在 Linux 内核中，可以使用 kprobes 和 uprobes 机制来实现对应用层程序执行时的指令监控和打印。
kprobes 允许在内核代码的任何位置动态地插入一个断点，而 uprobes 允许在用户空间程序的任何位置动态地插入一个断点。这样，我们可以通过这些断点来监控应用程序的执行情况，并打印出相应的信息。
下面是一个简单的示例，展示如何使用 uprobes 机制来监控一个应用程序的执行情况：
#include <stdio.h>
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
int z = x + y;
printf("z = %d\n", z);
return 0;
}
首先，我们需要在内核中注册一个 uprobes 事件。可以使用 register_uprobe() 函数来实现：
#include <linux/uprobes.h>
static struct uprobe my_uprobe = {
.handler = my_uprobe_handler,
.uprobes_consumer = UPROBES_CONSUMER_USER,
.refctr_offset = offsetof(struct printf_arg, refcount),
.offset = 0, // 要监控的函数偏移量
.insn = NULL, // 自动计算
};
static int __init my_module_init(void)
{
int ret;
// 注册 uprobes 事件
my_uprobe.offset = (unsigned long) my_printf;
ret = register_uprobe(&my_uprobe);
if (ret < 0) {
printk(KERN_ERR "Failed to register uprobe: %d\n", ret);
return ret;
}
printk(KERN_INFO "Registered uprobe: %pF\n", my_printf);
return 0;
}
在这里，我们将监控的函数设置为 my_printf 函数的起始地址，并将 refctr_offset 设置为 struct printf_arg 结构体中的 refcount 成员的偏移量。这是因为，在 printf 函数中，refcount 成员会被引用，我们可以通过该成员来判断 printf 函数是否被调用。
接下来，我们还需要实现一个 uprobes 事件处理函数，该函数将在应用程序执行到监控点时被调用：
static int my_uprobe_handler(struct uprobe *uprobe,
struct pt_regs *regs)
{
// 检查 refcount 是否为 1
struct printf_arg *arg = (struct printf_arg *) regs->si;
if (arg->refcount > 1) {
return UPROBE_HANDLED;
}
// 打印监控信息
printk(KERN_INFO "my_printf called at %pF\n", regs->ip);
return UPROBE_HANDLED;
}
在这个处理函数中，我们首先检查 refcount 是否为 1，如果不是，说明 printf 函数还没有被完全调用。如果 refcount 为 1，说明 printf 函数被完全调用，我们可以打印出监控信息，例如函数地址和参数值等。
最后，我们需要在模块卸载时取消注册 uprobes 事件：
static void __exit my_module_exit(void)
{
// 取消注册 uprobes 事件
unregister_uprobe(&my_uprobe);
printk(KERN_INFO "Unregistered uprobe\n");
}
module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
在这个示例中，我们展示了如何使用 uprobes 机制来监控应用程序的执行情况并打印监控信息。类似地，我们也可以使用 kprobes 机制来监控内核代码的执行情况并打印相应的信息。
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