python运行说c盘不够修改运行虚拟内存 python 虚拟内存

虚拟内存探究 -- 第二篇:Python 字节

http://blog.coderhuo.tech/2017/10/15/Virtual_Memory_python_bytes/

是真看不懂哦

　　

 

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这是虚拟内存系列文章的第二篇。这次我们要做的事情和《虚拟内存探究 – 第一篇:C strings & /proc》类似，不同的是我们将访问Python 3 脚本的虚拟内存。这会比较费劲， 所以我们需要了解Pyhton3 内部的一些机制。

一、预备知识

本文基于上一篇文章《虚拟内存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中所讲的知识， 所以，在继续阅读本文前，请确保阅读并理解上一篇文章。

为了方便理解本文，你需要具备以下知识：

• C语言基础
• 些许Python知识
• 了解Linux的文件系统和shell命令
• /proc文件系统的基本知识（可参阅《虚拟内存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中的相关介绍）

二、实验环境

所有的脚本和程序都在下面的环境中测试过：

• Ubuntu 14.04 LTS

• Linux ubuntu 4.4.0-31-generic #50~14.04.1-Ubuntu SMP Wed Jul 13 01:07:32 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

• gcc

• gcc (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.3) 4.8.4

• Python 3

• Python 3.4.3 (default, Nov 17 2016, 01:08:31)
• [GCC 4.8.4] on linux

三、剖析一个简单的Python脚本

下面是我们将要使用的Python脚本（main.py）。我们将尝试修改运行该脚本的进程虚拟内存中的“字符串” Holberton。

#!/usr/bin/env python3
'''
Prints a b"string" (bytes object), reads a char from stdin
and prints the same (or not :)) string again
'''

import sys

s = b"Holberton" print(s) sys.stdin.read(1) print(s)

Python中的字节对象(bytes object)

字节和字符串(bytes vs str)

译者注:bytes在这里翻译成字节， 并非指单个字符。

如上面代码所示，我们使用一个字节对象（字符串Holberton前面的b说明这是个字节对象）来存储字符串Holberton。字节对象会把字符串中的字符以字节的形式（相对于每个字符占多个字节的字符串编码方式而言，也就是宽字符编码，具体可参阅unicodeobject.h）存下来。这样可以保证字符串在虚拟内存中是连续的ASCII码。

从技术上来讲， 上面代码中的s并不是一个Python字符串。如下所示， 它是一个字节对象(不过没关系, 这不影响我们的后续讨论)：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ python3
Python 3.4.3 (default, Nov 17 2016, 01:08:31) 
[GCC 4.8.4] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> s = "Betty"
>>> type(s)
<class 'str'>
>>> s = b"Betty"
>>> type(s)
<class 'bytes'>
>>> quit()

一切都是对象

Pyhton中的整数、字符串、字节、函数等等， 都是对象。所以， 语句s = b"Holberton"将创建一个字节对象，并将字符串存在内存中某处。字符串Holberton很可能在堆上，因为Python必须为字节对象s以及s指向的字符串分配内存（字符串可能直接存在对象s中，也可能s只维护了一个指向字符串的索引，目前我们并不确定具体的实现）。

对python脚本执行read_write_heap.py脚本

提示：read_write_heap.py是《虚拟内存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中的脚本，用来查找并替换内存中的字符串。

我们首先执行前面的脚本main.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ./main.py 
b'Holberton'

这时main.py阻塞在语句sys.stdin.read(1)上，一直在等待用户输入。

接下来我们用管理员权限执行脚本read_write_heap.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ps aux | grep main.py | grep -v grep
julien     3929  0.0  0.7  31412  7848 pts/0    S+   15:10   0:00 python3 ./main.py
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 3929 Holberton "~ Betty ~"
[*] maps: /proc/3929/maps
[*] mem: /proc/3929/mem
[*] Found [heap]:
    pathname = [heap]
    addresses = 022dc000-023c6000
    permisions = rw-p
    offset = 00000000
    inode = 0
    Addr start [22dc000] | end [23c6000]
[*] Found 'Holberton' at 8e192
[*] Writing '~ Betty ~' at 236a192
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

不出所料，我们在堆上找到了字符串Holberton并且将之替换成’~ Betty ~’。现在我们按下回车键让脚本main.py继续执行，它应该会输出b'~ Betty ~'：

b'Holberton'
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

什么？？？

我们找到字符串Holberton并且替换了它，但是这不是我们要找的字符串？继续深入探究之前，我们需要再确认一件事情。我们的脚本read_write_heap.py在目标字符串首次出现之后就退出了，如果堆中有多个字符串Holberton呢？为了避免遗漏，我们将脚本read_write_heap.py执行多次。

还是先启动脚本main.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ./main.py 
b'Holberton'

然后多次执行脚本read_write_heap.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ps aux | grep main.py | grep -v grep
julien     4051  0.1  0.7  31412  7832 pts/0    S+   15:53   0:00 python3 ./main.py
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 4051 Holberton "~ Betty ~"
[*] maps: /proc/4051/maps
[*] mem: /proc/4051/mem
[*] Found [heap]:
    pathname = [heap]
    addresses = 00bf4000-00cde000
    permisions = rw-p
    offset = 00000000
    inode = 0
    Addr start [bf4000] | end [cde000]
[*] Found 'Holberton' at 8e162
[*] Writing '~ Betty ~' at c82162
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 4051 Holberton "~ Betty ~"
[*] maps: /proc/4051/maps
[*] mem: /proc/4051/mem
[*] Found [heap]:
    pathname = [heap]
    addresses = 00bf4000-00cde000
    permisions = rw-p
    offset = 00000000
    inode = 0
    Addr start [bf4000] | end [cde000]
Can't find 'Holberton'
julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

字符串’Holberton’在堆上只出现了一次。那么脚本main.py所使用的字符串’Holberton’到底在哪里呢？Python的字节对象又是在内存的哪部分呢？有没有可能在栈上？我们可以把脚本read_write_heap.py中的[heap]改成[stack]试试看。

提示:文件/proc/[pid]/maps中标记为[stack]的部分就是栈， 具体可参阅上一篇文件《虚拟内存探究 – 第一篇:C strings & /proc》。

改写栈的脚本read_write_stack.py如下， 它所做的和之前的脚本read_write_heap.py一样，唯一的不同是它访问进程的栈：

#!/usr/bin/env python3
'''
Locates and replaces the first occurrence of a string in the stack
of a process

Usage: ./read_write_stack.py PID search_string replace_by_string
Where:
- PID is the pid of the target process
- search_string is the ASCII string you are looking to overwrite
- replace_by_string is the ASCII string you want to replace
search_string with
'''

import sys

def print_usage_and_exit(): print('Usage: {} pid search write'.format(sys.argv[0])) sys.exit(1) # check usage if len(sys.argv) != 4: print_usage_and_exit() # get the pid from args pid = int(sys.argv[1]) if pid <= 0: print_usage_and_exit() search_string = str(sys.argv[2]) if search_string == "": print_usage_and_exit() write_string = str(sys.argv[3]) if search_string == "": print_usage_and_exit() # open the maps and mem files of the process maps_filename = "/proc/{}/maps".format(pid) print("[*] maps: {}".format(maps_filename)) mem_filename = "/proc/{}/mem".format(pid) print("[*] mem: {}".format(mem_filename)) # try opening the maps file try: maps_file = open('/proc/{}/maps'.format(pid), 'r') except IOError as e: print("[ERROR] Can not open file {}:".format(maps_filename)) print(" I/O error({}): {}".format(e.errno, e.strerror)) sys.exit(1) for line in maps_file: sline = line.split(' ') # check if we found the stack if sline[-1][:-1] != "[stack]": continue print("[*] Found [stack]:") # parse line addr = sline[0] perm = sline[1] offset = sline[2] device = sline[3] inode = sline[4] pathname = sline[-1][:-1