linux 内核 hook函数介绍

男娘i 2021-07-28 23:06 881阅读 0赞

在编写linux内核中的网络模块时，用到了钩子函数也就是hook函数。现在来看看linux是如何实现hook函数的。

先介绍一个结构体：

struct nf\_hook\_ops,这个结构体是实现钩子函数必须要用到的结构体，所在文件：linux/netfilter.h 定义为：

typedef unsigned int nf_hookfn(unsigned int hooknum,
    			       struct sk_buff *skb,
    			       const struct net_device *in,
    			       const struct net_device *out,
    			       int (*okfn)(struct sk_buff *));
    
    struct nf_hook_ops {
    	struct list_head list;
    
    	/* User fills in from here down. */
    	nf_hookfn *hook;
    	struct module *owner;
    	u_int8_t pf;
    	unsigned int hooknum;
    	/* Hooks are ordered in ascending priority. */
    	int priority;
    };

其中的成员信息为：

hook  ：是一个函数指针，可以将自定义的函数赋值给它，来实现当有数据包到达是调用你自定义的函数。自定义函数的返回值为：

/* Responses from hook functions. */
    #define NF_DROP 0
    #define NF_ACCEPT 1
    #define NF_STOLEN 2
    #define NF_QUEUE 3
    #define NF_REPEAT 4
    #define NF_STOP 5
    #define NF_MAX_VERDICT NF_STOP

owner:是模块的所有者，一般owner = THIS\_MODULE ;

pf   :是protocol flags，其取值范围为：

enum {
    	NFPROTO_UNSPEC =  0,
    	NFPROTO_IPV4   =  2,
    	NFPROTO_ARP    =  3,
    	NFPROTO_BRIDGE =  7,
    	NFPROTO_IPV6   = 10,
    	NFPROTO_DECNET = 12,
    	NFPROTO_NUMPROTO,
    };

hooknum ：中存放的是用户自定义的钩子函数的调用时机，其取值为：

enum nf_inet_hooks {
    	NF_INET_PRE_ROUTING,
    	NF_INET_LOCAL_IN,
    	NF_INET_FORWARD,
    	NF_INET_LOCAL_OUT,
    	NF_INET_POST_ROUTING,
    	NF_INET_NUMHOOKS
    };

其中的每个值的含义为：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doYXRkYXk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

priority : 为所定义的钩子函数的优先级，其取值为份两种：分别为IPV4 和 IPV6；

priority 的IPV4取值为：

enum nf_ip_hook_priorities {
    	NF_IP_PRI_FIRST = INT_MIN,
    	NF_IP_PRI_CONNTRACK_DEFRAG = -400,
    	NF_IP_PRI_RAW = -300,
    	NF_IP_PRI_SELINUX_FIRST = -225,
    	NF_IP_PRI_CONNTRACK = -200,
    	NF_IP_PRI_MANGLE = -150,
    	NF_IP_PRI_NAT_DST = -100,
    	NF_IP_PRI_FILTER = 0,
    	NF_IP_PRI_SECURITY = 50,
    	NF_IP_PRI_NAT_SRC = 100,
    	NF_IP_PRI_SELINUX_LAST = 225,
    	NF_IP_PRI_CONNTRACK_CONFIRM = INT_MAX,
    	NF_IP_PRI_LAST = INT_MAX,
    };

所在文件：linux\\netfilter\_ipv4.h

priority 的IPV6取值为：

enum nf_ip6_hook_priorities {
    	NF_IP6_PRI_FIRST = INT_MIN,
    	NF_IP6_PRI_CONNTRACK_DEFRAG = -400,
    	NF_IP6_PRI_RAW = -300,
    	NF_IP6_PRI_SELINUX_FIRST = -225,
    	NF_IP6_PRI_CONNTRACK = -200,
    	NF_IP6_PRI_MANGLE = -150,
    	NF_IP6_PRI_NAT_DST = -100,
    	NF_IP6_PRI_FILTER = 0,
    	NF_IP6_PRI_SECURITY = 50,
    	NF_IP6_PRI_NAT_SRC = 100,
    	NF_IP6_PRI_SELINUX_LAST = 225,
    	NF_IP6_PRI_LAST = INT_MAX,
    };

以上是对struct nf\_hook\_ops结构体中的每个字段的详解；

具体实例

struct nf_hook_ops my_hook = {
        .hook	  = myfunction,
        .owner	  = THIS_MODULE,
        .pf		  = NFPROTO_IPV4,
        .hooknum  = NET_INET_FORWARD,
        .priority = NF_IP4_PRI_FIRST
    };
    
    unsigned int myfunction( unsigend int hooknum, struct sk_buff *skb,
                             const struct net_device *in,
                             const struct net_device *out,
                             int (*okfn)(struct sk_buff *))
    {}

如上面的代码一样，当定义一个struct nf\_hook\_ops结构体，并且对其完成了初始化以后，需要将这个结构体进行注册，之后这个结构体以及其中的自定义函数才会其作用。

注册一个struct nf\_hook\_ops需要用到的函数为：

int  nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)

其实这个 int nf\_register\_hook()函数在内核中的实现也没有多么的复杂，

来看看它是如何实现的：

struct list_head nf_hooks[NFPROTO_NUMPROTO][NF_MAX_HOOKS] __read_mostly;
    EXPORT_SYMBOL(nf_hooks);
    static DEFINE_MUTEX(nf_hook_mutex);
    
    int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg)
    {
    	struct nf_hook_ops *elem;
    	int err;
    
    	err = mutex_lock_interruptible(&nf_hook_mutex);
    	if (err < 0)
    		return err;
    	list_for_each_entry(elem, &nf_hooks[reg->pf][reg->hooknum], list) {
    		if (reg->priority < elem->priority)
    			break;
    	}
    	list_add_rcu(&reg->list, elem->list.prev);
    	mutex_unlock(&nf_hook_mutex);
    	return 0;
    }
    EXPORT_SYMBOL(nf_register_hook);

所在文件：net\\netfilter\\core.c

当不再需要使用这个struct nf\_hook\_ops时，需要注销这个结构体，其可用的函数为：

void nf_unregister_hook(struct nf_hook_ops *reg)
    {
    	mutex_lock(&nf_hook_mutex);
    	list_del_rcu(&reg->list);
    	mutex_unlock(&nf_hook_mutex);
    
    	synchronize_net();
    }
    EXPORT_SYMBOL(nf_unregister_hook);

当一次需要注册多个struct nf\_hook\_ops结构体，如：

struct nf\_hook\_ops myhooks\[n\]时，使用：

int nf_register_hooks(struct nf_hook_ops *reg, unsigned int n)
    {
    	unsigned int i;
    	int err = 0;
    
    	for (i = 0; i < n; i++) {
    		err = nf_register_hook(&reg[i]);
    		if (err)
    			goto err;
    	}
    	return err;
    
    err:
    	if (i > 0)
    		nf_unregister_hooks(reg, i);
    	return err;
    }
    EXPORT_SYMBOL(nf_register_hooks);

同样，当一次需要注销多个struct nf\_hook\_ops结构体是，使用：

void nf_unregister_hooks(struct nf_hook_ops *reg, unsigned int n)
    {
    	while (n-- > 0)
    		nf_unregister_hook(&reg[n]);
    }
    EXPORT_SYMBOL(nf_unregister_hooks);

总结：

struct nf_hook_ops
    
    int	 nf_register_hook( struct nf_hook_ops *reg );
    
    void nf_unregister_hook( struct nf_hook_ops *reg );
    
    int	 nf_register_hooks( struct nf_hook_ops *regs, unsigend int n );
    
    void nf_unregister_hooks( struct nf_hook_ops *regs, unsigned int n );

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