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kcmp - 두 프로세스 비교해서 커널 자원 공유 여부 알아내기

#include <linux/kcmp.h>

int kcmp(pid_t pid1, pid_t pid2, int type,
         unsigned long idx1, unsigned long idx2);

주의: 이 시스템 호출에 대한 glibc 래퍼가 없다. NOTES 참고.

kcmp() 시스템 호출을 이용해 pid1과 pid2로 나타낸 두 프로세스가 가상 메모리나 파일 디스크립터 등의 커널 자원을 공유하는지 확인할 수 있다.

kcmp() 이용 권한은 pid1과 pid2 모두에 대한 ptrace 접근 모드 PTRACE_MODE_READ_REALCREDS 검사에 따라 결정된다. ptrace(2) 참고.

type 인자는 두 프로세스에서 어떤 자원을 비교할지 나타낸다. 다음 값들 중 하나이다.

KCMP_FILE

프로세스 pid1 내의 파일 디스크립터 idx1이 프로세스 pid2 내의 파일 디스크립터 idx2와 같은 열린 파일 기술 항목(open(2) 참고)을 가리키는지 확인한다. dup(2) (및 유사 함수), fork(2), 도메인 소켓을 통한 파일 디스크립터 전달(unix(7) 참고)의 결과로 같은 열린 파일 기술 항목을 가리키는 두 개의 파일 디스크립터가 존재할 수 있다.

KCMP_FILES

프로세스들이 동일한 열린 파일 디스크립터 집합을 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_FILES 플래그 논의 참고.

KCMP_FS

프로세스들이 같은 파일 시스템 정보(즉 파일 모드 생성 마스크, 작업 디렉터리, 파일 시스템 루트)를 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_FS 플래그 논의 참고.

KCMP_IO

프로세스들이 I/O 문맥을 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_IO 플래그 논의 참고.

KCMP_SIGHAND

프로세스들이 동일한 시그널 처리 방식 테이블을 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_SIGHAND 플래그 논의 참고.

KCMP_SYSVSEM

프로세스들이 동일한 시스템 V 세마포어 작업 취소 목록을 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_SYSVSEM 플래그 논의 참고.

KCMP_VM

프로세스들이 동일한 주소 공간을 공유하는지 확인한다. idx1 및 idx2 인자는 무시한다. clone(2)의 CLONE_VM 플래그 논의 참고.

KCMP_EPOLL_TFD

프로세스 pid1의 파일 디스크립터 idx1이 프로세스 pid2의 idx2가 기술하는 epoll(7) 인스턴스 내에 있는지 확인한다. idx2 인자는 대상 파일을 기술하는 구조체에 대한 포인터이다. 그 구조체는 다음 형태이다.

struct kcmp_epoll_slot {
    __u32 efd;
    __u32 tfd;
    __u64 toff;
};

이 구조체에서 efd는 epoll_create(2)가 반환한 epoll 파일 디스크립터이고, tfd는 대상 파일 디스크립터 번호이고, toff는 0부터 세는 대상 파일 오프셋이다. 같은 파일 디스크립터 번호로 서로 다른 여러 대상을 등록할 수 있기 때문에 오프셋 지정이 각각을 조사하는 데 도움이 된다.

참고로 kcmp()는 프로세스들이 현재 동작 중인 경우 발생할 수 있는 거짓 양성에 대한 대비가 되어 있지 않다. 유의미한 결과를 얻으려면 이 시스템 호출로 조사하기에 앞서 SIGSTOP을 보내서 (signal(7) 참고) 프로세스를 정지시켜야 한다.

kcmp() 성공 호출의 반환 값은 커널 포인터들의 산술 비교 결과이다. (커널에서 자원을 비교할 때 자원의 메모리 주소를 사용한다.)

가장 쉬운 설명 방법은 예를 드는 것이다. v1과 v2가 적당한 자원 주소라고 할 때 반환 값은 다음 중 하나이다.

0

v1이 v2와 같다. 다시 말해 두 프로세스가 자원을 공유한다.

1

v1이 v2보다 작다.

2

v1이 v2보다 크다.

3

v1이 v2와 같지 않되, 순서에 대한 정보가 없다.

오류 시 -1을 반환하며 errno를 적절히 설정한다.

kcmp()는 정렬에 적합한 값을 반환하도록 설계되었다. 많은 수의 파일 디스크립터를 비교해야 할 때 이 점이 특히 편리하다.

EBADF

type이 KCMP_FILE이며 fd1이나 fd2가 열린 파일 디스크립터가 아니다.

EINVAL

type이 유효하지 않다.

EPERM

프로세스 자원을 조사할 권한이 부족하다. 소유하고 있지 않은 프로세스를 조사하려면 CAP_SYS_PTRACE 역능이 필요하다. 그리고 다른 ptrace 제약이 적용될 수도 있다. 가령 CONFIG_SECURITY_YAMA에서는 /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope가 2일 때 kcmp()를 자식 프로세스들로 제한한다. ptrace(2) 참고.

ESRCH

프로세스 pid1이나 pid2가 존재하지 않는다.

EFAULT

idx2가 가리키는 epoll 슬롯이 사용자의 주소 공간 밖에 있다.

ENOENT

epoll(7) 인스턴스에 대상 파일이 존재하지 않는다.

리눅스 3.5에서 kcmp() 시스템 호출이 처음 등장했다.

kcmp()는 리눅스 전용이므로 이식성이 있어야 하는 프로그램에서는 사용하지 말아야 한다.

glibc에서 이 시스템 호출의 래퍼를 제공하지 않는다. syscall(2)을 이용해 호출해야 한다.

커널을 CONFIG_CHECKPOINT_RESTORE로 구성한 경우에만 이 시스템 호출이 사용 가능하다. 이 시스템 호출의 주 사용처는 사용자 공간 체크포인트/복원(CRIU) 기능이다. 이 시스템 호출의 대안으로는 proc(5) 파일 시스템을 통해 적절한 프로세스 정보를 노출하는 것이 있을 텐데, 보안적 이유로 적절하지 않다고 보았다.

이 페이지에서 언급하는 공유 자원들에 대한 배경 정보는 clone(2)을 보라.

아래 프로그램은 kcmp()를 이용해 파일 디스크립터 쌍들이 같은 열린 파일 기술 항목을 가리키는지 검사한다. 프로그램 출력에 나와 있는 것처럼 다양한 파일 디스크립터 쌍 경우들을 검사한다. 프로그램 실행 예는 다음과 같다.

$ ./a.out
Parent PID is 1144
Parent opened file on FD 3

PID of child of fork() is 1145
     Compare duplicate FDs from different processes:
          kcmp(1145, 1144, KCMP_FILE, 3, 3) ==> same
Child opened file on FD 4
     Compare FDs from distinct open()s in same process:
          kcmp(1145, 1145, KCMP_FILE, 3, 4) ==> different
Child duplicated FD 3 to create FD 5
     Compare duplicated FDs in same process:
          kcmp(1145, 1145, KCMP_FILE, 3, 5) ==> same

#include _GNU_SOURCE
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/kcmp.h>

#define errExit(msg)    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \
                        } while (0)

static int
kcmp(pid_t pid1, pid_t pid2, int type,
     unsigned long idx1, unsigned long idx2)
{
    return syscall(SYS_kcmp, pid1, pid2, type, idx1, idx2);
}

static void
test_kcmp(char *msg, id_t pid1, pid_t pid2, int fd_a, int fd_b)
{
    printf("\t%s\n", msg);
    printf("\t\tkcmp(%ld, %ld, KCMP_FILE, %d, %d) ==> %s\n",
            (long) pid1, (long) pid2, fd_a, fd_b,
            (kcmp(pid1, pid2, KCMP_FILE, fd_a, fd_b) == 0) ?
                        "same" : "different");
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
    int fd1, fd2, fd3;
    char pathname[] = "/tmp/kcmp.text";

    fd1 = open(pathname, O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd1 == -1)
        errExit("open");

    printf("Parent PID is %ld\n", (long) getpid());
    printf("Parent opened file on FD %d\n\n", fd1);

    switch (fork()) {
    case -1:
        errExit("fork");

    case 0:
        printf("PID of child of fork() is %ld\n", (long) getpid());

        test_kcmp("Compare duplicate FDs from different processes:",
                getpid(), getppid(), fd1, fd1);

        fd2 = open(pathname, O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
        if (fd2 == -1)
            errExit("open");
        printf("Child opened file on FD %d\n", fd2);

        test_kcmp("Compare FDs from distinct open()s in same process:",
                getpid(), getpid(), fd1, fd2);

        fd3 = dup(fd1);
        if (fd3 == -1)
            errExit("dup");
        printf("Child duplicated FD %d to create FD %d\n", fd1, fd3);

        test_kcmp("Compare duplicated FDs in same process:",
                getpid(), getpid(), fd1, fd3);
        break;

    default:
        wait(NULL);
    }

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

clone(2), unshare(2)

2019-03-06