自定义ELF段调用mprotect()触发段错误的原因及解决尝试问询

看到一篇关于获取自定义ELF段起始和结束地址的内容后，我尝试对存储在自定义ELF段中的函数调用mprotect()，但运行时触发了段错误——即使没有调用目标函数也会出错。用GDB调试后，回溯信息指向程序退出阶段的_fini函数；且发现将权限改为PROT_EXEC时无此问题，推测是自定义段被设置为无执行权限时，fini函数需要执行该受保护内存区域导致错误。

测试代码 #

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#define PAGESIZE    4096
// 自定义ELF段需要页对齐才能使用mprotect
void foo() __attribute__((aligned(PAGESIZE)))  __attribute__ ((section ("custom_sec")));

extern struct fun_info *__start_custom_sec;
extern struct fun_info *__stop_custom_sec;

int main()
{
    // Sanity检查
    printf("Custom section range: %p to %p\n",
       (void *)&__start_custom_sec,
       (void *)&__stop_custom_sec);

    if(mprotect(&__start_custom_sec, getpagesize(), PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
        perror("mprotect()");
        return 1;
    }
}
void foo() { printf("Foo\n"); }

编译运行命令 #

gcc stackoverflow.c -o so 
./so

GDB回溯信息 #

>>> bt
#0  0x0000555555555014 in _fini ()
#1  0x00007ffff7de8d88 in _dl_fini () at dl-fini.c:240
#2  0x00007ffff7a6f940 in __run_exit_handlers (status=0, listp=0x7ffff7dd35d8 <__exit_funcs>, run_list_atexit=run_list_atexit@entry=true, run_dtors=run_dtors@entry=true) at exit.c:83
#3  0x00007ffff7a6f99a in __GI_exit (status=<optimized out>) at exit.c:105
#4  0x00007ffff7a5a2e8 in __libc_start_main (main=0x5555555547e0 <main>, argc=1, argv=0x7fffffffe518, init=<optimized out>, fini=<optimized out>, rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fffffffe508) at ../csu/libc-start.c:325
#5  0x00005555555546da in _start ()

我的初衷是在大型程序中，将多个函数放入自定义段并统一用mprotect设置权限，但目前的实现会触发段错误，需要明确故障原因。

更新：解决方案 #

在提示下，我通过编写链接脚本解决了问题：

链接脚本so_linker.ld #

SECTIONS
{
    .custom_sec BLOCK(4096) : ALIGN(4096) {
    _start_custom_sec = .;
            *(.custom_sec)
    _end_custom_sec = .;
    }
}

INSERT AFTER .rodata;

修改后的测试代码 #

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#define PAGESIZE    4096
void foo()  __attribute__ ((section (".custom_sec")));

const void * _start_custom_sec;
const void * _end_custom_sec;

int main()
{
    // Sanity检查
    printf("Custom section range: %p to %p\t Foo: %p\n",
       (void *)&_start_custom_sec,
       (void *)&_end_custom_sec,
       (void *)&foo);

    if(mprotect(&foo, getpagesize(), PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
        perror("mprotect()");
        return 1;
    }
}
void foo() { printf("Foo\n"); }

编译命令 #

gcc -T so_linker.ld stackoverflow.c -o so

段布局验证 #

通过readelf --sections W so查看段布局，确认.custom_sec已被移至独立的页对齐区域：

[11] .init             PROGBITS        0000000000000620 000620 000017 00  AX  0   0  4
  [12] .plt              PROGBITS        0000000000000640 000640 000060 10  AX  0   0 16
  [13] .plt.got          PROGBITS        00000000000006a0 0006a0 000008 00  AX  0   0  8
  [14] .text             PROGBITS        00000000000006b0 0006b0 000212 00  AX  0   0 16
  [15] .fini             PROGBITS        00000000000008c4 0008c4 000009 00  AX  0   0  4
  [16] .rodata           PROGBITS        00000000000008d0 0008d0 000044 00   A  0   0  8
  [17] .custom_sec       PROGBITS        0000000000001000 001000 000013 00  AX  0   0 4096

关键修改点 #

• 自定义段名需要以.开头（如custom_sec改为.custom_sec），才能被链接脚本正确识别并重新布局
• 通过链接脚本将.custom_sec设置为页对齐的独立区域，避免与其他需要执行权限的段（如.fini）共享页面

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jay