聊一聊 Linux 上对函数进行 hook 的两种方式

一：背景

1. 讲故事

前两篇我们介绍了 Minhook 在 Windows 平台上的强大功效，这一篇我们来聊一聊如何在 Linux 上对函数进行hook，这里介绍两种方式。

1. 轻量级的 LD_PRELOAD 拦截

LD_PRELOAD是一种共享库拦截，这种方式的优点在于不需要对源程序做任何修改，达到无侵入的功效，这是windows平台上不可想象的。

1. funchook 拦截

在 github 有很多可用于 linux 上的函数 hook，我发现轻量级的，活跃的，开源的 要属 funchook 吧。

二：两种拦截方式

1. LD_PRELOAD 如何实现拦截

要想明白 LD_PRELOAD 如何实现拦截？需要你对 linux 上的进程初始化时的链接器 ld.so 的工作过程有一个了解，简单来说就是它的加载顺序为 主程序的可执行文件 -> LD_PRELOAD 指定的库 -> glibc 标准库 -> 其他依赖库 。

由于 LD_PRELOAD 指定的 so 文件优于 glibc.so 解析，所以可以利用这种先入为主的方式覆盖后续的同名符号方法，那 ld.so 长啥样呢？在我的ubuntu上就是 ld-linux-x86-64.so.2。

root@ubuntu2404:/data2# cat /proc/5322/maps
60c0f8687000-60c0f8688000 r--p 00000000 08:03 1966089                    /data2/main
60c0f8688000-60c0f8689000 r-xp 00001000 08:03 1966089                    /data2/main
60c0f8689000-60c0f868a000 r--p 00002000 08:03 1966089                    /data2/main
60c0f868a000-60c0f868b000 r--p 00002000 08:03 1966089                    /data2/main
60c0f868b000-60c0f868c000 rw-p 00003000 08:03 1966089                    /data2/main
60c1266de000-60c1266ff000 rw-p 00000000 00:00 0                          [heap]
7efd5c600000-7efd5c628000 r--p 00000000 08:03 2242169                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7efd5c628000-7efd5c7b0000 r-xp 00028000 08:03 2242169                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7efd5c7b0000-7efd5c7ff000 r--p 001b0000 08:03 2242169                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7efd5c7ff000-7efd5c803000 r--p 001fe000 08:03 2242169                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7efd5c803000-7efd5c805000 rw-p 00202000 08:03 2242169                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7efd5c805000-7efd5c812000 rw-p 00000000 00:00 0
7efd5c964000-7efd5c967000 rw-p 00000000 00:00 0
7efd5c977000-7efd5c979000 rw-p 00000000 00:00 0
7efd5c979000-7efd5c97d000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
7efd5c97d000-7efd5c97f000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
7efd5c97f000-7efd5c980000 r--p 00000000 08:03 2242166                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7efd5c980000-7efd5c9ab000 r-xp 00001000 08:03 2242166                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7efd5c9ab000-7efd5c9b5000 r--p 0002c000 08:03 2242166                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7efd5c9b5000-7efd5c9b7000 r--p 00036000 08:03 2242166                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7efd5c9b7000-7efd5c9b9000 rw-p 00038000 08:03 2242166                    /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7ffe03c95000-7ffe03cb6000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 --xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

说了这么多，接下来我们演示下如何对 openat 进行拦截，首先定义一个 LD_PRELOAD 需要加载的共享库，代码如下：

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdarg.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

static int (*real_openat)(int, const char *, int, ...) = NULL;

int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, ...)
{
    mode_t mode = 0;
    pid_t pid = getpid();
    pid_t tid = gettid();

    printf("hooked openat: PID=%d, TID=%d, path=%s\n", pid, tid, pathname);

    if (!real_openat)
    {
        real_openat = dlsym(RTLD_NEXT, "openat");
    }

    if (flags & O_CREAT)
    {
        return real_openat(dirfd, pathname, flags, mode);
    }
    else
    {
        return real_openat(dirfd, pathname, flags);
    }
}

将上面的 hook_openat.c 做成动态链接库，其中的 -ldl 表示对外提供加载该库的api，比如(dlopen,dlsym)， 参考如下：

root@ubuntu2404:/data2# gcc -shared -fPIC -o libhookopenat.so hook_openat.c -ldl
root@ubuntu2404:/data2# ls -lh
total 24K
-rw-r--r-- 1 root root 688 Jun 12 09:14 hook_openat.c
-rwxr-xr-x 1 root root 16K Jun 12 09:20 libhookopenat.so
-rw-r--r-- 1 root root 782 Jun 12 09:18 main.c

共享库搞定之后，接下来就是写 C 代码来调用了，这里我们通过 openat 打开文件，然后让 libhookopenat.so 拦截，参考代码如下：

#define _GNU_SOURCE
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h> 

int main()
{
    // 在当前目录下创建一个新文件
    int fd = openat(AT_FDCWD, "example.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1)
    {
        perror("openat failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 写入一些内容到文件
    const char *text = "This is a test file created with openat!\n";
    ssize_t bytes_written = write(fd, text, strlen(text));
    if (bytes_written == -1)
    {
        perror("write failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 关闭文件
    close(fd);
    printf("File created and written successfully! Wrote %zd bytes.\n", bytes_written);

    return 0;
}

root@ubuntu2404:/data2# gcc -o main ./main.c
root@ubuntu2404:/data2# LD_PRELOAD=./libhookopenat.so ./main
hooked openat: PID=4646, TID=4646, path=example.txt
File created and written successfully! Wrote 41 bytes.

从卦中可以清晰的看到 hook 成功！

2. funchook 如何实现拦截

LD_PRELOAD 这种共享库的粒度还是太大，如果粒度再小一点就更加灵活了，比如函数级，这就是本节要介绍到的 funchook，源码在github上：https://github.com/kubo/funchook ，唯一麻烦一点的就是你需要通过源码编译来生成对应的 头文件,静态链接文件,动态链接库 ，参考如下：

root@ubuntu2404:/data4# sudo apt install -y git gcc cmake make
root@ubuntu2404:/data4# git clone https://github.com/kubo/funchook.git
root@ubuntu2404:/data4# cd funchook
root@ubuntu2404:/data4# mkdir build && cd build
root@ubuntu2404:/data4# cmake ..
root@ubuntu2404:/data4# make
root@ubuntu2404:/data4/funchook/build# sudo make install
[ 25%] Built target distorm
[ 42%] Built target funchook-shared
[ 60%] Built target funchook-static
[ 71%] Built target funchook_test
[ 85%] Built target funchook_test_shared
[100%] Built target funchook_test_static
Install the project...
-- Install configuration: ""
-- Installing: /usr/local/include/funchook.h
-- Installing: /usr/local/lib/libfunchook.so.2.0.0
-- Installing: /usr/local/lib/libfunchook.so.2
-- Installing: /usr/local/lib/libfunchook.so
-- Installing: /usr/local/lib/libfunchook.a

root@ubuntu2404:/data4/funchook/build# ldconfig

由于默认安装在了 /usr/local/lib 下，一定要记得用 ldconfig 命令刷新下，否则程序可能找不到新库，最后就是 C 的调用代码，参考如下：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <funchook.h>

// 原始函数指针
static int (*orig_openat)(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode_t mode);

// 钩子函数
int hooked_openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode_t mode)
{
    printf("Hooked openat called: path=%s, flags=0x%x\n", pathname, flags);

    // 调用原始函数
    return orig_openat(dirfd, pathname, flags, mode);
}

int main()
{
    // 获取原始 openat 函数地址
    orig_openat = dlsym(RTLD_NEXT, "openat");
    if (!orig_openat)
    {
        fprintf(stderr, "Failed to find openat: %s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    // 创建 funchook 实例
    funchook_t *funchook = funchook_create();
    if (!funchook)
    {
        perror("funchook_create failed");
        return 1;
    }

    // 准备 Hook
    int rv = funchook_prepare(funchook, (void **)&orig_openat, hooked_openat);
    if (rv != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Prepare failed: %s\n", funchook_error_message(funchook));
        return 1;
    }

    // 安装 Hook
    rv = funchook_install(funchook, 0);
    if (rv != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Install failed: %s\n", funchook_error_message(funchook));
        return 1;
    }

    // 测试调用
    printf("=== Testing openat hook ===\n");
    int fd = openat(AT_FDCWD, "/etc/passwd", O_RDONLY);
    if (fd >= 0)
    {
        printf("Successfully opened file, fd=%d\n", fd);
        close(fd);
    }
    else
    {
        perror("openat failed");
    }

    // 清理
    funchook_uninstall(funchook, 0);
    funchook_destroy(funchook);
    return 0;
}

接下来就是编译执行了。

root@ubuntu2404:/data2# gcc -o main main.c -lfunchook -ldl
root@ubuntu2404:/data2# ./main
=== Testing openat hook ===
Hooked openat called: path=/etc/passwd, flags=0x0
Successfully opened file, fd=3

一切都是美好的，当然如果你想可视化的单步调试，可以配置到 vs 的 tasks.json 中，参考如下:

{
    "tasks": [
        {
            "type": "cppbuild",
            "label": "C/C++: gcc build active file",
            "command": "/usr/bin/gcc",
            "args": [
                "-fdiagnostics-color=always",
                "-g",
                "${file}",
                "-o",
                "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
                "-lfunchook",
                "-L/usr/local/lib"
            ],
            "options": {
                "cwd": "${fileDirname}"
            },
            "problemMatcher": [
                "$gcc"
            ],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "detail": "Task generated by Debugger."
        }
    ],
    "version": "2.0.0"
}

三：总结

这里给大家总结的两种注入方式，LD_PRELOAD 虽然简单，但粒度粗，适合简单的无侵入场景，如果希望更细粒度，建议使用活跃的 funchook 吧，虽然是一个岛国大佬实现的。