp tritt nie zwischen Systemaufrufeintrittsstopp und
Systemaufrufbeendigungsstopp auf; er findet nach dem Systemaufrufbeendigungsstopp statt.)
Andere Möglichkeiten sind, dass der verfolgte Prozess in einem PTRACE_EVENT-Stopp stoppen
könnte, endet (falls er in _exit(2) oder exit_group(2) eintritt), durch SIGKILL gekillt
wird oder leise stirbt (falls er die Thread-Gruppe anführt, kommt das execve(2) in einem
anderen Thread vor und der Thread wird nicht vom selben Verfolger verfolgt; diese
Situation wird später besprochen).
Systemaufrufeintrittsstopp und Systemaufrufbeendigungsstopp werden vom Verfolger als als
waitpid(2) beobachtet, kehren mit »WIFSTOPPED(status) true« zurück und WSTOPSIG(status)
gibt SIGTRAP zurück. Falls die Option PTRACE_O_TRACESYSGOOD durch den Verfolger gesetzt
wurde, wird WSTOPSIG(status) den Wert (SIGTRAP | 0x80) zurückgeben.
Systemaufrufstopps können von Signallieferstopps mit SIGTRAP durch Abfrage von
PTRACE_GETSIGINFO für die folgenden Fälle unterschieden werden:
si_code <= 0
SIGTRAP wurde mit einem Ergebnis einer Userspace-Aktion, zum Beispiel einem
Systemaufruf ((tgkill(2), kill(2), sigqueue(3), etc.), Ablauf eines
POSIX-Zeitnehmers, Statusänderung einer POSIX-Nachrichtenwarteschlange oder
Vervollständigung einer asynchronen E/A-Anfrage geliefert.
si_code == SI_KERNEL (0x80)
SIGTRAP wurde vom Kernel gesandt.
si_code == SIGTRAP or si_code == (SIGTRAP|0x80)
Dies ist ein Systemaufrufstopp.
Systemaufrufstopps kommen jedoch sehr oft vor (zweimal pro Systemaufruf) und das Ausführen
von PTRACE_GETSIGINFO für jeden Systemaufrufstopp könnte etwas aufwendig sein.
Einige Architekturen erlauben, die Fälle durch Untersuchen der Register zu unterscheiden.
Zum Beispiel auf x86, rax == -ENOSYS im Systemaufrufeintrittsstopp. Da SIGTRAP (wie jedes
andere Signal) immer nach dem Systemaufrufbeendigungsstopp auftritt und rax an diesem
Punkt fast nie ENOSYS enthält, sieht das SIGTRAP aus wie ein »Systemaufrufstopp, der kein
Systemaufrufeintrittsstopp« ist; in anderen Worten, er sieht aus wie ein »herrenloser
Systemaufrufbeendigungsstopp« und kann auf diese Art entdeckt werden. Aber eine solche
Entdeckung ist fragil und wird am besten vermieden.
Die Benutzung der Option PTRACE_O_TRACESYSGOOD ist die empfohlene Methode, um
Systemaufrufstopps von anderen Arten der Ptrace-Stopps zu unterscheiden, da sie
zuverlässig ist und sich keine Leistungseinbuße zuzieht.
Systemaufrufeintrittsstopp und Systemaufrufbeendigungsstopp sind für den Verfolger nicht
voneinander zu unterscheiden. Der Verfolger muss den Überblick über die Abfolge der
Ptrace-Stopps behalten, um nicht den Systemaufrufeintrittsstopp fälschlicherweise als
Systemaufrufbeendigungsstopp oder umgekehrt zu interpretieren. Die Regel besagt, dass
diesem Systemaufrufeintrittsstopp immer ein Systemaufrufbeendigungsstopp,
PTRACE_EVENT-Stopp oder der Tod des verfolgten Prozesses folgt; dazwischen können keine
anderen Arten von Ptrace-Stopps auftreten.
Falls der Verfolger nach dem Systemaufrufeintrittsstopp einen anderen Befehl zum
Neustarten als PTRACE_SYSCALL verwendet, wird der Systemaufrufbeendigungsstopp nicht
erzeugt.
PTRACE_GETSIGINFO auf Systemaufrufstopps gibt SIGTRAP in si_signo zurück, wobei si_code
auf SIGTRAP oder (SIGTRAP|0x80) gesetzt ist.
PTRACE_SINGLESTEP-, PTRACE_SYSEMU-, PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP-Stopps
[Einzelheiten dieser Arten von Stopps sind noch nicht dokumentiert.]
Benachrichtigende und neustartende Ptrace-Befehle
Die meisten Ptrace-Befehle (alle außer PTRACE_ATTACH, PTRACE_SEIZE, PTRACE_TRACEME,
PTRACE_INTERRUPT und PTRACE_KILL) erfordern, dass der verfolgte Prozess in einem
Ptrace-Stopp ist, andernfalls scheitern sie mit ESRCH.
Wenn der verfolgte Prozess im Ptrace-Stopp ist, kann der Verfolger Daten des verfolgten
Prozesses mittels benachrichtigenden Befehlen lesen und schreiben. Diese Befehle belassen
den verfolgten Prozess im Status Ptrace-gestoppt:
ptrace(PTRACE_PEEKTEXT/PEEKDATA/PEEKUSER, PID, Adresse, 0);
ptrace(PTRACE_POKETEXT/POKEDATA/POKEUSER, PID, Adresse, long_val);
ptrace(PTRACE_GETREGS/GETFPREGS, PID, 0, &struct);
ptrace(PTRACE_SETREGS/SETFPREGS, PID, 0, &struct);
ptrace(PTRACE_GETREGSET, PID, NT_foo, &iov);
ptrace(PTRACE_SETREGSET, PID, NT_foo, &iov);
ptrace(PTRACE_GETSIGINFO, PID, 0, &siginfo);
ptrace(PTRACE_SETSIGINFO, PID, 0, &siginfo);
ptrace(PTRACE_GETEVENTMSG, PID, 0, &long_var);
ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, PID, 0, PTRACE_O_flags);
Beachten Sie, dass einige Fehler nicht gemeldet wurden. Das Setzen des Informationssignals
(siginfo) hat zum Beispiel in einigen Ptrace-Stopps möglicherweise keine Auswirkungen, der
Aufruf kann jedoch erfolgreich sein (0 zurückgeben und errno nicht setzen); Abfragen von
PTRACE_GETEVENTMSG könnte erfolgreich sein und einen zufälligen Wert zurückgeben, falls
der aktuelle Ptrace-Stopp nicht dokumentiert ist, um eine aussagekräftige
Ereignisnachricht zuückzugeben.
Der Aufruf
ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, PID, 0, PTRACE_O_flags);
beeinflusst einen verfolgten Prozess. Die aktuellen Schalter des verfolgten Prozesses
werden ersetzt. Schalter werden geerbt durch neu erzeugte Prozesse und »automatisch
angehängt« über aktive PTRACE_O_TRACEFORK-, PTRACE_O_TRACEVFORK- oder
PTRACE_O_TRACECLONE-Optionen.
Eine weitere Gruppe von Befehlen lässt die per Ptrace gestoppten, verfolgten Prozesse
laufen. Sie haben die Form:
ptrace(Befehl, PID, 0, Signal);
wobei Befehl PTRACE_CONT, PTRACE_LISTEN, PTRACE_DETACH, PTRACE_SYSCALL, PTRACE_SINGLESTEP,
PTRACE_SYSEMU oder PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP ist. Falls der verfolgte Prozess sich im
Signallieferstopp befindet, ist Signal das Signal, das eingespeist wird (falls es ungleich
Null ist). Andernfalls kann Signal ignoriert werden. (Wenn ein verfolgter Prozess von
einem anderen Ptrace-Stopp als dem Signallieferstopp neu gestartet wird, ist die
empfohlene Vorgehensweise, 0 in Signal zu übergeben.)
Anhängen und Loslösen
Ein Thread kann an den Verfolger angehängt werden mit dem Aufruf
ptrace(PTRACE_ATTACH, PID, 0, 0);
oder
ptrace(PTRACE_SEIZE, PID, 0, PTRACE_O_flags);
PTRACE_ATTACH sendet außerdem SIGSTOP an diesen Thread. Falls der Verfolger möchte, dass
dieser SIGSTOP keine Auswirkungen hat, muss er ihn unterdrücken. Beachten Sie, dass der
Verfolger, falls während des Anhängens gleichzeitig weitere Signale an diesen Thread
gesandt werden, den Eintritt in den Signallieferstopp mit anderen Signalen zuerst sieht!
Die übliche Vorgehensweise ist, diese Signale neu einzuspeisen, bis SIGSTOP gesehen wird
und dann die Einspeisung von SIGSTOP zu unterdrücken. Der Entwurfsfehler ist hierbei, dass
sich ein Ptrace-Anhängen und ein gleichzeitig gesandtes SIGSTOP einen Wettlauf liefern und
das gleichzeitige SIGSTOP verloren gegangen sein kann.
Da Anhängen SIGSTOP sendet und der Verfolger es üblicherweise unterdrückt, könnte dies zu
einer herrenlosen EINTR-Rückgabe vom aktuell ausgeführten Systemaufruf in diesem
verfolgten Prozess führen, wie er im Abschnitt »Signaleinspeisung und -unterdrückung«
beschrieben wird.
Seit Linux 3.4 kann PTRACE_SEIZE anstelle von PTRACE_ATTACH benutzt werden. PTRACE_SEIZE
stoppt nicht den angehängten Prozess. Falls Sie ihn nach dem Anhängen (oder zu einem
anderen Zeitpunkt) stoppen wollen ohne irgendwelche Signale zu senden, verwenden Sie den
Befehl PTRACE_INTERRUPT.
Die Anfrage
ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0);
verwandelt den aufrufenden Thread in einen verfolgten Prozess. Der Thread fährt mit der
Ausführung fort (gerät nicht in den Ptrace-Stopp). Eine übliche Vorgehensweise besteht
darin, PTRACE_TRACEME mit
raise(SIGSTOP);
zu folgen und dem Elternprozess (der nun der Verfolger ist) zu ermöglichen, den
Signallieferstopp zu beobachten.
Falls die Optionen PTRACE_O_TRACEFORK, PTRACE_O_TRACEVFORK oder PTRACE_O_TRACECLONE in
Kraft sind, werden Kindprozesse mit vfork(2), beziehungsweise clone(2) mit dem Schalter
CLONE_VFORK, fork(2) oder clone(2) mit auf SIGCHLD gesetztem Beendigungssignal und anderen
Arten von clone(2) automatisch an den gleichen Verfolger angehängt, der ihren
Elternprozess verfolgte. SIGSTOP wird an die Kindprozesse gesandt, was sie veranlasst, in
einen Signallieferstopp zu gelangen, nachdem sie den Systemaufruf beenden, der sie erzeugt
hat.
Loslösen des verfolgten Prozesses wird erreicht durch:
ptrace(PTRACE_DETACH, PID, 0, Signal);
PTRACE_DETACH ist eine Neustartoperation; daher erfordert sie, dass der verfolgte Prozess
in einem Ptrace-Stopp ist. Falls der verfolgte Prozess in einem Signallieferstopp ist,
kann ein Signal eingespeist werden. Andernfalls wird der Parameter Signal stillschweigend
ignoriert.
Falls der verfolgte Prozess läuft, wenn der Verfolger ihn loslösen möchte, besteht die
übliche Lösung darin, SIGSTOP zu senden (mittels tgkill(2), um sicherzustellen, dass es an
den korrekten Thread geht), darauf zu warten, dass der verfolgte Prozess in einen
Signallieferstopp für SIGSTOP stoppt und ihn dann loszulösen (SIGSTOP-Einspeisung wird
unterdrückt). Ein Entwurfsfehler ist, dass sich dies mit gleichzeitigen SIGSTOPs Rennen
liefern kann. Eine weitere Komplikation besteht darin, dass der verfolgte Prozess in
andere Ptrace-Stopps geraten kann und neu gestartet werden muss und nochmals wartet, bis
SIGSTOP gesehen wird. Noch eine weitere Komplikation ist, dass nicht sicher ist, ob der
verfolgte Prozess nicht bereits mit Ptrace gestoppt wurde, da keine Signallieferung
stattfindet, obwohl es —nicht gerade SIGSTOP ist.
Falls der Verfolger stirbt, werden alle verfolgten Prozesse automatisch losgelöst und neu
gestartet, es sei denn, sie sind im Gruppenstopp. Die Handhabung des Neustarts aus dem
Gruppenstopp ist derzeit fehlerhaft, aber das »wie-geplant«-Verhalten ist, den verfolgten
Prozess gestoppt zu lassen und auf SIGCONT zu warten. Falls der verfolgte Prozess neu vom
Signallieferstopp gestartet wurde, wird das ausstehende Signal einspeist.
execve(2) unter Ptrace
Wenn ein Thread in einem Prozess mit mehreren Threads execve(2) aufruft, zerstört der
Kernel alle anderen Threads im Prozess und setzt die Thread-Kennung des ausführenden
Threads auf die Gruppenkennung (Prozesskennung) zurück. (Oder anders ausgedrückt, wenn ein
Prozess mit mehreren Threads ein execve(2) bei Vervollständigung des Aufrufs ausführt,
scheint es durch das execve(2) im führenden Thread der Prozessgruppe aufzutreten,
unabhängig davon, welcher Thread das execve(2) aufrief.) Dieses Zurücksetzen der
Thread-Kennung sieht für Verfolger sehr verwirrend aus:
* Alle anderen Threads stoppen im PTRACE_EVENT_EXIT-Stopp, falls die Option
PTRACE_O_TRACEEXIT eingeschaltet wurde. Dann melden alle anderen Threads außer dem
führenden Thread der Gruppe den Tod, als ob sie über _exit(2) mit dem Exit-Kode 0
beendet worden wären.
* Der ausführende, verfolgte Prozess ändert seine Thread-Kennung, während er in dem
execve(2) ist. (Denken Sie daran, unter Ptrace ist die von waitpid(2) zurückgegebene
oder in Ptrace-Aufrufe gespeiste »PID«, die Thread-Kennung des verfolgten Prozesses.)
Sprich, die Thread-Kennung des verfolgten Prozesses wird zurückgesetzt, so dass sie
ihrer Prozesskennung entspricht, die dieselbe ist, wie die Thread-Kennung des führenden
Threads der Thread-Gruppe.
* Dann kommt es zu einem PTRACE_EVENT_EXEC-Stopp, falls die Option PTRACE_O_TRACEEXEC
eingeschaltet wurde.
* Falls der führende Thread der Gruppe seinen PTRACE_EVENT_EXEC-Stopp mittlerweile
gemeldet hat, scheint es für den Verfolger, als ob der tote führende Thread »aus dem
Nichts wieder auftaucht«. (Hinweis: Der führende Thread der Gruppe meldet den Tod nicht
über WIFEXITED(status) bis es mindestens einen lebenden anderen Thread gibt. Dies
eliminiert die Möglichkeit, dass der Verfolger ihn sterben und dann erneut erscheinen
sieht.) Falls der führende Thread der Gruppe immer noch lebt, könnte dies für den
Verfolger so aussehen, als ob der führende Thread der Gruppe von einem anderen
Systemaufruf als dem beigetretenen zurückkehrt oder sogar »von einem Systemaufruf
zurückkehrt, obwohl er in keinem Systemaufruf war«. Falls der führende Thread der
Gruppe nicht verfolgt wurde (oder von einem anderen Verfolger verfolgt wurde), dann
wird es während execve(2) so aussehen, als ob er ein verfolgter Prozess des Verfolgers
des ausführenden verfolgten Prozesses geworden wäre.
All die Auswirkungen oberhalb sind Artefakte des Thread-Kennungswechsels im verfolgten
Prozess.
Die Option PTRACE_O_TRACEEXEC ist das emfpohlene Werkzeug für den Umgang mit dieser
Situation. Zuerst aktiviert es PTRACE_EVENT_EXEC-Stopp, der vor der Rückkehr von execve(2)
auftritt. In diesem Stopp kann der Verfolger PTRACE_GETEVENTMSG verwenden, um die
vorherige Thread-Kennung des verfolgten Prozesses zu erhalten. (Diese Funktion wurde in
Lunux 3.0 eingeführt.) Als zweites deaktiviert die Option PTRACE_O_TRACEEXEC die alte
SIGTRAP-Erzeugung auf execve(2).
Wenn der Verfolger die PTRACE_EVENT_EXEC-Stoppbenachrichtigung empfängt, ist garantiert,
dass außer diesem verfolgten Prozess und dem führenden Thread der Gruppe keine anderen
Threads des Prozesses lebendig sind.
Beim Empfang der PTRACE_EVENT_EXEC-Stoppbenachrichtigung sollte der Verfolger all seine
internen Datenstrukturen aufräumen, die Threads dieses Prozesses beschreiben und nur eine
Datenstruktur behalten, —eine, die den einzelnen, laufenden, verfolgten Prozess beschreibt
mit
Thread-Kennung == Thread-Gruppenkennung == Prozesskennung.
Beispiel: Zwei Thread rufen zur gleichen Zeit execve(2) auf:
*** wir bekommen einen Systemaufrufeintrittsstopp in Thread 1: **
PID1 execve("/bin/foo", "foo" <nicht abgeschlossen …>
*** wir liefern PTRACE_SYSCALL für Thread 1 **
*** wir bekommen einen Systemaufrufeintrittsstopp in Thread 2: **
PID2 execve("/bin/bar", "bar" <nicht abgeschlossen …>
*** wir liefern PTRACE_SYSCALL für Thread 2 **
*** wir bekommen PTRACE_EVENT_EXEC für PID0, wir liefern PTRACE_SYSCALL **
*** wir bekommen Systemaufrufbeendigungsstopp für PID0: **
PID0 <… execve wieder aufgenommen> ) = 0
Falls die Option PTRACE_O_TRACEEXEC für den ausführenden, verfolgten Prozess nicht in
Kraft ist, sendet der Kernel ein zusätzliches SIGTRAP an den verfolgten Prozess, nachdem
execve(2) zurückgekehrt ist. Dies ist ein gewöhnliches Signal (ähnlich einem, das durch
kill -TRAP erzeugt werden kann), keine Spezialart eines Ptrace-Stopps. Unter Einsatz von
PTRACE_GETSIGINFO für dieses Signal gibt si_code auf 0 gesetzt (SI_USER) zurück. Dieses
Signal kann durch die Signalmaske blockiert sein und könnte daher (viel) später gesandt
werden.
Üblicherweise würde der Verfolger dem Anwender dieses zusätzliche SIGTRAP-Signal nach
Execve nicht zeigen wollen und seinen Versand an den verfolgten Prozess unterdrücken
(falls SIGTRAP auf SIGTRAP gesetzt ist, killt es das Signal). Es ist jedoch nicht einfach
zu bestimmen, welches SIGTRAP zu unterdrücken ist. Die empfohlene Herangehensweise ist,
die Option PTRACE_O_TRACEEXEC zu setzen und daher dieses zusätzliche SIGTRAP zu
unterdrücken.
Echter Elternprozess
Die Ptrace-API (miss)braucht die Standard-UNIX-Eltern-/Kindprozess-Signalgebung über
waitpid(2). Diese wird benutzt, um den echten Elternprozess zum Stopp des Empfangs
mehrerer Arten von waitpid(2)-Benachrichtigungen zu veranlassen, wenn der Kindprozess
durch einen anderen Prozess verfolgt wird.
Viele dieser Fehler wurden behoben, aber ab Linux 2.6.38 existieren etliche immer noch;
siehe FEHLER oberhalb.
Ab Linux 2.6.38 wird davon ausgegangen, dass das folgende korrekt funktioniert:
* Beenden/Sterben durch Signal wird zuerst an den Verfolger gemeldet, dann, wenn der
Verfolger das waitpid(2)-Ergebnis verbraucht, an den echten Elternprozess (an den
echten Elternprozess nur, wenn der ganze Prozess aus mehreren Threads existiert). Falls
der Verfolger und der echte Elternprozess derselbe Prozess sind, wird der Bericht nur
einmal gesandt.
RÜCKGABEWERT
On success, PTRACE_PEEK* requests return the requested data, while other requests return
zero. (On Linux, this is done in the libc wrapper around ptrace system call. On the system
call level, PTRACE_PEEK* requests have a different API: they store the result at the
address specified by data parameter, and return value is the error flag.)
On error, all requests return -1, and errno is set appropriately. Since the value returned
by a successful PTRACE_PEEK* request may be -1, the caller must clear errno before the
call, and then check it afterward to determine whether or not an error occurred.
FEHLER
EBUSY (nur i386) Es ist beim Reservieren oder der Freigabe eines Debug-Registers ein
Fehler aufgetreten.
EFAULT Es gab einen Versuch in einem ungültigen Bereich im Speicher des Verfolgers oder
des verfolgten Prozesses zu lesen oder zu schreiben, wahrscheinlich, weil der
Bereich nicht abgebildet war oder kein Zugriff möglich war. Unglücklicherweise
geben unter Linux mehrere Variationen dieser Störung mehr oder weniger willkürlich
EIO oder EFAULT zurück.
EINVAL Es wurde versucht, eine ungültige Option zu setzen.
EIO Abfrage ist ungültig, es wurde versucht, in einem ungültigen Bereich im Speicher
des Verfolgers oder des verfolgten Prozesses zu lesen oder zu schreiben, es gab
eine Verletzung der Ausrichtung an der »word«-Größe oder es wurde während des
Neustarts der Abfrage ein ungültiges Signal angegeben.
EPERM Der angegebene Prozess kann nicht verfolgt werden. Dies könnte daher rühren, dass
der Verfolger über unzureichende Privilegien verfügt (die Fähigkeit CAP_SYS_PTRACE
wird benötigt); unprivilegierte Prozesse können keine Prozesse verfolgen, denen sie
keine Signale senden können oder die SUID-/SGID-Programme ausführen, was
naheliegend ist. Alternativ könnte der Prozess bereits verfolgt werden oder (auf
Kerneln vor 2.6.26) init(8) (PID 1) sein.
ESRCH Der angegebene Prozess existiert nicht, wird derzeit nicht vom Aufrufenden verfolgt
oder ist nicht gestoppt (bei Anfragen, die einen gestoppten verfolgten Prozess
erfordern).
KONFORM ZU
SVr4, 4.3BSD.
ANMERKUNGEN
Obwohl Argumente für ptrace() gemäß dem angegebenen Prototypen interpretiert werden,
deklariert Glibc derzeit ptrace() als eine variable Funktion mit nur dem festen
Anfrage-Argument. Es wird empfohlen, immer vier Argumente anzugeben, sogar dann, wenn die
angeforderte Transaktion sie nicht verwendet. Setzen Sie unbenutzte/ignorierte Argumente
auf 0L oder (void *) 0.
In Linux-Kerneln vor 2.6.26 kann init(8) den Prozess mit der Prozessnummer 1 nicht
verfolgen.
Das Layout des Speicherinhalts und des BENUTZERbereichs sind ziemlich Betriebsystem- und
Architekturspezifisch. Der mitgelieferte Versatz und die zurückgegebenen Daten passen
möglicherweise nicht ganz zu der Definition von struct user.
Die Größe eines »word« wird durch die Betriebsystemvariante festgelegt (z.B. ist es für
ein 32-Bit-Linux 32 Bit).
Diese Seite dokumentiert die Möglichkeit, wie der ptrace()-Aufruf derzeit in Linux
arbeitet. Sein Verhalten unterscheidet sich auf anderen UNIX-Geschmacksrichtungen
deutlich. Auf jeden Fall ist die Benutzung von ptrace() in hohem Grad abhängig vom
Betriebssystem und der Architektur.
FEHLER
Auf Rechnern mit 2.6 Kernel-Headern ist PTRACE_SETOPTIONS mit einem anderen Wert
deklariert, als auf einem für 2.4. Dies führt dazu, dass Anwendungen, die mit
2.6-Kernel-Headern kompiliert wurden, bei der Ausführung auf 2.4er Kerneln scheitern. Dies
kann durch Neudefinieren von PTRACE_SETOPTIONS zu PTRACE_OLDSETOPTIONS umgangen werden,
wenn dies definiert ist.
Gruppenstoppbenachrichtigungen werden an der Verfolger gesandt, aber nicht an den echten
Elternprozess. Zuletzt auf 2.6.38.6 bestätigt.
Falls ein führender Thread einer Gruppe verfolgt und durch den Aufruf von _exit(2) beendet
wird, wird es für ihn zu einem PTRACE_EVENT_EXIT-Stopp kommen (falls angefordert), aber
die nachfolgende WIFEXITED-Benachrichtigung wird nicht gesandt, bis alle anderen Threads
beendet sind. Wie oben erklärt, wird der Tod des führenden Prozesses der Gruppe gemeldet,
falls einer der anderen Threads execve(2) aufruft. Falls der ausgeführte Thread nicht
durch den Verfolger verfolgt wird, wird der Verfolger niemals erfahren, dass execve(2)
auftrat. Eine mögliche Notlösung ist ein PTRACE_DETACH für den führenden Thread der
Gruppe, anstatt ihn in diesem Fall neu zu starten. Zuletzt auf 2.6.38.6 bestätigt.
Ein SIGKILL-Signal kann immer noch einen PTRACE_EVENT_EXIT-Stopp vor dem tatsächlichen
Signaltod verursachen. Dies könnte in Zukunft geändert werden; SIGKILL ist dazu gedacht,
Aufgaben immer sofort zu killen, sogar unter Ptrace. Zuletzt auf 2.6.38.6 bestätigt.
Einige Systemaufrufe kehren mit EINTR zurück, falls ein Signal an den verfolgten Prozess
gesandt, die Auslieferung aber durch den Verfolger unterdrückt wurde. (Dies ist eine ganz
typische Transaktion: Sie wird normalerweise von Fehlersuchprogrammen bei jedem Anhängen
durchgeführt, um kein fingiertes SIGSTOP einzuleiten.) Ab Linux 3.2.9 werden die folgenden
Systemaufrufe beeinflusst (diese Liste ist wahrscheinlich nicht vollständig):
epoll_wait(2) und read(2) von einem inotify(7)-Dateideskriptor. Das übliche Anzeichen für
diesen Fehler ist, falls Sie einen ruhenden Prozess mit dem Befehl
strace -p <Prozess-ID>
anhängen, dass Sie statt der erwarteten einzeilige Ausgabe, wie
restart_syscall(<... resuming interrupted call ...>_
oder
select(6, [5], NULL, [5], NULL_
('_' kennzeichnet die Cursor-Position) mehr als eine Zeile beobachten können, zum
Beispiel:
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, {15370, 690928118}) = 0
epoll_wait(4,_
Was hier nicht sichtbar ist, ist, dass der Prozess in epoll_wait(2) blockiert wurde, bevor
strace(1) an ihn angehängt hat. Das Anhängen verursachte ein epoll_wait(2), um zum
User-Space mit dem Fehler EINTR zurückzukehren. In diesem besonderen Fall reagiert das
Programm auf EINTR, indem die aktuelle Zeit geprüft und dann epoll_wait(2) erneut
ausgeführt wird. (Programme, die keine derartigen »verirrten« EINTR-Fehler erwarten,
können sich bei einem strace(1)-Anhängen in unbeabsichtigter Weise verhalten.)
SIEHE AUCH
gdb(1), strace(1), clone(2), execve(2), fork(2), gettid(2), sigaction(2), tgkill(2),
vfork(2), waitpid(2), exec(3), capabilities(7), signal(7)
KOLOPHON
This page is part of release 3.54 of the Linux man-pages project. A description of the
project, and information about reporting bugs, can be found at
http://www.kernel.org/doc/man-pages/.
ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Patrick Rother <krd@gulu.net>,
Chris Leick <c.leick@vollbio.de> und Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.
Diese Übersetzung ist Freie Dokumentation; lesen Sie die GNU General Public License
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übernommen.
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