前言

在前面一篇文章中 vsftpd 的调试环境的搭建, 我们搭建了一个 vsftpd 的一个调试环境

既然搭建了一个调试环境, 目的就是为了能够调试 vsftpd, 如果不去调试, 那岂非毫无意义

这里就拿相对比较简单的登录流程来进行开刀

呵呵虽然只是简单的登录流程, 但是代码的设计还是颇为复杂, 初看的话也很容易迷糊

里面对于多进程的使用, 多进程来组合完成 ftp服务, 多进程之间的数据交互, 着实还是有一些令人头痛(头秃)的地方的

并且由于处理业务使用的是多进程的模式, 调试也非常不方便

以下调试基于 vsftpd 3.0.2, 配置均基于源码仓库的默认配置

ftp 的登录

master:~ jerry$ ftp
ftp> open 192.168.202.133
Connected to 192.168.202.133.
220 this is greeting
Name (192.168.202.133:jerry): root
331 Please specify the password.
Password:
230 Login successful.

ftp 客户端 & 服务端 tcp 交互

一下为以上命令的过程中, 客户端和服务端的协议交互概览信息

其中 192.168.202.1 为 ftp 客户端, 也就是我本机, 192.168.202.133 为服务端, 虚拟机里面的一个 ftp 服务器

10   0.005591    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 88  Response: 220 this is greeting
12  1.224853    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: USER root
14  1.225629    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 100 Response: 331 Please specify the password.
16  1.989461    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: PASS root
20  2.034438    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 89  Response: 230 Login successful.

vsftpd 服务器的启动

首先我们来看一下它绑定的端口, 从代码中可以看到取到的是 21, 可以通过配置 listen_port 来修改这个端口

但是从下面的 p_sockaddr.u.u_sockaddr_in.sin_port 看到的是 5376, 这两者是什么对应关系 ?

21 = 0x0015
htons(0x0015) = 0x1500 = 5376

服务创建了之后可以看到开始在这里不断的接收连接了

open 192.168.202.133

当我们输入了 open 192.168.202.133 之后, 两台机器之间会有如下协议数据交互

1    0.000000    192.168.202.1   192.168.202.133 TCP 78  54946 → 21 [SYN, ECN, CWR] Seq=0 Win=65535 Len=0 MSS=1460 WS=64 TSval=1002536282 TSecr=0 SACK_PERM=1
2   0.000358    192.168.202.133 192.168.202.1   TCP 74  21 → 54946 [SYN, ACK, ECN] Seq=0 Ack=1 Win=28960 Len=0 MSS=1460 SACK_PERM=1 TSval=11985962 TSecr=1002536282 WS=128
3   0.000428    192.168.202.1   192.168.202.133 TCP 66  54946 → 21 [ACK] Seq=1 Ack=1 Win=131712 Len=0 TSval=1002536282 TSecr=11985962
4   0.004275    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 88  Response: 220-this is greeting
5   0.004342    192.168.202.1   192.168.202.133 TCP 66  54946 → 21 [ACK] Seq=1 Ack=23 Win=131712 Len=0 TSval=1002536286 TSecr=11985963
6   0.004366    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 72  Response: 220
7   0.004380    192.168.202.1   192.168.202.133 TCP 66  54946 → 21 [ACK] Seq=1 Ack=29 Win=131712 Len=0 TSval=1002536286 TSecr=11985963

前三行对应的是 tcp 客户端, 服务端建立请求的三次握手

第 4, 6 行对应的是 ftp 服务器响应个客户端的一个友好问候提示, 客户端收到数据之后提示用户输入密码

第 5, 7 行分别对应的是, 第 4, 6 行的 tcp 确认请求

可以看到我们 open 之后是没有录入端口到信息, 这里使用的是默认的 21 端口作为控制端口

当客户端的请求来到服务端, 我们先看一下请求的相关信息, p_accept_addr 为客户端的相关信息

# 服务器拿到的客户端的端口
14551 = 0x38D7
htons(port) = 0x38D7
port = 0xD738 = 55096# 服务器拿到的 客户端的 ip
30058688 = 0x1CAA8C0
htons(ip) = 0x1CAA8C0
ip = 0xc0a8ca01 = 192.168.202.1

当然也有现成的工具方法来解析 ip 和端口, 比如如下 156 行的 println3 输出的结果如下

40697 - 192.168.202.1 <- host & port -> 55096

然后再来看看处理这个 tcp 请求的逻辑

可以看到的是 fork 了一个子进程出来

父进程处理的事情就是记录了一下客户端的信息, 然后继续去阻塞接受请求了

子进程的处理是 return 了, 继续走 standalone_main 之后的处理

到此为止可以再 ide 里面调试的东西就这些了, 呵呵因为处理业务的进程是 fork 了一个进程来进行处理

vsf_standalone_main fork 的子线程

调试tips

所以只能通过一些"输出" 之类的方式来进行调试了

并且普通的 printf 是不行的, 因为 printf 的数据会被返回给客户端, 导致客户端数据异常, 我这里采用的方式是输出到日志文件

子进程在默认的配合下面会走 main 后面的 vsf_two_process_start

以下截图省略掉了一部分我们这里不太关心的代码, priv_sock_init 里面初始化了两个 fd, parent_id, child_fd, 用于之后的父子进程进行通讯

然后之后父进程进入等待子进程和客户端进行输入用户名, 密码的交互

子进程发送友好问候信息[提示客户端输入用户名], 也就是上面的 "220 this is greeting"

vsf_two_process_start fork 的子线程

子进程需要执行的 init_connection 如下, 如果启动 ftp 服务, 需要给客户端 greeting

然后之后进入与客户端进行交互的 repl

greeting 消息的处理, banner_str 表示的是 banner_file 解析出来的配置信息, 在 main 方法里面配置的

另外可以手动配置 ftpd_banner 作为 banner 返回

默认的 banner 为 (vsFTPd $version)

和客户端交互的认证相关操作, 这里省略了一些其他的认证方式, 只留下了我们这里的用户名密码的认证

ftp 客户端拿到了服务器传递的 greeting 的信息之后, 会提示输入用户, 也就是接下来的 "Name (192.168.202.133:jerry): root"

这个 greeting 信息对应于上面的 ftp 响应 "Response: 220 this is greeting"

Name (192.168.202.133:jerry): root

客户端提示用户输入用户名, 录入用户名回车之后, 客户端发送请求给服务端, 也就是上面的 ftp 请求 "Request: USER root"

处理请求的业务代码大致如下[省略了一部分ssl相关的校验代码], 对于上下文比较重要的就是设置了 user_str 的值, 其他的大部分为数据校验

最后, 如果匿名用户不需要密码直接走登录流程, 如果需要密码, 返回 ftp 响应 "331 Please specify the password."

Password: ****

客户端拿到了 "331 Please specify the password.", 之后提示用户输入密码

331 Please specify the password.
Password:

用户录入了密码之后, 客户端发送请求给服务端, 也就是上面的 ftp 请求 "Request: PASS root"

处理请求的业务代码大致如下, 主要是将业务委托给了 vsf_two_process_login, 带上了 session 和 ftp_arg_str[用户输入的密码]

vsf_two_process_login 的处理流程大致如下, 封装了一个命令, 并带上了需要的几个参数, 用户名密码, use_ssl 等相关参数

和它的父进程进行交互, 它的父进程也就是 vsf_standalone_main fork 出来的子进程, 如果是登录成功之后, 当前这个进程就已经完成了它的事情了, exit

如果登录失败继续进入 parse_username_password 的循环流程, 客户端可以再传入密码, 或者其他的方式

对于登录失败的场景, 我们这里的 ftp 客户端的处理方式很简单你需要重新建立连接

登录的业务处理

那么登录的逻辑是在哪里处理的呢?

上面的子进程吧用户录入的用户名密码等信息交给了父进程, 也就是 vsf_standalone_main fork 的子进程, vsf_two_process_start 中的父进程

复制上面的这张图下来, 可以看到的是父进程是进入了一个 while(true), 处理的函数是 process_login_req, 呵呵名字还是很符合实际意义的

这里面等待的是子进程发送消息过来, 校验了一下消息, 然后获取参数等等, 校验用户名密码, 是否有效

如果登录失败返回标记给子进程, 如果登录成功最终调用核心处理函数 common_do_login 走登录之后的流程

具体的用户名密码的校验是基于 PAM认证机制, 有兴趣可以了解了解

common_do_login fork 子进程

然后我们来看看 common_do_login 的相关处理

这里我们可以看到上面的和 vsf_two_process_start 类似的处理方式

priv_sock_init 创建了一个 socket pair 来供父子进程交互

子进程走的是 process_post_login, 接受客户端的请求并处理

父进程走的是 vsf_priv_partent_postlogin, 主要是子进程这边有什么需要进行业务的支撑

process_post_login 的处理就是和 ftp 客户端登录之后的相关交互了

另外就是登录成功之后的 ftp 响应 "230 Login successful." 来自于这里

以上 ftp 请求/响应

ftp 请求 "USER root", 格式为请求命令 + 空格 + 参数.. + \r\n

ftp 响应 "331 Please specify the password.“, 格式为响应码 + 空格 + 响应内容 + \r\n

其他的请求响应不多加赘述, 类似的

FileZilla 的一次登录

可以看出的是, 大致的流程是和命令行的 ftp 客户端的登录流程一致

使用用户名, 密码验证之前尝试使用 auth 来进行验证, 但是我服务器不支持 ssl, 因此这段处理走的是 ”vsf_cmdio_write(p_sess, FTP_LOGINERR, "Please login with USER and PASS.");“

最后尝试使用明文的用户名, 密码进行的登录

登录之后客户端自动发起了一些请求用于支撑客户端的展示, 以及业务使用等等, 比如这里的 SYST, PWD, LIST 等等

4    0.004657    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 88  Response: 220-this is greeting
6   0.004733    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 72  Response: 220
8   0.005402    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 76  Request: AUTH TLS
10  0.005663    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 104 Response: 530 Please login with USER and PASS.
12  0.005765    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 76  Request: AUTH SSL
13  0.005838    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 104 Response: 530 Please login with USER and PASS.
15  2.200732    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: USER root
16  2.201208    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 100 Response: 331 Please specify the password.
18  2.201349    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: PASS root
20  2.257612    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 89  Response: 230 Login successful.
22  2.257870    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 72  Request: SYST
24  2.259606    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 85  Response: 215 UNIX Type: L8
26  2.259859    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 72  Request: FEAT
27  2.260888    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 81  Response: 211-Features:
29  2.261840    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  EPRT
31  2.262123    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  EPSV
33  2.262237    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  MDTM
35  2.262311    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  PASV
37  2.263128    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 80  Response:  REST STREAM
39  2.263194    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  SIZE
41  2.263916    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  TVFS
43  2.264924    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 73  Response:  UTF8
45  2.265039    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 75  Response: 211 End
47  2.265168    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 80  Request: OPTS UTF8 ON
48  2.267011    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 92  Response: 200 Always in UTF8 mode.
50  2.269004    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 71  Request: PWD
51  2.270520    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 79  Response: 257 "/root"
53  2.277446    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 74  Request: TYPE I
54  2.278030    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 97  Response: 200 Switching to Binary mode.
56  2.278217    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 72  Request: PASV
57  2.278825    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 117 Response: 227 Entering Passive Mode (192,168,202,133,70,9).
60  2.281531    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 72  Request: LIST
63  2.283049    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 105 Response: 150 Here comes the directory listing.
69  2.283372    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 90  Response: 226 Directory send OK.
73  2.284575    192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 83  Request: MDTM vsftpd.log
74  2.285112    192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 86  Response: 213 20201214034847

commons.net-3.6 的客户端的登录

呵呵和命令行的 ftp 客户端的步骤一致, 丝毫没有多余的交互

513  570.291665  192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 88  Response: 220-this is greeting
515 570.291781  192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 72  Response: 220
517 570.294873  192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: USER root
519 570.295090  192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 100 Response: 331 Please specify the password.
521 570.295219  192.168.202.1   192.168.202.133 FTP 77  Request: PASS root
525 570.339024  192.168.202.133 192.168.202.1   FTP 89  Response: 230 Login successful.

一次登录经历过的进程

从日志可以看到 fork 了三次, 但是从程序里面获取到的进程号似乎是存在问题的, newPid 不为 0 的是父进程, newPid 为 0 的是 fork 出来的子进程

40697 - 192.168.202.1 <- host & port -> 60628
40697 - 40697 - vsf_standalone_main fork with newPid - 42738
40697 - 40697 - vsf_standalone_main fork with newPid - 0
40697 -  vsf_two_process_start, forked with newPid = 2
40697 -  vsf_two_process_start, forked with newPid = 0
40697 - common_do_login, forked with newPid = 3
40697 - common_do_login, forked with newPid = 0

查看一下相关的进程, 可以看到 40697 是监听 21 端口的主进程, 在 vsf_standalone_main 里面 fork 出来的是 42738

42738 在 vsf_two_process_start 中 fork 出了 xxx[程序里面拿到的是 2], 然后登陆成功之后 exit 掉了, 所以 ps -ef 里面是看不到这个进程的

42738 在 common_do_login 中 fork 出了 42740, 用于和登陆之后的客户端的输入进行交互

root@ubuntu:~# ps -ef | grep ftp
root      40697  40695  0 14:43 pts/21   00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf
nobody    42738  40697  0 20:03 ?        00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf
root      42740  42738  0 20:03 ?        00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf

inspect 一下 vsf_two_process_start fork 出来的 xxx[程序里面拿到的是 2]

从代码中我们可以知道, 这个 2 号进程向客户端返回了提示信息, 并在等待客户端的输入, 那么我们可以在这里看到这个进程

ftp 客户端操作为, 等待用户输入用户名, 密码

ftp> open 192.168.202.133
Connected to 192.168.202.133.
220-this is greeting
220
Name (192.168.202.133:jerry):

此时后台日志信息如下

40697 - 192.168.202.1 <- host & port -> 60713
40697 - 40697 - vsf_standalone_main fork with newPid - 42793
40697 - 40697 - vsf_standalone_main fork with newPid - 0
40697 -  vsf_two_process_start, forked with newPid = 2
40697 -  vsf_two_process_start, forked with newPid = 0

进程信息如下

root@ubuntu:~# ps -ef | grep ftp
root      40697  40695  0 14:43 pts/21   00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf
root      42793  40697  0 20:12 ?        00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf
nobody    42794  42793  0 20:12 ?        00:00:00 /root/ClionWorkStations/vsftpd/vsftpd ./vsftpd.conf

完

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03 vsftpd 登录过程的调试

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