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Linux程序执行前发生了什么——程序员的自我修养

时间:2018-04-25 00:24:16      阅读:85      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:链接库   位置   内核   多个   内存映射   proc   注意   指令   用户   

程序的加载和链接是内核完成的吗

知道Linux有fork和exec系统调用,可以创建新进程和执行可执行的文件,fork就是内核自己数据结构的维护,可以理解,那么exec指定一个文件之后,怎么加载文件和动态链接?

interpreter

  • 内核在执行ELF文件的时候,映射到用户空间内存
  • 在ELF中寻找特殊子段INTERP
  • kernel把interpreter映射到用户空间,控制权移交到interpreter
  • interpreter完成load、link,执行用户程序

在ELF可执行文件中会指定ELF interpreter,Linux上的可能是/lib64/ld-linux-x86-64.so.2,一个库的全路径,内核把控制权交给Interpreter这个可执行的一段内存代码。这不是内核的部分,通常是glibc提供。

所以,有需要强调一遍Linux只是内核,而用户空间的事情是操作系统,从glibc这一层开始。理论上内核只是约定了一个Interpreter这样一个入口的概念,向用户空间声明,调用exec syscall之后,加载可执行文件到内存,内存映射,然后PC(程序计数器)从Interpreter开始应用程序,控制权交到用户空间。
尽管一个OS只有一种interpreter,但是如果不使用glibc提供的interpreter,第三方单独开发一个interpreter也是可以的。interpreter约定应用程序如何编排指令(包括是否支持动态链接等特性)syscall已经提供了mmap为动态链接提供了底层实现的可能性。

动态链接库

每个进程的地址空间都涵盖动态链接库,只是动态链接库在内存中真实存在只有一份,通过内核的内存映射达到多个进程地址空间能涵盖的效果。
通过/proc/<pid>/maps查看映射的文件,这个映射不同于loading,后者意味着需要symbol linking

Kernel完成ELF文件到内存的mapping后,kernel把dynamic linker也mapping到程序地址空间。内核还mapping其他如bss,把参数和环境压栈。确定ld.so的开始地址后(还是通过读取特定的section),设定进程的开始地址。ELF中特殊的section记录程序的开始位置。

ld.so检查ELF文件中所有的动态链接库,mapping到内存,但是并不立即link,因为mapping快,而符号链接比较耗时,用时才链接。
ldd /bin/ls可以查看ELF的动态链接库,注意ldd是一个工具应用程序,而ld.so是一个程序库,是所谓的interpreter,需要完成link和load。

动态链接库多个程序共用,为什么数据不会产生干扰?

库里面有函数,函数有局部变量,而函数只有一份,为什么多个程序调用同一段函数,局部变量不会产生干扰?

猜测:局部变量都是分配在栈上,每个进程的栈是独立的。在函数中声明一个局部变量需要分配空间,这个空间就是栈上的空间,在库函数后续指令对于局部变量的访问都是通过栈基址偏移吧,连个变量名都不会保存到动态库的代码段。在库函数调用之前需要在进程的栈上准备变量“槽位”

Linux程序执行前发生了什么——程序员的自我修养

标签:链接库   位置   内核   多个   内存映射   proc   注意   指令   用户   

原文地址:https://www.cnblogs.com/linlei2099/p/8934421.html

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