LD_PRELOAD: čo to je a ako to využiť

Podľa mojich štatistík drtivá väčšina mojich návštevnikov používa Unixu podobný alebo Unixový operačný systém. Čo majú tieto OS spoločné? Všetky majú svoj preloader, ktorý sa využíva na načítanie zdieľaných knižníc.

Čo to je?

V tomto článku sa budem primárne venovať Linuxu, ale to isté sa dá aj na iných unixových systémoch, len s inými premennými pred cestou ku programu.

 Poznámka autora: Funkcie a príkazy sa pravidelne zamiešavajú v tomto článku, ale obidve znamenajú to isté.

Keď zapnete napríklad Counter-Strike cez Steam, tak sa toho na pozadí deje veľmi veľa. Schválne si skúste otvoriť terminál a spustiť strace, pričom za ten príkaz dáte cestu k súboru CSka. Uvidíte veľmi veľa systémových volaní, ktoré možu byť napríklad execve, send, recv, atď.. Implementácie týchto príkazov sa skrývajú v zdieľaných knižniciach, ako je napríklad libc.so, kde prípona .so je skratka pre Shared Object, čo je obdoba DLL z Windowsu, ale na Linuxe.

Ale čo ak si prednačítame cez premennú LD_PRELOAD, ktorú dáme spolu s jej hodnotou pred cestu k binárnemu súboru, cestu ku našej zdieľanej knižnici s rovnakými definíciami funkcií, ktoré ten daný program volá, ale s inou implementáciou, napríklad s funkciou getline(), ktorá slúži na zaznámenavanie vstupu z klávesnice, pričom to potom odosiela cez curl na server niekde do Ruska to, čo ste tam zadali.

Úúúúú, to vyzerá zaujímavo, ako si urobím vlastnú prednačítanú knižnicu?

Poznámka autora: Celý projekt nájdete na mojom GitLabe.

V prvom rade musíte vedieť programovať v asembleri/céčku/C++/jazyku, ktorý vám nebráni ,,robiť sprostosti˝. Ja, keď som si toto skúšal, tak som najskôr robil definície tých funkcií, ktoré som chcel ,,uniesť˝, v Ruste. Veľmi skoro som zistil, že Rust kvôli jeho prísnosti nie je dobrý na tento projekt. Tak som sa prehovoril, že to budem robiť v C++ hlavne kvôli tomu, že moderné verzie tohto jazyka až príliš nápadne pripomínajú Rust. To ma presvedčilo, a tak som sa s prnou vervou vrhol do nastavovania projektu. 

Najskôr som si vyhliadol funkcie, ktorým by som chcel prepísať definíciu cez túto premennú. Konkrétne som si vyhliadol funkcie execv, execve, execvp a execvpe. Skopíroval som si ich definície do extern "C" bloku v hlavičkovom súbore softexecenv.h. Potom som si vytvoril triedu SoftExecEnv, kde som urobil wrapper funkciu our_exec, ktorú som tam aj implementoval. Následne som si vytvoril implementačný súbor softexecenv.cpp pre implementáciu tých štyroch funkcií, ktoré som zadefinoval v hlavičkovom súbore spomenutom pred chvíľou.

Nakoniec som si vytvoril Makefile súbor na uľahčenie zostavovania našej zdieľanej knižnice a príkladný program v jazyku C, ktorý volá funkciu execvpe.

Záver

LD_PRELOAD je premenná, ktorá má veľmi veľa potenciálnych a aj zlých využití. Naozaj vám ju odporúčam začať používať s vašou knižnicou.

Ak sa vám tento článok páčil, tak nezabudnite dať srdiečko a repost na LinkedIne, hviezdičku a boost na Mastodone a upvote a crosspost na Lemmy. Verím, že ak budem mať čas a vyhliadnem si nejakú zaujímavú funkciu, ktorá je na linuxových distribúciach, tak o nej určite napíšem.

Posledné slovo: Pre túto sériu (zatiaľ článok o initramfs a tento) som sa nechal inšpirovať YouTuberom Nir Lichtman, ktorý robí veľmi podrobné analýzy linuxového jadra apod. Má namierené ku 100 000 odoberateľom, čiže mu choďte dať odber, zaslúži si to.