为什么我不能将汇编器输出通过管道传输到标准输出？

Question

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这只是我进行的一个实验，我想看看我是否可以欺骗内核从一个未命名的管道执行一个精灵，并使用 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 进行进程替换，我知道这是在黑暗中拍摄的，但我只是希望看看是否有人可以回答我为什么它不起作用

$ /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 <(gcc -c -xc <(echo $'#include <stdio.h>\n\nint main(){\nprintf("I work\\n");\nreturn 0;\n}') -o /dev/stdout)
/tmp/ccf5sMql.s: Assembler messages:
/tmp/ccf5sMql.s: Fatal error: can't write /dev/stdout: Illegal seek
as: BFD version 2.25.1-22.base.el7  assertion fail elf.c:2660
as: BFD version 2.25.1-22.base.el7  assertion fail elf.c:2660
/tmp/ccf5sMql.s: Fatal error: can't close /dev/stdout: Illegal seek
/dev/fd/63: error while loading shared libraries: /dev/fd/63: file too short

我认为这可能是由于我得到的结果不同。

$ /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 <(gcc -fPIC -pie -xc <(echo $'#include 
<stdio.h>\n\nint main(){\nprintf("I work\\n");\nreturn 0;\n}') -o 
/dev/stdout|cat|perl -ne 'chomp;printf')
/dev/fd/63: error while loading shared libraries: /dev/fd/63: ELF load 
command past end of file
$ /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 <(gcc -fPIC -pie -xc <(echo $'#include 
<stdio.h>\n\nint main(){\nprintf("I work\\n");\nreturn 0;\n}') -o 
/dev/stdout|cat|perl -0 -ne 'chomp;printf')
/dev/fd/63: error while loading shared libraries: /dev/fd/63: ELF file ABI 
version invalid

所以我在玩 ASM 并注意到您无法将输出组装或链接到标准输出。

$ as /tmp/lol.s -o /dev/stdout
/tmp/lol.s: Assembler messages:
/tmp/lol.s: Fatal error: can't write /dev/stdout: Illegal seek
as: BFD version 2.25.1-22.base.el7  assertion fail elf.c:2660
as: BFD version 2.25.1-22.base.el7  assertion fail elf.c:2660


as /tmp/lol.s -o /tmp/test.o
$ ld /tmp/test.o -o what -lc
ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 00000000004002a0


$ exec 9< <(ld /tmp/test.o -o /dev/stdout -lc)
ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 00000000004002a0
ld: final link failed: Illegal seek

给定代码如下：

.file   "63"
.section        .rodata
.LC0:
.string "I work"
.text
.globl  main
.type   main, @function
main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq   %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq    %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
movl    $.LC0, %edi
call    puts
movl    $0, %eax
popq    %rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size   main, .-main
.ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)"
.section        .note.GNU-stack,"",@progbits
.file   "63"
.section        .rodata

谁能告诉我为什么不能组装对象或将对象链接到标准输出？请尽可能深入。要查看编​​译器生成该代码的完整过程，您可以使用以下命令：

$ exec 7< <(gcc -c -xc <(echo $'#include <stdio.h>\n\nint main(){\nprintf("I work\\n");\nreturn 0;\n}') -o /dev/stdout)

如果您组装和链接我之前提供的程序集并希望正确执行它，您需要调用 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /path/to/output 否则它只会说糟糕的精灵解释器。

# ./what
bash: ./what: /lib/ld64.so.1: bad ELF interpreter: No such file or directory

# /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 ./what
I work

Answer 1

您不能将汇编程序输出通过管道传输到标准输出，因为自远古时代（可能是 1960 年代）assemblers 通常分两次工作（不仅在输入上，而且在输出上）。因此需要能够寻找（输入和输出，使用 lseek(2)）。否则他们需要将大部分输入和输出数据保存在内存中。

请记住，目标文件不仅包含数据（例如机器指令、只读常量），还包含relocation 信息。

/tmp/lol.s: 致命错误: 无法写入 /dev/stdout: Illegal seek

这说明as 程序需要寻找文件（例如使用lseek(2)）。

也许你想在内存中生成机器码。为此，请使用一些 JIT compilation 库，例如 libgccjit 或 asmjit。

顺便说一句，您可能想了解gcc 如何编译一个简单的 C 程序。为此，用gcc -v 编译它，并注意一些crt0 的东西是链接的。

如果您出于性能原因考虑使用管道，请改用tmpfs 文件系统。那里的文件保留在内存中（因此在关闭时会丢失）并且速度很快，因为没有执行磁盘 IO。

您甚至可以在这样的文件系统中生成一些 C 文件，然后让 gcc 编译它（可能是 plugin）。另见this。

...如果我可以欺骗内核从一个未命名的管道执行一个精灵

不，你不能。 ELF 可执行文件也需要是可搜索的，因为内核在其execve(2) 时间设置了一个新的virtual addresss space，在内部使用接近mmap(2) 的东西。也就是说，execve 正在设置多个内存映射。

研究进程的虚拟地址空间。阅读proc(5)，然后尝试cat /proc/$$/maps（并将$$ 替换为更有趣的pid）。

阅读Operating Systems: Three Easy Pieces（可免费下载）对您来说应该很有趣。