linux fork炸弹

迈不过友情╰ 2021-06-24 13:59 362阅读 0赞

众所周知，bash是一款极其强大的[shell][]，提供了强大的交互与编程功能。这样的一款[shell][shell 1]中自然不会缺少“函数”这个元素来帮助程序进行模块化的高效开发与管理。于是产生了由于其特殊的特性，bash拥有了fork炸弹。Jaromil在2002年设计了最为精简的一个fork炸弹的实现。

所谓fork炸弹是一种恶意程序，它的内部是一个不断在fork进程的无限循环，fork炸弹并不需要有特别的权限即可对系统造成破坏。fork炸弹实质是一个简单的递归程序。由于程序是递归的，如果没有任何限制，这会导致这个简单的程序迅速耗尽系统里面的所有资源。现在来看看Jaromil设计的最简单的fork炸弹:

> :() \{ :|:& \};:

或者

> .() \{ .|.& \};.

这就是著名的fork炸弹。这个shell脚本中，定义了叫“：”的函数，这个函数体是通过管道递归调用自己“：|：”（为什么用管道符？因为会管道符会调用fork，于是进程数会以指数增涨…生生不绝），最后的分号后的“：”就是调用这个函数。

一行看似无法理解的只有13个字符的命令，即可占用掉所有系统的资源。其实，这行命令如果这样写成bash script就不难理解了：

> :()  
> \{  
> :|: &  
> \}  
> ;  
> :

\* 第 1 行说明下面要定义一个函数，函数名为小数点，没有可选参数。  
\* 第 2 行表示函数体开始。  
\* 第 3 行是函数体真正要做的事情，首先它递归调用本函数，然后利用管道调用一个新进程（它要做的事情也是递归调用本函数），并将其放到后台执行。  
\* 第 4 行表示函数体结束。  
\* 第 5 行并不会执行什么操作，在命令行中用来分隔两个命令用。从总体来看，它表明这段程序包含两个部分，首先定义了一个函数，然后调用这个函数。  
\* 第 6 行表示调用本函数。  
  
冒号”:”其实是函数名，这个bash脚本就是在不断的执行该函数，然后不断fork出新的进程。

对于函数名，大家可能会有所疑惑，小数点也能做函数名使用吗？毕竟小数点是 shell 的一个内嵌命令，用来在当前 shell 环境中读取指定 文件，并运行其中的命令。实际上的确可以，这取决于bash对命令的解释顺序。

默认情况下，bash处于非POSIX模式，此时对命令的解释顺序如下：

\* 关键字，例如 if、for 等。  
\* 别名。别名不能与关键字相同，但是可以为关键字定义别名，例如 end=fi。  
\* 特 殊内嵌命令，例如 break、continue 等。POSIX 定义的特殊内嵌命令包括：.（小数点）、:（冒号）、break、continue、 eval、exec、exit、export、readonly、 return、set、shift、times、trap 和 unset。 bash 又增加了一个特殊的内嵌命令 [source][]。  
\* 函数。如果处于非 POSIX 模式，bash 会优先匹配函数，然后再匹配内嵌命令。  
\* 非特殊内嵌命令，例如 cd、test 等。  
\* 脚本和可执行程序。在 PATH 环境变量指定的目录中进行搜索，返回第一个匹配项。  
由 于默认情况下，bash 处于非 POSIX 模式，因此fork炸弹中的小数点会优先当成一个函数进行匹配。(注：使用小数点代替其中的冒号，也能起到完全相同的效果。)

要使用POSIX模式来运行bash脚本，可以使用以下三种方法：

\* 使用 –posix 选项启动 bash。  
\* 在运行bash之后，执行 set -o posix 命令。  
\* 使用 /bin/sh 。

那么，有没有办法扼制这种情况的发生呢？答案是肯定的，只需设置进程的limit数即可。

> \[root@localhost ~\]\# [ulimit][] -u 128  
> \[root@localhost ~\]\# ulimit -a  
> core file size          (blocks, -c) 0  
> data seg size           (kbytes, -d) unlimited  
> max nice                        (-e) 20  
> file size               (blocks, -f) unlimited  
> pending signals                 (-i) unlimited  
> max locked [memory][]       (kbytes, -l) unlimited  
> max memory size         (kbytes, -m) unlimited  
> open files                      (-n) 1024  
> pipe size            (512 bytes, -p) 8  
> POSIX message queues     (bytes, -q) unlimited  
> max rt priority                 (-r) unlimited  
> stack size              (kbytes, -s) 8192  
> cpu time               (seconds, -t) unlimited  
> max [user][] processes              (-u) 128  
> virtual memory          (kbytes, -v) unlimited  
> file locks                      (-x) unlimited  
> \[root@localhost ~\]\# .() \{ .|.& \} ; .  
> \[1\] 6152  
> \[root@localhost ~\]\# bash: fork: Resource temporarily unavailable  
> bash: fork: Resource temporarily unavailable  
> bash: fork: Resource temporarily unavailable  
> …

在上面的例子中，我们将用户可以创建的最大进程数限制为 128，执行fork炸弹会迅速fork出大量进程，此后会由于资源不足而无法继续执行。使用工具ulimit即可设置各种限制数，具体的请参考该工具的man或help。

fork 炸弹让我们认识到了递归函数的强大功能，同时也意识到一旦使用不当，递归函数所造成的破坏将是巨大的。实际上，fork 炸弹只是一个非常简单的递归函数，它并不涉及参数传递、返回值等问题，而这些问题在使用bash编程时是否有完善的支持呢？在bash中编写递归函数时应该注意相关问题。

[shell]: http://www.ha97.com/category/shell
[shell 1]: http://www.ha97.com/tag/shell
[source]: http://www.ha97.com/tag/source
[ulimit]: http://www.ha97.com/tag/ulimit
[memory]: http://www.ha97.com/tag/memory
[user]: http://www.ha97.com/tag/user