Linux安全攻略—僵尸进程

Linux安全攻略—僵尸进程 

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    微软系列的东西现在已经非常受人们的喜爱，尤其是他独特人性化操作才让大家爱不释手，但是他也以漏洞之王为称，所以政府、企业等大型服务器是绝对没人敢用windows系列产品的。相比之下Linux在安全方面就闲得非常强壮。 而且照以后的发展趋势来看Linux将在各各领域占有绝对的优势，这个年代要是不懂Linux很难立足。所以今天我就带大家步入Linux最基本的安全领域—"进程"。

    大家都知道Linux跟Win2K一样，都是多任务的操作系统，也就是说，在同一个时间内，可以有多个进程同时执行。如果大家对硬件体系有一定了解的话，就会知道，我们使用的个人计算机（PC)的CPU是在一个时间片断内只能执行一条指令，那么Linux是如何实现多进程同时执行的呢？这里Linux使用了一种称为"进程调度（process scheduling）"的武器，首先，为每个进程指派一定的运行时间，这个时间通常很短，短到以毫秒为

单位，然后依照某种规则，从众多进程中挑选一个投入运行，其他的进程暂时等待，当正在运行的那个进程时间耗尽，或执行完毕退出，或因某种原因暂停，Linux就会重新进行调度，挑选下一个进程投入运行。因为每个进程占用的时间片都很短，在我们使用者的角度来看，就好像多个进程同时运行一样了。我们了解了完了Linux多进程概念后，先来看看什么是进程？

一、进程概念：

    当运行任何一个UNIX/Linux命令时，shell至少会建立一个进程来运行这个命令（这个进程也叫做父进程），所以可以把任何在UNIX/Linux系统中运行的程序叫做进程；但是进程并不是程序，进程是动态的，而程序是静态的，并且多个进程（这多个进程里除了父进程，其他的就是子进程）可以并发的调用同一个程序。

    系统中每一个进程都包含一个task_struct数据结构，所有指向这些数据结构的指针组成一个进程向量数组，系统缺省的进程向量数据大小是512，表示系统中可同时容纳512个进程。进程的task_struct数据结构包括了进程的状态、调度信息、进程标识符等信息。

    由于UNIX系统是一个多进程的操作系统，所以每一个进程都是独立的，都有自己的权限及任务，所以当某一进程失败时并不会导致别的进程失败。系统通过进程标识符来区分不同的进程，进程标识符是一个非负正数，他在任何时刻都是唯一的，当某个进程结束时，他的进程标识符可以分配给另外一个新进程。系统将标识符0分配给调度进程，标识符1分配给初始化进程。下面我来给大家演示一下进程由出生到死亡的一个流程图。

进程一生流程图：

出生：  编程中的一句fork（），爸爸妈妈（父进程）让小孩（子进程）出生了，并且继承里父母所有的东西，我们也可以把他看成克隆人。

生活：  然后随着exec（），小孩长大（新进程）脱胎换骨，离家独立，开始了为人民服务的职业生涯。

死亡：  人有生老病死，进程也一样，它可以是自然死亡，即运行到main函数的最后一个"}"，从容地离我们而去；也可以是自杀，自杀有2种方式，一种是调用exit函数，一种是在main函数内使用return，无论哪一种方式，它都可以留下遗书，放在返回值里保留下来；它还甚至能可被谋杀，被其它进程通过另外一些方式结束他的生命（这里跟人有些不一样，在进程里，如果父进程死了，那么他创建的所有子进程也一起跟着死去）。死后安葬方式：这一过程也是必有的，不能说人在哪死后就不管他，也不把尸体搬走吧！:)进程死掉以后，会留下一具僵尸，wait()函数充当了殓尸工，把僵尸推去火化，使其最终归于无形。这就是进程完整的一生。

    进程在运行期间，会用到很多资源，包括最宝贵的CPU资源，当某一个进程占用CPU资源时，别的进程必须等待正在运行的进程空闲CPU后才能运行，由于存在很多进程在等待，所以内核通过调度算法来决定将CPU分配给哪个进程。概念清晰后我们接下来看看Linux中，进程有哪几种状态。

二、Linux中的进程基本状态：

    1、执行(R)状态：CPU正在执行，即进程正在占用CPU。

    2、就绪(W)状态：进程已经具备的执行的一切条件，正在等待分配CPU的处理时间片。

    3、停止(S)状态：进程不能使用CPU。

    大家看到了在Linux中，正常来说进程有这么3种状态，但是在特殊情况下会多出一种状态，这就是我们要讲的"僵尸进程（Zombie）"。下面我们会仔细的讲解，接下来再介绍一下进程的管理。

三、Linux中的进程管理

     管理分两种，一个是如何启动进程，另一个是如何调度进程。 

    1、启动进程 

    键入需要运行的程序的程序名，执行一个程序，其实也就是启动了一个进程。在Linux系统中每个进程都具有一个进程号（PID），用于系统识别和调度进程。启动一个进程有两个主要途径∶手工启动和调度启动，后者是事先进行设置，根据用户要求自行启动。由用户输入命令，直接启动一个进程便是手工启动进程。但手工启动进程又可以分为很多种，根据启动的进程类型不同、性质不同，实际结果也不一样。 

    （1） 前台启动 

    前台启动是手工启动一个进程的最常用的方式。一般来说用户输入一个命令"test"，这就在前台启动了一个进程。这时候系统其实已经处于一个多进程状态。有许多运行在后台的、系统启动时就已经自动启动的进程正在悄悄运行着。这时如果有用户输入"test"命令以后赶紧使用"ps -x"来查看，但是却没有发现这个进程，原因是因为这个进程结束的太快，使用ps查看时该进程已经执行结束了。所以如果大家想看到进程的话，得

输入一个耗时的程序，我们下面会讲到。

    （2） 后台启动 

    直接从后台手工启动一个进程用得比较少一些，除非是该进程甚为耗时，且用户也不急着需要结果的时候。假设用户要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程。为了不使整个shell在格式化过程中都处于"瘫痪"状态，从后台启动这个进程是明智的选择。 

    2、进程调度 

    当需要中断一个前台进程的时候,通常是使用Ctrl+c组合键；但是对于一个后台进程就不是一个组合键所能解决的了,这时就必须使用kill命令.该命令可以终止后台进程.至于终止后台进程的原因很多,或许是该进程占用的CPU时间过多；或许是该进程已经挂死.这种情况是经常发生的。Kill命令的工作原理是：向Linux系统的内核发送一个系统操作信号和某个程序的进程标识号，然后系统内核就可以对进程标识号指定的进程进行操作。 

     好了，进程的基本概念熟悉了以后大家会问那么到底什么是所谓的"僵尸进程"？，什么情况下会产生僵尸进程，如何杀掉僵尸进程？不用着急，我们先来熟悉一下有关Linux进程方面的编程。

     首先我先给大家介绍几个非常重要的有关函数：

   

   fork();  功能:创建一个新的进程。（fork()<0[出错]、fork()==0[子进程]、fork()>0[父进程]

   wait();  功能：真正结束进程（收尸）。

   exec();  功能：执行外部程序。

    好了，我现在让大家就看看我们神秘僵尸进程是什么样子的？下面我来用c写出父进程建立子进程的代码：

/**********************************子进程正常出生和灭亡过程***************************************/

＃i nclude 

＃i nclude 

main()

{

    

    fork(); /*开始创建一个子进程*/

    if(fork()>0) /* 如果是父进程 */

       wait(NULL);    /* 收集僵尸进程 */

}

    大家看完代码后，就会觉得这个代码正是我刚才讲的进程一生是怎么样的，进程死后，一定要为他收尸，否则他就会变成僵尸进程。下面就让我们来看看未能把死去的进程收尸会变成什么样子？

/**********************************僵尸进程******zombie.c*****************************************************/

＃i nclude 

＃i nclude 

main()

{

       fork(); /*开始创建一个子进程*/

    if(fork>0) /* 如果是父进程 */

       sleep(30);    /* 休眠30秒，这段时间里，父进程什么也干不了 */

       wait(NULL);    /* 收起僵尸进程 */

   /*因为父进程死了，子进程也得一起陪葬，那么我们就让父进程睡眠30秒，在这30秒内我们就可以看到僵尸进程。30秒过后，父进程醒来后就得死，所以到那时子进程也就死去。*/

}

/********************************************************************************************/

    为了让大家更清楚的看到僵尸进程我们把这个僵尸进程代码编译，然后执行，

#gcc -o zombie zombie.c

编译成功后我们开始执行这个程序因为代码里的sleep(30)是让父进程睡眠30秒，如果我们在前台执行我们这个程序，那么就不能执行其他shell命令了，所以这里我们在执行的命令后面加一个& 代表后台运行的意思。

#./zomber &

好了，我们在30秒内执行查看进程命令来看看我们这个zombie进程是什么样的？

#ps -aux |grep zombie

这个命令是显示有关zombie的所有信息。

    看到这里后，聪明的朋友会问，既然子进程是由父进程创造出来的，那么如果一个父程序执行完退出后，子进程不管是不是僵尸进程也直接就退出了，因为父进程死了嘛。那么这也不会造成多大危害啊？如果大家这么认为那可就错了，当我们刚才用ps命令观察进程的执行状态时，看到某些进程的状态栏为defunct，这就是所谓的"僵尸"进程。"僵尸"进程是一个早已死亡的进程，但在进程表（processs table）中仍占了一个位置

（slot）。由于进程表的容量是有限的，所以，defunct进程不仅占用系统的内存资源，影响系统的性能，而且如果其数目太多，还会导致系统瘫痪，具体请看下面的代码：

/***********************************无限创建子进程********************************************/

＃i nclude 

＃i nclude 

main()

{

       for (;;)  /*制作一个死循环*/

       

         fork(); /*开始创建一个子进程*/

}

/********************************************************************************************/

懂C语言的朋友会知道for(;;)是一个死循环。那么这仅有2行代码的程序就可以把你的linux瞬间死机，因为他的作用是无限制的在内存里增加新的子进程，一个系统根据内存的容量会分配进程的最大限制，一旦同时运行的进程数超符合，那么你的机器必然会死机。

   我这里分别用了2个用户进行测试过，一个是普通权限的用户，一个是Root用户，测试结果是"任何用户只要执行这个程序都会让机器死掉"。原因就是默认的Linux系统没有对普通用户的使用最大进程进行限制。所以这样对系统造成很大一个威胁，那么我们如

何避免普通用户非法执行过多资源或进程导致系统拖死，所以我们的给除了Root的用户做一下限制。

对普通用户进行限制：

第1步：首先进到Linux终端用vi编辑/etc/security /limits.conf文件，在里面加入：

 

　　* hard core 0 

　　* hard rss 5000 

　　* hard nproc 20 

  

  这里的* 代表除了Root的所有用户，(* hard core 0) 是禁止core files"core 0"，(* hard rss 5000) 是限制内存使用为5MB"rss  5000", (* hard nproc 20 )是限制进程数为"nproc 50"。大家可以根据自己系统内存大小进行合理配置。

第2步：用vi编辑/etc/pam.d/login文件，然后加上下面这行保存退出就可以。 
      session required /lib/security/pam_limits.so 

      好了，现在我们已经对普通用户限制了进程和内存使用极限，修改完配置以后大家可以用Root和普通用户分别进行测试，结果当然是普通用户执行完我们刚才做的程序不会死机了。

    一个系统的安全性不取决与打不打补丁，虽然打补丁很重要，但是对系统做出相应的配置也是相当重要的