万子惠 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

part1 实验 跟踪调用



1.test.c内部





绿色是修改部分

修改Makefile的值

此时查看已经出现exec



运行情况

下面进行跟踪调试:

用list查看情况

可以看到进口是相同的

继续运行

part2 总结部分

可执行文件的创建——预处理、编译和链接

c代码——>1.编译器预处理.cpp(把.h文件宏替换)——>2.汇编代码.s——>3.目标代码.o——4.链接称为可执行文件a.out——>5.memory

shiyanlou:~/ $ cd Code                                                [9:27:05]
shiyanlou:Code/ $ vi hello.c [9:27:14]
shiyanlou:Code/ $ gcc -E -o hello.cpp hello.c -m32 [9:34:55]
shiyanlou:Code/ $ vi hello.cpp [9:35:04]
shiyanlou:Code/ $ gcc -x cpp-output -S -o hello.s hello.cpp -m32 [9:35:21]
shiyanlou:Code/ $ vi hello.s [9:35:28]
shiyanlou:Code/ $ gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o -m32 [9:35:58]
shiyanlou:Code/ $ vi hello.o [9:38:44]
shiyanlou:Code/ $ gcc -o hello hello.o -m32 [9:39:37]
shiyanlou:Code/ $ vi hello [9:39:44]
shiyanlou:Code/ $ gcc -o hello.static hello.o -m32 -static [9:40:21]
shiyanlou:Code/ $ ls -l [9:41:13]
-rwxrwxr-x 1 shiyanlou shiyanlou 7292 3\u6708 23 09:39 hello
-rw-rw-r-- 1 shiyanlou shiyanlou 64 3\u6708 23 09:30 hello.c
-rw-rw-r-- 1 shiyanlou shiyanlou 17302 3\u6708 23 09:35 hello.cpp
-rw-rw-r-- 1 shiyanlou shiyanlou 1020 3\u6708 23 09:38 hello.o
-rw-rw-r-- 1 shiyanlou shiyanlou 470 3\u6708 23 09:35 hello.s
-rwxrwxr-x 1 shiyanlou shiyanlou 733254 3\u6708 23 09:41 hello.static

常见文件格式:

静态文件static,把所有需要 执行的,依赖的东西都放在文件内部(*static是巨大的)

三种主要文件

可重定位文件:【主要为.o文件】
可执行文件:保存一个用来执行的程序,指出exec(BA_OS)如何创建程序映像(如何加载?执行?)
共享Object文件:保存着两个连接器用来链接的数据

两个链接器:

链接编辑器
动态链接器

当创建或增加一个进程映像的时候,系统理论上将拷贝一个文件的段到一个虚拟的内存段

ABI 应用程序二进制接口[与目标文件格式兼容]


关于ELF文件

1)以ELF可执行文件为例

ELF加载:默认从0x8048000开始加载

当启动一个新的刚加载过可执行文件的进程时,开始执行的第一个入口点:Entry_point_address(程序的实际入口,根据头部大小的不同,位置也会进行改变)

一般静态链接会将所有的代码放在一个代码段,动态链接的进程会有多个代码段

可执行文件加载到内存中开始执行的第一行代码

查看ELF文件的头部

shiyanlou:Code/ $ readelf -h hello

头部信息

查看该ELF文件依赖的共享库

shiyanlou:sharelib/ $ ldd main                                       [21:25:56]
linux-gate.so.1 => (0xf774e000) # 这个是vdso - virtual DSO:dynamically shared object,并不存在这个共享库文件,它是内核的一部分,为了解决libc与新版本内核的系统调用不同步的问题,linux-gate.so.1里封装的系统调用与内核支持的系统调用完全匹配,因为它就是内核的一部分嘛。而libc里封装的系统调用与内核并不完全一致,因为它们各自都在版本更新。
libshlibexample.so => /home/shiyanlou/LinuxKernel/sharelib/libshlibexample.so (0xf7749000)
libdl.so.2 => /lib32/libdl.so.2 (0xf7734000)
libc.so.6 => /lib32/libc.so.6 (0xf7588000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xf774f000)
shiyanlou:sharelib/ $ ldd /lib32/libc.so.6 [21:37:00]
/lib/ld-linux.so.2 (0xf779e000)
linux-gate.so.1 => (0xf779d000)
readelf -d 也可以看依赖的so文件
shiyanlou:sharelib/ $ readelf -d main [21:28:04]
Dynamic section at offset 0xf04 contains 26 entries:
0x00000001 (NEEDED) 共享库:[libshlibexample.so]
0x00000001 (NEEDED) 共享库:[libdl.so.2]
0x00000001 (NEEDED) 共享库:[libc.so.6]
0x0000000c (INIT) 0x80484f0
0x0000000d (FINI) 0x8048804
0x00000019 (INIT_ARRAY) 0x8049ef8

2)装载可执行程序之前的工作

命令行参数和shell环境,一般我们执行一个程序的Shell环境,我们的实验直接使用execve系统调用。

$ ls -l /usr/bin 列出/usr/bin下的目录信息

Shell本身不限制命令行参数的个数,命令行参数的个数受限于命令自身

例如,int main(int argc, char *argv[])
又如, int main(int argc, char *argv[], char *envp[]/*shell的环境变量*/)

Shell会调用execve将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数

int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);

库函数exec*都是execve的封装例程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
int pid;
/* fork another process */
pid = fork();
if (pid<0)
{
/* error occurred */
fprintf(stderr,"Fork Failed!");
exit(-1);
}
else if (pid==0)
{
/* child process */
execlp("/bin/ls","ls",NULL);//加载可执行程序,如果是完整的程序的话还会把环境变量加进来(当然这一点也取决于main中需不需要接收环境变量)
}
else
{
/* parent process */
/* parent will wait for the child to complete*/
wait(NULL);
printf("Child Complete!");
exit(0);
}
}

命令行参数和环境变量是如何传递和保存的呢? 如何进入新的可执行程序堆栈?

shell程序->execve->sys_execve 命令行参数和环境变量在初始化新程序堆栈时被拷贝进去

先函数调用参数传递,再系统调用参数传递,所以在堆栈加载完新的可执行程序之后,envp[]和argv[]都已经被清空。


装载时动态链接和运行时动态链接应用举例

动态链接分为可执行程序装载时动态链接和运行时动态链接,如下代码演示了这两种动态链接。

准备.so文件

shlibexample.h (1.3 KB) - Interface of Shared Lib Example
shlibexample.c (1.2 KB) - Implement of Shared Lib Example

编译成libshlibexample.so文件

$ gcc -shared shlibexample.c -o libshlibexample.so -m32

dllibexample.h (1.3 KB) - Interface of Dynamical Loading Lib Example
dllibexample.c (1.3 KB) - Implement of Dynamical Loading Lib Example

编译成libdllibexample.so文件

$ gcc -shared dllibexample.c -o libdllibexample.so -m32

分别以共享库和动态加载共享库的方式使用libshlibexample.so文件和libdllibexample.so文件

main.c  (1.9 KB) - Main program

编译main,注意这里只提供shlibexample的-L(库对应的接口头文件所在目录)和-l(库名,如libshlibexample.so去掉lib和.so的部分),并没有提供dllibexample的相关信息,只是指明了-ldl

$ gcc main.c -o main -L/path/to/your/dir -lshlibexample -ldl -m32
$ export LD_LIBRARY_PATH=$PWD #将当前目录加入默认路径,否则main找不到依赖的库文件,当然也可以将库文件copy到默认路径下。
$ ./main
This is a Main program!
Calling SharedLibApi() function of libshlibexample.so!
This is a shared libary!
Calling DynamicalLoadingLibApi() function of libdllibexample.so!
This is a Dynamical Loading libary!

关于动态链接

1)动态链接的两种方式(.dll文件(Windows) .so文件(Linux))

a.可执行程序装载时动态链接(通常使用)
b.运行时动态链接

对于一个动态链接库来说,可以在进程装载时就动态链接起来,运行时动态链接

可执行程序的装载

命令行参数和shell环境,一般我们执行一个程序的Shell环境,我们的实验直接使用execve系统调用。

Shell本身不限制命令行参数的个数,命令行参数的个数受限于命令自身

例如,int main(int argc, char *argv[])

又如, int main(int argc, char *argv[], char *envp[])

Shell会调用execve将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数

int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);

库函数exec*都是execve的封装例程

exece陷入内核后,把当前加载的可执行程序覆盖掉(返回新的可执行程序)

sys_execve内部会解析可执行文件格式

do_execve -> do_execve_common ->  exec_binprm

search_binary_handler符合寻找文件格式对应的解析模块,如下:

1369    list_for_each_entry(fmt, &formats, lh) {
1370 if (!try_module_get(fmt->module))
1371 continue;
1372 read_unlock(&binfmt_lock);
1373 bprm->recursion_depth++;
1374 retval = fmt->load_binary(bprm)/*一个链表的节点,可以解析fmt*/;
1375 read_lock(&binfmt_lock);

对于ELF格式的可执行文件fmt->load_binary(bprm);执行的应该是load_elf_binary其内部是和ELF文件格式解析的部分需要和ELF文件格式标准结合起来阅读

Linux内核是如何支持多种不同的可执行文件格式的?

82static struct linux_binfmt elf_format = {
83 .module = THIS_MODULE,
84 .load_binary = load_elf_binary,
85 .load_shlib = load_elf_library,
86 .core_dump = elf_core_dump,
87 .min_coredump = ELF_EXEC_PAGESIZE,
88};
2198static int __init init_elf_binfmt(void)
2199{
2200 register_binfmt(&elf_format);
2201 return 0;
2202}

elf_format 和 init_elf_binfmt是就是观察者模式中的观察者。

execve系统调用返回到用户态从哪里开始执行?

通过修改内核堆栈中的EIP值作为新程序的起点

庄生梦蝶

庄周(调用execve的可执行程序)入睡(调用execve陷入内核),醒来(系统调用execve返回用户态)发现自己是蝴蝶(被execve加载的可执行程序)

修改int 0x80压入内核堆栈的EIP

load_elf_binary -> start_thread

第七周——Linux内核如何装载和启动一个可执行程序的更多相关文章

  1. linux内核分析 第七周 Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    一.编译链接的过程和ELF可执行文件格式 vi hello.c gcc -E -o hello.cpp hello.c -m32 //预处理.c文件,预处理包括把include的文件包含进来以及宏替换 ...

  2. linux内核分析第七周-Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    一.可执行文件的创建 可执行文件的创建就是三步:预处理.编译和链接. cd Code vi hello.c #写入最简单的helloworld的c程序 gcc -E -o hello.cpp hell ...

  3. 作业七:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    作业七:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序 一.编译链接的过程和ELF可执行文件格式 可执行文件的创建——预处理.编译和链接 在object文件中有三种主要的类型. 一个可重定位(reloca ...

  4. 实验七:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 题目自拟,内容围绕对Linu ...

  5. Linux内核如何装载和启动一个可执行程序(转)

    原文:http://www.cnblogs.com/petede/p/5351696.html 实验七:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序 姓名:李冬辉 学号:20133201 注: 原创作品 ...

  6. Linux内核分析第七周学习笔记——Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    Linux内核分析第七周学习笔记--Linux内核如何装载和启动一个可执行程序 zl + 原创作品转载请注明出处 + <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study. ...

  7. Linux内核设计第七周学习总结 Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    陈巧然原创作品 转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-100002900 实验目的 使用gdb跟踪s ...

  8. 20135202闫佳歆--week 7 Linux内核如何装载和启动一个可执行程序--实验及总结

    week 7 实验:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序 1.环境搭建: rm menu -rf git clone https://github.com/megnning/menu.git c ...

  9. 20135323符运锦----第七周:Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

    可执行程序的装载 一.预处理.编译.链接和目标文件的格式 1.可执行程序是怎么得来的 ①编译器预处理 gcc -E -o XX.cpp XX.c (-m32)// 注:把include的文件包含进来, ...

随机推荐

  1. Centos 6.5 把自带python 2.6.6, 升级到 2.7

    http://blog.csdn.net/jcjc918/article/details/11022345

  2. CoreOS Linux引入了Kubernetes kubelet

    CoreOS Linux引入了Kubernetes kubelet 作者:Kelsey Hightower 2015年8月14日 这周我们在 CoreOS Linux 的 alpha 开发版集成了 k ...

  3. C#中的@符号用法

    C#中的@符号其实有很多的用法,我们来看看@有什么神奇之处. 1.限定字符串 用 @ 符号加在字符串前面表示其中的转义字符“不”被处理. 如果我们写一个文件的路径,例如"D:/文本文件&qu ...

  4. 无废话SharePoint入门教程一[SharePoint概述]

    一.前言 听说SharePoint也有一段时间了,可一直处在门外.最近被调到SharePoint实施项目小组,就随着工作一起学习了一下实施与开发.但苦于网上SharePoint入门的东西实在太少,导致 ...

  5. tomcat安全加固

    -R 640 conf/*3. 首次安装完成后立即删除webapps下面的所有代码rm -rf /srv/apache-tomcat/webapps/*4. 注释或删除 tomcat-users.xm ...

  6. Xcode7免证书真机调试

    最近一直忙于项目,对于Xcode7的一些新功能还没去尝试,今天尝试了下挺好用的!避免了以前真机调试繁琐的配置,很是爽啊.又可以节约很多小伙伴的时间了.废话不多说咱们一起来配置一下. 第一步 打开需要真 ...

  7. A 标签的背景

     a {  -webkit-tap-highlight-color: transparent;  -webkit-touch-callout: none;  -webkit-user-select:  ...

  8. SqlServer索引使用及维护

    在应用系统中,尤其在联机事物处理系统中,对数据查询及处理速度已成为衡量应用系统的标准. 而采用索引来加快数据处理速度也成为广大数据库用户所接受的优化方法. 在良好的数据库设计基础上,能够有效地索引是S ...

  9. 在Spring tools suite中使用git 共享项目

    我们都在eclipse 和 myeclipse中使用过cvs 和 svn 版本控制工具进行团队开发,今天我学习了另外一种版本控制工具git,下面我演示如何在Spring tools suite中使用g ...

  10. Bootstrap <基础二十八>列表组

    列表组.列表组件用于以列表形式呈现复杂的和自定义的内容.创建一个基本的列表组的步骤如下: 向元素 <ul> 添加 class .list-group. 向 <li> 添加 cl ...