一种注册表沙箱的思路、实现——研究Reactos中注册表函数的实现3

方亮

发布于 2019-01-16 15:44:24

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发布于 2019-01-16 15:44:24

文章被收录于专栏：方亮

这篇我们看一个”容错“”节省“的实例。一下是一个Win32API的声明（转载请指明出处）

LONG WINAPI RegEnumKeyEx(
  __in         HKEY hKey,
  __in         DWORD dwIndex,
  __out        LPTSTR lpName,
  __inout      LPDWORD lpcName,
  __reserved   LPDWORD lpReserved,
  __inout      LPTSTR lpClass,
  __inout_opt  LPDWORD lpcClass,
  __out_opt    PFILETIME lpftLastWriteTime
);

节省

这个函数底层是使用ZwEnumerateKey，使用过该函数的同学应该知道，该函数根据传入的KEY_INFORMATION_CLASS不同而查询该项不同结构体的数据。我们来看两个不同结构体

typedef struct _KEY_BASIC_INFORMATION {
  LARGE_INTEGER LastWriteTime;
  ULONG         TitleIndex;
  ULONG         NameLength;
  WCHAR         Name[1];
} KEY_BASIC_INFORMATION, *PKEY_BASIC_INFORMATION;

typedef struct _KEY_NODE_INFORMATION {
  LARGE_INTEGER LastWriteTime;
  ULONG         TitleIndex;
  ULONG         ClassOffset;
  ULONG         ClassLength;
  ULONG         NameLength;
  WCHAR         Name[1];
} KEY_NODE_INFORMATION, *PKEY_NODE_INFORMATION;

可见到NODE比BASIC多出ClassOffset和ClassLength和藏在Name中的Class信息。RegEnumKeyEx要获取的信息中是可以通过是否为NULL来定的，如果你不想获取Class的信息，可以将lpClass和lpcClass指定为NULL。那么Reactos中如何实现的呢？我们先思考下，如果我们在NtEnumerateKey中一股脑儿使用KEY_NODE_INFORMATION去查询，是很简单，但是是不是有点浪费呢（也许用户不用查询Class信息）？如果使用KEY_BASIC_INFORMATION，则如果用户要查询Class信息，则我们将查询不到。或许你想到了——特殊情况特殊处理，是的Reactos就是如此做的。下面看一段我修改后的代码

lpKeyInfo = HeapAlloc( GetProcessHeap(), 0, BufferSize );

        if ( NULL == lpKeyInfo ) {
            // 分配失败
            lRes = STATUS_MEMORY_NOT_ALLOCATED;
            break;
        }

        ULONG ResultSize = 0;
        // 查询不同类型的结构体取决于lpClass是否需要查询
        lRes = GETORIFUNC(EnumerateKey)(
            hKeyHandle,
            dwIndex,
            lpClass ? KeyNodeInformation : KeyBasicInformation,
            lpKeyInfo,
            BufferSize,
            &ResultSize );

        CHECKRESULT(lRes);

        // 定义一个联合体
        typedef union {
            KEY_NODE_INFORMATION Node;
            KEY_BASIC_INFORMATION Basic;
        } un;

        un* KeyInfo = (un*)lpKeyInfo;

        if ( NT_FAILED(lRes) ) {
            break;
        }
        else {
            if ( NULL == lpClass ) {
                // 如果lpClass不需要查询，则使用KEY_BASIC_INFORMATION结构体中数据
                if ( KeyInfo->Basic.NameLength > NameLength ) {
                    // 承载的空间不够
                    lRes = STATUS_BUFFER_OVERFLOW;
                }
                else {
                    RtlCopyMemory( lpName, KeyInfo->Basic.Name, KeyInfo->Basic.NameLength );
                    // 返回的长度不包含结尾符
                    *lpcName = (DWORD)( KeyInfo->Basic.NameLength / sizeof(WCHAR) );
                    // 设置结尾符
                    lpName[*lpcName] = (WCHAR)0;
                }
            }
            else {
                // 如果lpClass需要查询，则使用KEY_NODE_INFORMATION结构体中数据
                if ( KeyInfo->Node.NameLength > NameLength || KeyInfo->Node.ClassLength > ClassLength ) {
                    // 承载的空间不够
                    lRes = STATUS_BUFFER_OVERFLOW;
                }
                else {
                    // 拷贝数据到内存中
                    RtlCopyMemory( lpName, KeyInfo->Node.Name, KeyInfo->Node.NameLength );
                    // 设置返回的大小，不包含结尾符
                    *lpcName = KeyInfo->Node.NameLength / sizeof(WCHAR);
                    // 设置结尾符
                    lpName[*lpcName] = (WCHAR)0;

                    // 拷贝数据到内存中
                    RtlCopyMemory( lpClass,
                        (PVOID)((ULONG_PTR)KeyInfo->Node.Name + KeyInfo->Node.ClassOffset),
                        KeyInfo->Node.ClassLength );
                    // 设置返回的大小，不包含结尾符
                    *lpcClass = (DWORD)(KeyInfo->Node.ClassLength / sizeof(WCHAR));
                    // 设置结尾符
                    lpClass[*lpcClass] = (WCHAR)0;
                }
            }

            if ( lRes == STATUS_SUCCESS && NULL != lpftLastWriteTime ) {
                if ( lpClass == NULL ) {
                    // 如果lpClass需要查询，则使用KEY_NODE_INFORMATION结构体中数据
                    lpftLastWriteTime->dwLowDateTime = KeyInfo->Basic.LastWriteTime.u.LowPart;
                    lpftLastWriteTime->dwHighDateTime = KeyInfo->Basic.LastWriteTime.u.HighPart;
                }
                else {
                    // 如果lpClass需要查询，则使用KEY_NODE_INFORMATION结构体中数据
                    lpftLastWriteTime->dwLowDateTime = KeyInfo->Node.LastWriteTime.u.LowPart;
                    lpftLastWriteTime->dwHighDateTime = KeyInfo->Node.LastWriteTime.u.HighPart;
                }
            }
        }

Reactos使用了联合体解决了这个问题。

容错。

我们写的API，往往会接受调用方传入的一些数据。如果这个数据是个很大的且没有固定结构的数据时，那么就要非常注意这个空间的大小了。如RegEnumKeyEx函数就接受了两个用户传入的空间及其大小。

在我们重写的RegEnumKey中对用户传入的数据进行填充前，我们要先准确无误地获取数据，而用户传入的空间和大小我们不能用，因为我们不知道他对不对，于是我们要先分配一个适合大小的空间，调用NtEnumerateKey得到数据后再对用户传入空间大小进行判断，对空间进行填充。但是这个空间大小如何定义呢？有一种办法就是不断试错，通过ResultLength参数得到适合的空间大小。

但是是不是很费呢？是的，Reactos对RegEnumKey的实现则是利用用户传入的空间大小，而没有用其传入的空间，这样一旦空间过小，会快速发现，而不用等数据都查完了才发现用户传入的空间太小。但是现在存在一个问题，如果用户传入的空间大小特别大，实际用不到这么大的数据，那怎么办？难道我们也要听从用户分配一个巨大的内存空间么？不是，我们看看Reactos的做法（我修改后的代码）

LPVOID lpKeyInfo = NULL;

    do { 
        ULONG NameLength = 0;
        if ( *lpcName > 0 ) {
            NameLength = min( *lpcName - 1, MAX_PATH ) * sizeof(WCHAR);
        }
        else {
            NameLength = 0;
        }

        ULONG BufferSize = 0;
        ULONG ClassLength = 0;
        if ( lpClass ) {
            if ( *lpcClass > 0 ) {
                ClassLength = min( *lpcClass - 1, MAX_PATH ) * sizeof(WCHAR);
            }
            else {
                ClassLength = 0;
            }

            // +3 再& ~3是为了让大小按4字节对齐且取其上限
            // 如果存在lpClass，则要将ClassLength的长度算进去
            // 如果存在lpClass，则要使用KEY_NODE_INFORMATION结构体
            BufferSize = ( ( sizeof(KEY_NODE_INFORMATION) + NameLength + 3 ) & ~3 ) + ClassLength;
        }
        else {
            // 如果不存在lpClass，则使用KEY_BASIC_INFORMATION结构体
            BufferSize = sizeof(KEY_BASIC_INFORMATION) + NameLength;
        }

        // 在堆上分配一段适合大小的空间
        lpKeyInfo = HeapAlloc( GetProcessHeap(), 0, BufferSize );

它在别人传入的空间-1和260之间选了一个最小值。如果调用方传了一个巨大的空间大小，我们也就分配260个WCHAR的大小。可能有人问：那么如果Class和KeyNamed的长度就是长于260呢？好问题！Reactos系统中Class和KeyName的最大长度就是260，何来长于260的名字呢？我在我电脑上刚做了实验，将某键名改成250个1，Regedit就会报错，说名字太长。

这种容错还用在RegQueryValueEx的实现中，以下列出我修改后的部分代码

NTSTATUS WINAPI OriRegQueryValueEx(
    HANDLE KeyHandle,
    LPCWSTR lpValueName,
    LPDWORD lpReserved,
    LPDWORD lpType,
    LPBYTE lpData,
    LPDWORD lpcbData )
{
    NTSTATUS lRes = STATUS_INVALID_PARAMETER;
    char buffer[256] = {0};
    char *buf_ptr = buffer;

    do {
        KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION *info = (KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION *)buffer;
        
        // KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION结构的必要结构体长度
        static const int info_size = offsetof( KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION, Data );

        // 参数判断
        if ( ( NULL != lpData && NULL == lpcbData ) || lpReserved ) {
            return STATUS_INVALID_PARAMETER;
        }

        UNICODE_STRING name_str;
        RtlInitUnicodeString_( &name_str, lpValueName );

        // 取一段比较合理的空间大小，这样避免用户传入过大的空间大小
        DWORD total_size = 0;
        if ( NULL != lpData ) {
            total_size = min( sizeof(buffer), *lpcbData + info_size );
        }
        else {
            total_size = info_size;
            if ( NULL != lpcbData ) {
                *lpcbData = 0;
            }
        }

        /* this matches Win9x behaviour - NT sets *type to a random value */
        if ( lpType ) {
            *lpType = REG_NONE;
        }
……

因为Value的长度理论上是可以超过260的，于是有以下处理

lRes = GETORIFUNC(QueryValueKey)(
            KeyHandle,
            &name_str, 
            KeyValuePartialInformation,
            buffer, 
            total_size, 
            &total_size );

        if ( NT_FAILED(lRes) && lRes != STATUS_BUFFER_OVERFLOW ) {
            break;
        }

        if ( NULL == lpData ) {
            lRes = STATUS_SUCCESS;
        }
        else {
            while ( lRes == STATUS_BUFFER_OVERFLOW && total_size - info_size <= *lpcbData ) {
                // 空间不足，且需要的空间大小比用户传入的小

                // 释放之前分配的内存
                if ( buf_ptr != buffer ) {
                    HeapFree( GetProcessHeap(), 0, buf_ptr );
                    buf_ptr = NULL;
                }

                // 重新分配内存
                buf_ptr = (char*)HeapAlloc( GetProcessHeap(), 0, total_size );

                if ( NULL == buf_ptr ) {
                    return STATUS_NO_MEMORY;
                }

                info = (KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION *)buf_ptr;

                lRes = GETORIFUNC(QueryValueKey)( 
                    KeyHandle, 
                    &name_str, 
                    KeyValuePartialInformation,
                    buf_ptr, 
                    total_size, 
                    &total_size );
            }

            if ( NT_SUCCESS(lRes) ) {
                memcpy( lpData, buf_ptr + info_size, total_size - info_size );
                /* if the type is REG_SZ and data is not 0-terminated
                 * and there is enough space in the buffer NT appends a \0 */
                if ( is_string(info->Type) && total_size - info_size <= *lpcbData - sizeof(WCHAR) ) {
                    WCHAR *ptr = (WCHAR *)( lpData + total_size - info_size );
                    if (ptr > (WCHAR *)lpData && ptr[-1]) {
                        *ptr = 0;
                    }
                }
            }
            else if ( lRes != STATUS_BUFFER_OVERFLOW ) {
                break;
            }
        }

        if ( NULL != lpType) {
            *lpType = info->Type;
        }

        if ( NULL != lpcbData) {
            *lpcbData = total_size - info_size;
        }

    } while (0);

在空间不够的情况下，会在堆上分配更多的空间。

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原始发表：2012年06月12日，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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