标签：保障你的系统安全：避免 Linux 线程栈溢出 (linux 线程栈 溢出)

Linux 是目前世界上更流行的开源操作系统之一，它在服务器、工作站以及嵌入式设备上都有广泛的应用。然而，随着 Linux 的使用越来越广泛，它的安全问题也逐渐暴露出来。其中一个比较严重的问题就是线程栈溢出，如果不及时处理，可能会给系统带来严重的后果。本文将介绍 Linux 线程栈溢出的原理和危害，并提供一些解决方案，帮助读者避免线程栈溢出的风险。 一、Linux 线程栈溢出的原理和危害 在 Linux 中，每个线程都有一个私有的栈，用来储存函数调用时的局部变量、返回地址和函数参数等信息。当一个函数被调用时，它的参数和局部变量都被压入栈中，当函数执行完毕时，这些变量被自动弹出栈。如果函数的参数和局部变量过多，或者递归深度过大，就容易导致栈空间不足，从而发生栈溢出。虽然 Linux 内核可以对栈空间做出限制，但栈溢出的风险依然存在。 当栈溢出发生时，攻击者可以将恶意代码输入到栈中，并覆盖掉原来的返回地址，从而控制程序的执行流程，甚至执行任意代码。这种攻击叫做栈溢出攻击。栈溢出攻击是非常危险的，因为攻击者可以利用它来获取系统的敏感信息、执行任意代码、控制系统等。如果攻击者成功地利用栈溢出攻击入侵了系统，就可能导致严重的后果，包括程序崩溃、数据丢失、机密泄露等。 二、避免 Linux 线程栈溢出的方法 为了避免栈溢出攻击，你可以采用下列方法： 1.限制栈空间大小 为了避免栈溢出，Linux 内核可以对栈空间做出限制，从而确保程序不会占用过多的栈空间。可以通过 ulimit 命令来设置堆栈大小的限制，例如： $ ulimit -s 8192 这个命令将限制进程的栈大小为 8192 KB。请注意，这种方法只适用于那些已知栈大小的程序。对于那些不确定栈大小的程序，还需要采用其他方法。 2.使用静态分配的数组 为了避免栈溢出，可以使用静态分配的数组代替动态分配的数组。这是因为静态分配的数组在编译时就已经分配好了内存空间，不会造成栈溢出。而动态分配的数组则是在运行时进行分配的，由于它们的空间是在栈上分配的，因此容易导致栈溢出。例如，下面的代码就容易发生栈溢出： int func() { int buf[1024]; return 0; } 而下面的代码就不会发生栈溢出： int buf[1024]; int func() { return 0; } 3.使用缓冲区溢出检查器 为了避免缓冲区溢出，可以使用缓冲区溢出检查器（Buffer Overflow Check，简称 BOC）来实现。BOC 可以在运行时检测程序是否发生缓冲区溢出，并在发生溢出时立即终止程序的执行。BOC 有很多种实现方式，比如 StackGuard、ProPolice 等。这些实现方式都可以有效地防止缓冲区溢出攻击。 4.使用堆栈随机化 为了增强系统的安全性，可以使用堆栈随机化（Stack Randomization）技术。堆栈随机化技术会在每次程序运行时动态地分配栈空间，从而打乱攻击者的攻击计划，使得攻击者无法轻易地利用栈溢出漏洞。堆栈随机化技术是一种非常有效的防御方式，已经被广泛应用于现代操作系统中。 结论 在 Linux 系统中，栈溢出攻击是一种常见的安全问题，容易导致系统崩溃、数据丢失、机密泄露等问题。要避免栈溢出攻击，你可以采用多种方法，比如限制栈空间大小、使用静态分配的数组、使用缓冲区溢出检查器以及使用堆栈随机化等。这些方法可以帮助你保障系统的安全性，避免栈溢出攻击的危害。 相关问题拓展阅读： 进程内核栈，用户栈及 Linux 进程栈和线程栈的区别 进程内核栈，用户栈及 Linux 进程栈和线程栈的区别 总结：线程栈的空间悔正指开辟在所属进程的堆区，线程与其所属的进程共享进程的用户空间，所以线程栈之间可以互访。线程栈的起始地址和大小存放在pthread_attr_t 中，栈的大小并不是用来判断栈是否越界，而是用来初始化避免栈溢出的缓冲区的大小（或者说安全间隙清猜的大小） 进程内核栈、用户栈 1.进程的堆栈 内核在创建进程的时候，在创建task_struct的同事，会为进程创建相应的堆栈。每个进程会有两个栈，一个用户栈，存在于用户空间，一个内核栈，存 在于内核空间。当进程在用户空间运行碧配时，cpu堆栈指针寄存器里面的内容是用户堆栈地址，使用用户栈；当进程在内核空间时，cpu堆栈指针寄存器里面的内 容是内核栈空间地址，使用内核栈。 2.进程用户栈和内核栈的切换 当进程因为中断或者系统调用而陷入内核态之行时，进程所使用的堆栈也要从用户栈转到内核栈。 进程陷入内核态后，先把用户态堆栈的地址保存在内核栈之中，然后设置堆栈指针寄存器的内容为内核栈的地址，这样就完成了用户栈向内核栈的转换；当进程从内 核态恢复到用户态之行时，在内核态之行的最后将保存在内核栈里面的用户栈的地址恢复到堆栈指针寄存器即可。这样就实现了内核栈和用户栈的互转。 那么，我们知道从内核转到用户态时用户栈的地址是在陷入内核的时候保存在内核栈里面的，但是在陷入内核的时候，我们是如何知道内核栈的地址的呢？ 关键在进程从用户态转到内核态的时候，进程的内核栈总是空的。这是因为，当进程在用户态运行时，使用的是用户栈，当进程陷入到内核态时，内 核栈保存进程在内核态运行的相关信心，但是一旦进程返回到用户态后，内核栈中保存的信息无效，会全部恢复，因此每次进程从用户态陷入内核的时候得到的内核 栈都是空的（为什么？）。所以在进程陷入内核的时候，直接把内核栈的栈顶地址给堆栈指针寄存器就可以了。 3.内核栈的实现 内核栈在kernel-2.4和kernel-2.6里面的实现方式是不一样的。 在kernel-2.4内核里面，内核栈的实现是： Union task_union { Struct task_struct task; Unsigned long stack; }; 其中，INIT_STACK_SIZE的大小只能是8K。 内核为每个进程分配task_struct结构体的时候，实际上分配两个连续的物理页面，底部用作task_struct结构体，结构上面的用作堆栈。使用current()宏能够访问当前正在运行的进程描述符。 注意：这个时候task_struct结构是在内核栈里面的，内核栈的实际能用大小大概有7K。 内核栈在kernel-2.6里面的实现是（kernel-2.6.32）： Union thread_union { Struct thread_info thread_info； Unsigned long stack; }; 其中THREAD_SIZE的大小可以是4K，也可以是8K，thread_info占52bytes。 当内核栈为8K时，Thread_info在这块内存的起始地址，内核栈从堆栈末端向下增长。所以此时，kernel-2.6中的current宏是需要 更改的。要通过thread_info结构体中的task_struct域来获得于thread_info相关联的task。更详细的参考相应的 current宏的实现。 struct thread_info...