理解ld-linux.so.2

翻译自：Understanding ld-linux.so.2

前言

ld-linux.so.2是linux的动态加载器(dynamic loader)。本文试图就ld-linux.so.2如何与Linux交互，如何与正在调用的应用程序进行交互 给出一个概述。

什么是ld-linux.so

现在，大多数程序都是动态链接的。 当操作系统加载一个动态链接的应用程序时，它必须找到并加载它执行该应用程序所依赖的动态库。 在linux系统上，这份工作由ld-linux.so.2处理。 你可以对一个应用程序 或 动态库使用ldd命令查看他依赖哪些库。

root@ubuntu:/lib# ldd `which ls`
    linux-vdso.so. =>  (0x00007ffdb075f000)
    libselinux.so. => /lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so. (0x00007fb9e3650000)
    libc.so. => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so. (0x00007fb9e3286000)
    libpcre.so. => /lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so. (0x00007fb9e3016000)
    libdl.so. => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so. (0x00007fb9e2e11000)
    /lib64/ld-linux-x86-.so. (0x00005607fd069000)
    libpthread.so. => /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so. (0x00007fb9e2bf4000)

当应用程序ls被加载到内存时，OS将控制权传递给ld-linux.so.2，而不是应用程序ls的正常入口点。 ld-linux.so.2搜索并加载未解析的库，然后将控制权传递给应用程序的起始点。

ld-linux.so.2的man手册页给了动态链接器(dynamic linker)一个高层次的概述。 ld-linux.so.2是链接器(linker)（ld）的运行时组件，它定位应用程序使用的动态库并将其加载到内存中。 通常，在链接期间隐式指定动态链接器。 ELF规范说GCC包含一个名为INTERP的特殊ELF程序头，它的p_type为PT_INTERP。 此程序头指定解释器(interpreter)的路径。 您可以使用readelf命令检查给定程序的程序头：

root@ubuntu:/lib# readelf -l `which ls`

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x4049a0
There are  program headers, starting at offset 

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  PHDR           0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x0000000000400040
                 0x00000000000001f8 0x00000000000001f8  R E
  INTERP         0x0000000000000238 0x0000000000400238 0x0000000000400238
                 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-.so.]
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
                 0x000000000001da64 0x000000000001da64  R E
  LOAD           0x000000000001de00 0x000000000061de00 0x000000000061de00
                 0x0000000000000800 0x0000000000001568  RW
  DYNAMIC        0x000000000001de18 0x000000000061de18 0x000000000061de18
                 0x00000000000001e0 0x00000000000001e0  RW
  NOTE           0x0000000000000254 0x0000000000400254 0x0000000000400254
                 0x0000000000000044 0x0000000000000044  R
  GNU_EH_FRAME   0x000000000001a5f4 0x000000000041a5f4 0x000000000041a5f4
                 0x0000000000000804 0x0000000000000804  R
  GNU_STACK      0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
                 0x0000000000000000 0x0000000000000000  RW
  GNU_RELRO      0x000000000001de00 0x000000000061de00 0x000000000061de00
                 0x0000000000000200 0x0000000000000200  R      

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...

        .interp
        .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .plt.got .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame
        .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss
        .dynamic
        .note.ABI-tag .note.gnu.build-id
        .eh_frame_hdr 

        .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got 

ELF规范要求如果存在PT_INTERP部分，则操作系统必须创建解释器文件段(interpreter's file segments)的进程映像，而不是应用程序的过程映像。 然后控制权转到解释器，解释器负责加载动态库。 ELF规范在如何给出控制方面提供了一定程度的灵活性。 对于x86 / Linux，传递给动态加载程序的参数是指向mmap'd节的指针。

编译细节

Glibc负责创建ld-linux.so.2。在glibc 2.3.2版中，使用以下命令创建文件：

gcc -nostdlib -nostartfiles -shared \
    -o /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/ld.so \
    -Wl,-z,combreloc -Wl,-z,defs \
    /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/librtld.os \
    -Wl,--version-script=/home/dww4s/packages/glibc-build/ld.map \
    -Wl,-soname=ld-linux.so. \
    -T /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/ld.so.lds

通过-shared标志，将构建一个名为ld.so的共享库。ld.so的符号链接是ld-linux.so.2。唯一的输入是librtld.os，它在make过程的早期通过命令创建了几行：

gcc -nostdlib -nostartfiles -r \
    -o /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/librtld.os \
    '-Wl,-(' \
        /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/dl-allobjs.os \
        /home/dww4s/packages/glibc-build/elf/rtld-libc.a \
        -lgcc \
    '-Wl,-)'

因此，作为librtld.os包含的文件dl-allobjs.os，rtld-libc.a以及libgcc.so。 请注意使用-Wl前缀发送到链接器的参数 - （和 - ）。 这些参数告诉链接器迭代存档直到达到稳定状态。 dl-allobjs.os和rtld-libc.a包含共享库的目标文件以及入口点_start。 _start在rtld.c中定义，来自头文件dl-machine.h中包含的宏（RTLD_START）。 宏扩展为内联程序集，用于定义_start符号，并调用函数_dl_start。 由于ld-linux.so.2有一个_start符号，因此可以直接运行。