Unlimited DTrace

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<div class="title"
>Unlimited DTrace</div>
<div class="author">
藤原 克則 &#60;foozy&#64lares.dti.ne.jp>
</div>
----@
<div class="section">更新履歴</div>
<dl>
<dt>2010/03/27</dt>
<dd>初版公開</dd>

</dl>
----@
<ul>
<li><span
class="hilite"
>制限された DTrace</span>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited.compilation')"
>スクリプト解釈時の制限</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited.runtime')"
>実行時の制限</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="limited"></a>
<div class="section">制限された DTrace</div>

<p>実行時安全性を保証するために、
DTrace は自前の変数領域以外への書き出しを禁止されている</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<ul>
<li><span class="hilite"
>スクリプト解釈時の制限</span>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited.runtime')"
>実行時の制限</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="limited.compilation"></a>
<div class="section">制限された DTrace</div>
<div class="subsection">スクリプト解釈時の制限</div>

<p>組み込み変数経由での参照先の改変は、
D スクリプトのコンパイル段階でガードが掛かる。</p>

<pre>
$ <b>cat mod_va_mask.d</b>
/*
 * fop_getattr(vnode_t*, vattr_t*, int, cred_t*, caller_context_t*)
 */
fbt::fop_getattr:entry
{
    ((vattr_t*)arg1)->va_mask &= ~(int)(0x00200); /* AT_MTIME */
}
$ <b>dtrace -s mod_va_mask.d -l</b>
dtrace: failed to compile script mod_va_mask.d: line 6: \
    <span class="hilite"
>operator &= can only be applied to a writable variable</span>
$
</pre>

<p>組み込み変数には、
C/C++ で言うところの <code>const</code> 修飾相当が効いている模様</p>
----@
<div class="section">制限された DTrace</div>
<div class="subsection">スクリプト解釈時の制限</div>

<p>一時変数に一旦格納することで、
コンパイル時ガードは回避可能</p>

<pre>
$ <b>cat mod_va_mask.d</b>
/*
 * fop_getattr(vnode_t*, vattr_t*, int, cred_t*, caller_context_t*)
 */
fbt::fop_getattr:entry
{
    <span class="hilite">self->vap = (vattr_t*)arg1;</span>
    self->vap->va_mask &= ~(int)(0x00200); /* AT_MTIME */
}
$ <b>dtrace -s mod_va_mask.d -l</b>
   ID   PROVIDER            MODULE                          FUNCTION NAME
21412        fbt           genunix                       fop_getattr entry
$
</pre>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited.compilation')"
>スクリプト解釈時の制限</a>
<li><span class="hilite"
>実行時の制限</span>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="limited.runtime"></a>
<div class="section">制限された DTrace</div>
<div class="subsection">実行時の制限</div>

<p>個々の D スクリプト実行環境に割り当てられた変数領域以外への書き出しは、
基本的に全て抑止される。</p>

<pre>
$ <b>cat mod_va_mask.d</b>
/*
 * fop_getattr(vnode_t*, vattr_t*, int, cred_t*, caller_context_t*)
 */
fbt::fop_getattr:entry
{
    self->vap = (vattr_t*)arg1;
    self->vap->va_mask &= ~(int)(0x00200); /* AT_MTIME */
}
$ <b>dtrace -s mod_va_mask.d -c 'stat .'</b>
dtrace: error on enabled probe ID 1 \
    (ID 21412: fbt:genunix:fop_getattr:entry): \
    <span class="hilite"
>invalid address (0xd8a59e0c) in action #2 at DIF offset 20</span>
  ....
$
</pre>

<p>基本的に、変数以外のメモリ領域を DTrace で改変することはできない</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><span class="hilite"
>DTrace の制限解除</span>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.build')"
>バイナリのビルド</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.install')"
>モジュールのインストール</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.prepare')"
>実行時手順</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.example')"
>実行例</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="unlimited"></a>
<div class="section">DTrace の制限解除</div>

<p>任意のメモリ領域に対する改変が実施できない、
という DTrace の制限を解除する。</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<ul>
<li><span class="hilite"
>バイナリのビルド</span>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.install')"
>モジュールのインストール</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.prepare')"
>実行時手順</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.example')"
>実行例</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="unlimited.build"></a>
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">バイナリのビルド</div>

<p>「<a
href="http://hub.opensolaris.org/bin/view/Project+jp/building_opensolaris"
>OpenSolaris のビルドとインストール (パート 1)</a>」等を参照しつつ、
以下の手順でビルド</p>

<ol>
<li>ソースの入手/展開
<li>closed binary の入手/展開
<li>環境変数設定の記述(<code>opensolaris.sh</code>)
<li><span class="hilite"
>パッチの適用</span>(<a
href="./unlimited.patch"
>unlimited.patch</a>)
<li>ビルド前準備の実施
<ol>
<li>"<code>bldenv opensolaris.sh 'dmake setup'</code>"
(@<code>usr/src</code>)
<li>"<code>bldenv opensolaris.sh 'dmake genassym'</code>"
(@<code>usr/src/uts/<i>arch</i></code>)<br/>
※ x86/AMD64 の <code><i>arch</i></code> は "<code>i86pc</code>"
</ol>
<li><code>dtrace</code> カーネルモジュールのビルド
(@<code>usr/src/uts/<i>arch</i>/dtrace</code>)<br/>
※ x86 の <code><i>arch</i></code> は "<code>intel</code>"
<li><code>libdtrace.so</code> ライブラリのビルド
(@<code>usr/src/lib/libdtrace/<i>arch</i></code>)<br/>
※ x86 の <code><i>arch</i></code> は "<code>i386</code>"、
AMD64 は "<code>amd64</code>"<br/>
</ol>

<p>既にビルド環境がある場合でも、
パッチ適用を行なった場合は
(5-1) "<code>bldenv opensolaris.sh 'dmake setup</code>" だけは実施すること
</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.build')"
>バイナリのビルド</a>
<li><span class="hilite"
>モジュールのインストール</span>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.prepare')"
>実行時手順</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.example')"
>実行例</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="unlimited.install"></a>
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">モジュールのインストール</div>

<p>以下、具体的なパス名は、debug モジュールビルド時におけるもの:</p>

<ol>
<li><code>dtrace</code> カーネルモジュールのインストール</br>
<ul>
<li>Intel x86 の場合:<br/>
<code>usr/src/uts/intel/dtrace/debug32/dtrace</code> を
<code>/kernel/drv/dtrace</code> に
<li>AMD64 の場合:<br/>
<code>usr/src/uts/intel/dtrace/debug64/dtrace</code> を
<code>/kernel/drv/amd64/dtrace</code> に
</ul>

<li><code>libdtrace.so</code> ライブラリのインストール
<ul>
<li>Intel x86 の場合:<br/>
<code>usr/src/lib/libdtrace/i386/libdtrace.so.1</code> を
<code>/usr/lib/libdtrace.so.1</code> に
<li>AMD64 の場合:<br/>
<code>usr/src/lib/libdtrace/amd64/libdtrace.so.1</code> を
<code>/usr/lib/amd64/libdtrace.so.1</code> に
</ul>
</ol>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">モジュールのインストール</div>

<p>以下、具体的なパス名は、debug モジュールビルド時におけるもの:</p>

<p>モジュール／ライブラリインストール後に再起動し、
新規モジュールのロード状況を確認する。</p>

<pre>
$ <b>modinfo | grep dtrace</b>
  5 fffffffff7fce000  24900 155   1  dtrace (<span class="hilite"
>Dynamic Tracing/Injection</span>)
</pre>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.build')"
>バイナリのビルド</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.install')"
>モジュールのインストール</a>
<li><span class="hilite"
>実行時手順</span>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.example')"
>実行例</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="unlimited.prepare"></a>
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace</code> カーネルモジュールの、
<code>dtrace_destructive_disallowed</code> 変数および
<code>dtrace_injection_disallowed</code> 変数が
0 の場合のみ改変を許可。</p>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace</code> カーネルモジュールの、
<code>dtrace_destructive_disallowed</code> 変数および
<code>dtrace_injection_disallowed</code> 変数が
0 の場合のみ改変を許可。</p>

<p><code>dtrace_injection_disallowed</code> のデフォルト値は 1<br/>
</p>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace_injection_disallowed</code> のデフォルト値は 1<br/>
→ 利用者が明示的にこの変数を 1 に設定する＝明確な意図を持って操作する必要がある</p>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace_injection_disallowed</code> のデフォルト値は 1<br/>
→ 利用者が明示的にこの変数を 1 に設定する＝明確な意図を持って操作する必要がある</p>

<ul>
<li><code>/etc/system</code> 記述
<li><code>mdb</code> コマンド(<code>-kw</code> 付き)
</ul>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace_injection_disallowed</code> のデフォルト値は 1<br/>
→ 利用者が明示的にこの変数を 1 に設定する＝明確な意図を持って操作する必要がある</p>

<ul>
<li><code>/etc/system</code> 記述
<li><code>mdb</code> コマンド(<code>-kw</code> 付き)
</ul>

<p>D スクリプト実行時の
<code>destructive</code> オプションに、
<code>injectable</code> が指定されている場合のみ改変を許可。</p>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行時手順</div>

<p>うっかり想定外の改変を行ってしまわないように、
以下の2つの条件を満たした場合に限り、
任意の領域への書き出しを許可している。</p>

<p><code>dtrace_injection_disallowed</code> のデフォルト値は 1<br/>
→ 利用者が明示的にこの変数を 1 に設定する＝明確な意図を持って操作する必要がある</p>

<ul>
<li><code>/etc/system</code> 記述
<li><code>mdb</code> コマンド(<code>-kw</code> 付き)
</ul>

<p>D スクリプト実行時の
<code>destructive</code> オプションに、
<code>injectable</code> が指定されている場合のみ改変を許可。</p>

<p>他の D スクリプト利用の際には従来通りの制限が掛かるので、
危険な D スクリプトを隔離できる。</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.build')"
>バイナリのビルド</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.install')"
>モジュールのインストール</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited.prepare')"
>実行時手順</a>
<li><span class="hilite"
>実行例</span>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="unlimited.example"></a>
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行例</div>

<p>制限解除 DTrace で以下の D スクリプト
<code>drop_va_mod.d</code> を実施することで、
「stat(2) システムコールの結果から書き込みパーミッションを除く」
という改変を行なうことができる。</p>

<pre>
#pragma D option <span class="hilite">destructive=injectable</span>

/*
 * fop_getattr(vnode_t*, vattr_t*, int, cred_t*, caller_context_t*)
 */
fbt::fop_getattr:entry /(pid == $target)/
{
    self->vap = (vattr_t*)arg1;
}
fbt::fop_getattr:return /(NULL != self->vap) && (0 == arg1)/
{
    self->vap->va_mode &= ~0x92; /* == 0o222 */
}
fbt::fop_getattr:return
{
    self->vap = NULL; /* clear */
}
</pre>
----@
<div class="section">DTrace の制限解除</div>
<div class="subsection">実行例</div>

<p>D スクリプト <code>drop_va_mode.d</code> と併用することで、
本来書き込みパーミッションを持つ筈のディレクトリの権限情報の取得結果を、
改変することに成功している。</p>

<pre>
$ <b>$ stat --print="%a/%A\n" .</b>
<span class="hilite">7</span>55/dr<span class="hilite">w</span>xr-xr-x
$ <b>pfexec dtrace -s drop_va_mode.d -c 'stat --print=%a/%A .'</b>
<span class="hilite">5</span>55/dr<span class="hilite">-</span>xr-xr-x

$
</pre>

<p>※ 出力の比較が容易なように、
<code>--print</code> オプションにより
<code>stat(1)</code> コマンドの出力をモード情報のみに制限している</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><span class="hilite"
>制限解除による応用</span>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application.debug')"
>限定条件下でのデバッグ機能有効化</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application.proxymod')"
>中間モジュールによる連携制御</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="application"></a>
<div class="section">制限解除による応用</div>

<p>「それが僕には楽しかったから」でも動機としては十分ではあるが、
DTrace を制限解除することで考えられる応用について</p>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<ul>
<li><span class="hilite"
>限定条件下でのデバッグ機能有効化</span>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application.proxymod')"
>中間モジュールによる連携制御</a>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="application.debug"></a>
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">限定条件下でのデバッグ機能有効化</div>

<ol>
<li>カーネルモジュールを開発
</ol>
----@
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">限定条件下でのデバッグ機能有効化</div>

<ol>
<li>カーネルモジュールを開発
<li>フラグによるデバッグ機能制御を実装
</ol>
----@
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">限定条件下でのデバッグ機能有効化</div>

<ol>
<li>カーネルモジュールを開発
<li>フラグによるデバッグ機能制御を実装
<li>デバッグフラグを on にすると重い／出力が多過ぎる
</ol>
----@
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">限定条件下でのデバッグ機能有効化</div>

<ol>
<li>カーネルモジュールを開発
<li>フラグによるデバッグ機能制御を実装
<li>デバッグフラグを on にすると重い／出力が多過ぎる
<li><span class="hilite"
>制限解除 DTrace を使えば、特定条件化でのみデバッグフラグを on にできる！</span>
</ol>
----@
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('limited')"
>制限された DTrace</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('unlimited')"
>DTrace の制限解除</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application')"
>制限解除による応用</a>
<ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('application.debug')"
>限定条件下でのデバッグ機能有効化</a>
<li><span class="hilite"
>中間モジュールによる連携制御</span>
</ul>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('dtrace')"
>DTrace 仮想マシンの構成</a>
<li><a href="JavaScript:showSlideByName('future')"
>制限解除の今後</a>
</ul>
----@
<a name="application.proxymod"></a>
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">中間モジュールによる連携制御</div>

<p>以下の様な状況を再現するのは難しい:</p>
----@
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">中間モジュールによる連携制御</div>

<p>以下の様な状況を再現するのは難しい:</p>

<ul>
<li>ファイルシステムへのアクセスが、
スレッドに <code>T_WOULDBLOCK</code> フラグが立った状態で、
<code>EAGAIN</code> で戻る<br/>
</ul>
----@
<div class="section">制限解除による応用</div>
<div class="subsection">中間モジュールによる連携制御</div>

<p>以下の様な状況を再現するのは難しい:</p>

<ul>
<li>ファイルシステムへのアクセスが、
スレッドに <code>T_WOULDBLOCK</code> フラグが立った状態で、
<code>EAGAIN</code> で戻る<br/>
→ テープライブラリ装置で、テープの入れ替え中(＝ JUKEBOX)で発生<br/>