Python: 将任意Bytecode注入运行中的Python进程

在调试 Python 程序的时候，一般我们只能通过以下几种方式进行调试:

1. 程序中已经有的日志
2. 在代码中插入 import pdb; pdb.set_trace()

但是以上的方法也有不方便的地方， 比如对于已经在运行中的程序， 就不可能停止程序后加入 调试代码和增加新的日志．

从 JAVA 的
BTrace（ https://kenai.com/projects/btrace
） 项目得到灵感，尝试对正在运行的 Python进程插入代码，在程序运行到指定的函数后，自动连接远程主机进行调试

首先介绍三个开源的项目， 本实验需要用到这三个项目

1. Pyasitehttps://github.com/lmacken/pyrasite
   Tools for injecting code into running Python processes
2. Byteplayhttps://github.com/serprex/byteplay
   一个字节码维护项目，类似 java的asm/cglib
3. Rpdb-Shellhttps://github.com/alex8224/Rpdb-Shell

待注入的代码, 用官方的 tornado hello demo做例子

import tornado.ioloop
import tornado.web
import os
class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
	def get(self):
		self.write("Hello, world>")
application = tornado.web.Application([
	(r"/>", MainHandler),
])
if __name__ == "__main__>":
	application.listen(8888)
	print(os.getpid())
	tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()
 

注入以下代码( testinject.py)到 get中

import sys
import dis
import inspect
from byteplay import *
def wearedcode(fcode):
	c = Code.from_code(fcode)
	if c.code[1] == (LOAD_CONST, 'injected'):
		return fcode
	c.code[1:1] = [
					(LOAD_CONST, injected'), (STORE_FAST, 'name'),
					(LOAD_FAST, 'name'),
					(PRINT_ITEM, None), (PRINT_NEWLINE, None),
					(LOAD_CONST, -1), (LOAD_CONST, None),
					(IMPORT_NAME, 'rpdb'), (STORE_FAST, 'rpdb'),
					(LOAD_FAST, 'rpdb'), (LOAD_ATTR, 'trace_to_remote'),
					(LOAD_CONST, '10.86.11.116'), (CALL_FUNCTION, 1),
					 (POP_TOP, None)
				  ]
	return c.to_code()
def trace(frame, event, arg):
	if event != 'call':
		return
	co = frame.f_code
	func_name = co.co_name
	if func_name == "write>":
		return
	if func_name == "get>":
		import tornado.web
		args = inspect.getargvalues(frame)
		if 'self' in args.locals:
			if isinstance(args.locals['self'], tornado.web.RequestHandler):
				getmethod = args.locals['self'].get
				code = getmethod.__func__.__code__
				getmethod.__func__.__code__ = wearedcode(code)
		return
sys.settrace(trace)
 

环境

1. ubuntu 14.04 64bit LTS
2. Python 2.7.6

步骤

1. 在机器上安装上面需要用到的三个项目
2. python server.py
3. 在 192.168.1.1执行 nc -l 4444
4. pyrasite $(ps aux |grep server.py |grep -v grep|awk ‘{print $2}’) testinject.py
5. 执行 curl http://localhost:8000
   两次， 在第二次请求时替换的 bytecode才会生效

结果

在执行上面的步骤后， 在执行第二次 curl http://127.0.0.1:8000
后， 应该能够看到控制台输入 injected 的字样，并且 nc -l 4444 监听的终端会出现 (pdb)>的字样， 这样就能够对正在运行中的程序进行调试了．

原理

**Pyasite**只能把代码注入到进程中并运行，不能定位到具体的函数并注入 bytecode, 在 testinject.py中结合 Byteplay 完成了函数定位和替换 get 函数字节码的功能．

函数的定位用到了 sys.settrace 这个API,他提供了以下事件，在合适的时机调用用户提供的函数, 具体可以参考 https://docs.python.org/2/library/sys.html#sys.settrace
的解释

理论上可以插入任意字节码到程序中的任意位置， 实现对现有进程中代码的任意修改．

原文:http://segmentfault.com/a/1190000002783940