是否有与 Linux 内核的 Alternative() 宏等效的用户空间？

Question

Linux 内核有一个alternative()macro，它允许开发人员为一系列代码指定多个实现，并在运行时选择特定的替代方案（在启动过程的早期在内核alternative()宏的情况下）。

对于用户模式应用程序是否有合理的方法来实现类似的功能？特别是替代位置和运行时补丁代码的记录。

它可能对半静态检测很有用：检测可以在运行时启用或禁用，但仍仅“编译”到特定位置。

Answer 1

如果您在 Linux 上使用 Intel 的 icc 编译器，则可以使用 __notify_intrinsic 功能来允许附加修补。也就是说，它是一种允许您安全地挂钩现有函数并添加其他行为的方法 - 这与 alternative() 有点不同，后者侧重于在两个序列之间进行选择。

__notify_intrinsic 确保在您放置内部函数的代码中的位置有一个 probe-ready 指令序列。这允许您在该点以安全的方式注入“探针”（实际上可以是任意代码），即使在代码正在执行时也是如此。

原则上，这可能具有零开销：准备就绪序列只是一个由 6 个指令字节组成的序列¹，您可以安全地将其重新定位到其他地方：主要是指这 6 个字节在指令边界上均匀对齐，没有位置相关代码²，并且没有任何跳转到范围内。

这个想法是，您可以使用此探针就绪序列来修改运行时的行为，方法是将字节复制到其他地方，然后是您的新代码，然后使用 jmp 指令修补探针序列到您的 out-of -line "probe"（但实际上，探针可以是任何东西）。

实际上，icc 版本 13 到 17 似乎只是插入了一个 6 字节 NOP，而不是实际尝试使用现有指令。作为example，C代码如下：

int add(int a, int b) {
  if (a < b) {
    __notify_intrinsic("a lt b", 0);
    a *= b;
    return a * b;
  } else {
    __notify_intrinsic("a gt b", 0);
    return a << b;
  }
}

生成此程序集：

add:
        cmp       edi, esi                                      #2.11
        jge       ..B1.4        # Prob 50%                      #2.11
        xor       edx, edx                                      #3.5
        .byte     102                                           #
        .byte     15                                            #
        .byte     31                                            #
        .byte     68                                            #
        .byte     0                                             #
        .byte     0                                             #
        imul      edi, esi                                      #4.5
        imul      esi, edi                                      #5.16
        mov       eax, esi                                      #5.16
        ret                                                     #5.16
..B1.4:                         # Preds ..B1.1
        xor       edx, edx                                      #7.5
        .byte     102                                           #
        .byte     15                                            #
        .byte     31                                            #
        .byte     68                                            #
        .byte     0                                             #
        .byte     0                                             #
        mov       ecx, esi                                      #8.17
        shl       edi, cl                                       #8.17
        mov       eax, edi                                      #8.17
        ret   

6 个.byte 指令系列构成一个6 字节长的nop 指令。

编译器会在 ELF 二进制文件的特殊 .itt_not_tab 部分中记录每个 __notify_intrinsic 的位置以及注释的值等其他信息，您可以在运行时检查这些信息。

您可以在in the documentation 找到有关此方法的更多详细信息，但不幸的是，目前它似乎仅限于英特尔专有的icc 编译器。

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¹ 在 32 位 x86 上是 5 个字节。

² 例如相对跳转或rip-相对寻址。