<think>我们正在讨论
Linuxptrace系统调用的使用教程和示例代码。
ptrace是一个强大的
系统调用，主要用于进程跟踪和调试，允许一个进程（tracer）观察和控制另一个进程（tracee）的执行，包括读写其内存和寄存器等。根据引用[3]，
ptrace的函数原型为：```c#include<sys/
ptrace.h>long
ptrace(enum__
ptrace_requestrequest,pid_tpid,void*addr,void*data);```其中，`request`参数指定要执行的操作，`pid`是目标进程的ID，`addr`和`data`的含义取决于`request`。引用[4]提到，
ptrace可以用于拦截
系统调用、修改
系统调用参数、实现调试器的功能等。下面我们通过几个示例来展示
ptrace的基本用法。###示例1：跟踪子进程执行以下示例展示如何使用
ptrace跟踪子进程，并在子进程执行
系统调用时中断。```c#include<stdio.h>#include<sys/
ptrace.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<sys/user.h>intmain(){pid_tchild;child=fork();//创建子进程if(child==0){//子进程：请求被跟踪
ptrace(
PTRACE_TRACEME,0,NULL,NULL);execl("/bin/ls","ls",NULL);//执行ls命令}else{//父进程：跟踪子进程intstatus;wait(&status);//等待子进程状态改变while(WIFSTOPPED(status)){//当子进程被停止时structuser_regs_structregs;//获取寄存器状态
ptrace(
PTRACE_GETREGS,child,NULL,®s);//在x86_64架构下，
系统调用号存放在orig_rax寄存器中printf("
系统调用号:%lld\n",regs.orig_rax);//继续执行，并在下一次
系统调用入口停止
ptrace(
PTRACE_SYSCALL,child,NULL,NULL);wait(&status);//等待子进程状态改变}}return0;}```在这个例子中，子进程通过`
PTRACE_TRACEME`请求被父进程跟踪。父进程使用`
PTRACE_SYSCALL`让子进程继续运行，并在每次进入和退出
系统调用时停止。然后父进程通过`
PTRACE_GETREGS`读取子进程的寄存器，获取
系统调用号。###示例2：附加到运行中的进程
ptrace还可以附加到一个已经运行的进程上。以下示例展示如何附加到一个进程并读取其内存。```c#include<stdio.h>#include<sys/
ptrace.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<sys/user.h>intmain(intargc,char*argv[]){if(argc!=2){printf("用法:%s<进程ID>\n",argv[0]);return1;}pid_tpid=atoi(argv[1]);//目标进程IDlongret=
ptrace(
PTRACE_ATTACH,pid,NULL,NULL);if(ret==-1){perror("
ptraceattach失败");return1;}intstatus;waitpid(pid,&status,0);//等待目标进程停止//读取目标进程的内存longword=
ptrace(
PTRACE_PEEKTEXT,pid,(void*)0x400000,NULL);printf("地址0x400000处的值:%lx\n",word);//分离目标进程
ptrace(
PTRACE_DETACH,pid,NULL,NULL);return0;}```这个例子中，我们使用`
PTRACE_ATTACH`附加到指定进程，然后使用`
PTRACE_PEEKTEXT`读取目标进程内存中指定地址的值，最后使用`
PTRACE_DETACH`分离。###示例3：代码注入引用[5]提到了使用
ptrace进行代码注入。以下是一个简化的代码注入示例，将一段代码（payload）注入到目标进程中执行。```c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/
ptrace.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<sys/user.h>#include<sys/mman.h>#include<dlfcn.h>//用于注入的shellcodeconstcharshellcode[]="\x48\x31\xff\xb0\x3c\x48\x31\xf6\x48\x31\xd2\x0f\x05";//退出
系统调用的shellcode:exit(0)intmain(intargc,char*argv[]){if(argc!=2){fprintf(stderr,"用法:%s<进程ID>\n",argv[0]);return1;}pid_tpid=atoi(argv[1]);//附加到目标进程if(
ptrace(
PTRACE_ATTACH,pid,NULL,NULL)==-1){perror("附加失败");return1;}intstatus;waitpid(pid,&status,0);//等待目标进程停止//获取目标进程的寄存器structuser_regs_structregs;
ptrace(
PTRACE_GETREGS,pid,NULL,®s);//在目标进程中分配内存void*remote_mem=(void*)
ptrace(
PTRACE_PEEKTEXT,pid,(void*)regs.rip,NULL);//实际上，分配内存需要使用目标进程调用mmap，这里简化处理，假设已经有一块可写内存//更完整的做法是调用目标进程的mmap函数，但比较复杂，这里不展开。//将shellcode写入目标进程的内存for(inti=0;i<sizeof(shellcode);i++){//每次写入一个字节longdata=
ptrace(
PTRACE_PEEKDATA,pid,remote_mem+i,NULL);//修改低字节为shellcode[i]data=(data&~0xFF)|shellcode[i];
ptrace(
PTRACE_POKEDATA,pid,remote_mem+i,data);}//修改目标进程的指令指针指向注入的代码regs.rip=(unsignedlonglong)remote_mem;
ptrace(
PTRACE_SETREGS,pid,NULL,®s);//继续执行目标进程，执行我们的shellcode
ptrace(
PTRACE_DETACH,pid,NULL,NULL);return0;}```注意：这个代码注入示例非常简化，实际应用中需要考虑更多因素，比如内存权限、避免破坏原有进程等。完整的代码注入通常需要调用目标进程的mmap来分配内存，并设置内存为可执行。###使用注意事项1.权限：需要具有相应权限（通常是root或目标进程的所有者）才能使用
ptrace。2.多线程：跟踪多线程进程时，
ptrace会跟踪所有线程，但需要分别处理每个线程。3.安全性：
ptrace功能强大，但使用不当可能导致目标进程崩溃。以上示例和说明可以帮助你开始使用
ptrace。更多详细内容可以参考
Linux的man手册（`man
ptrace`）以及相关的项目示例（如引用[1][2][5]中的项目）。§§相关问题§§1.
ptrace如何用于实现一个简单的调试器？2.如何用
ptrace修改目标进程的
系统调用参数？3.
ptrace在安全领域有哪些应用？4.
ptrace和strace、gdb等工具有什么关系？</think>###
Linux ptrace 使用教程与示例代码
`
ptrace` 是
Linux 的核心调试工具，允许一个进程（tracer）监控和控制另一个进程（tracee）的执行。它广泛应用于调试器、代码注入、
系统调用拦截等场景[^3][^4]。
#### 核心功能
```c
#include <sys/
ptrace.h>
long
ptrace(enum __
ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);
```
- **request**：操作类型（如 `
PTRACE_TRACEME`, `
PTRACE_ATTACH`）
- **pid**：目标进程ID
- **addr/data**：操作参数（如内存地址/寄存器值）
---
### 基础使用示例
#### 示例 1：跟踪子进程（基础调试）
```c
#include <sys/
ptrace.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t child = fork();
if (child == 0) {
ptrace(
PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL); // 子进程请求被跟踪
execl("/bin/ls", "ls", NULL); // 执行目标程序
} else {
wait(NULL); // 等待子进程停止
ptrace(
PTRACE_CONT, child, NULL, NULL); // 继续执行子进程
wait(NULL); // 等待子进程结束
}
return 0;
}
```
**功能**：父进程跟踪子进程执行 `ls` 命令[^3][^4]。
---
#### 示例 2：拦截
系统调用
```c
#include <sys/
ptrace.h>
#include <sys/user.h>
// ...
void trace_syscalls(pid_t child) {
while (1) {
// 在
系统调用入口暂停
ptrace(
PTRACE_SYSCALL, child, NULL, NULL);
wait(NULL);
struct user_regs_struct regs;
ptrace(
PTRACE_GETREGS, child, NULL, ®s);
printf("
系统调用号: %llu\n", regs.orig_rax); // 打印
系统调用号
// 在
系统调用退出暂停
ptrace(
PTRACE_SYSCALL, child, NULL, NULL);
wait(NULL);
}
}
```
**功能**：捕获并打印所有
系统调用（类似 `strace` 基础功能）[^4]。
---
### 进阶应用：代码注入
#### 示例 3：注入 Shellcode 到运行进程
```c
#include <sys/mman.h>
// ...
void inject_code(pid_t target_pid, void *shellcode, size_t size) {
// 附加到目标进程
ptrace(
PTRACE_ATTACH, target_pid, NULL, NULL);
wait(NULL);
// 在目标进程分配内存
long remote_addr =
ptrace(
PTRACE_PEEKTEXT, target_pid,
mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0), NULL);
// 写入 Shellcode
for (int i = 0; i < size; i += sizeof(long)) {
long data = *(long *)((char *)shellcode + i);
ptrace(
PTRACE_POKETEXT, target_pid, remote_addr + i, data);
}
// 修改指令指针执行 Shellcode
struct user_regs_struct regs;
ptrace(
PTRACE_GETREGS, target_pid, NULL, ®s);
regs.rip = remote_addr; // x86_64 指令指针
ptrace(
PTRACE_SETREGS, target_pid, NULL, ®s);
ptrace(
PTRACE_DETACH, target_pid, NULL, NULL);
}
```
**关键步骤**：
1. 附加目标进程
2. 分配可执行内存
3. 写入机器码
4. 劫持控制流
5. 恢复执行[^5]
> **安全警告**：代码注入可能破坏进程稳定性，仅用于学习目的。
---
### 实用技巧
1. **权限要求**：
- `
ptrace` 需要 `CAP_SYS_
PTRACE` 能力或目标进程属主身份
- `/proc/sys/kernel/yama/
ptrace_scope` 控制权限级别
2. **调试多线程**：
- 使用 `
PTRACE_ATTACH` 附加线程需指定线程ID
- `
PTRACE_SETOPTIONS` 设置 `
PTRACE_O_TRACECLONE` 跟踪子线程
3. **错误处理**：
```c
if (
ptrace(
PTRACE_ATTACH, pid, NULL, NULL) == -1) {
perror("
ptrace attach failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
```
---
### 学习资源推荐
1. **官方文档**：
- `man 2
ptrace`（
Linux 手册页）
- [
Linux 内核源码](https://elixir.bootlin.com/
linux/latest/source/kernel/
ptrace.c)
2. **实战项目**：
- [
ptrace-examples](https://gitcode.com/gh_mirrors/pt/
ptrace-examples)：基础操作示例[^1]
- [
ptrace-call-userspace](https://gitcode.com/gh_mirrors/pt/
ptrace-call-userspace)：用户态函数调用[^2]
3. **调试工具源码**：
- `strace`（
系统调用跟踪）
- `gdb`（GNU 调试器）
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