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深入理解Linux ELF文件加载机制:揭秘程序运行背后的秘密
linux elf加载

首页 2024-12-05 00:18:40



Linux ELF加载:深度解析 在Linux操作系统中,可执行文件的加载与执行是一个复杂且精细的过程,其中ELF(Executable and Linkable Format)文件格式扮演着至关重要的角色

    ELF不仅定义了可执行文件的存储结构,还规定了共享库、目标文件以及核心转储文件的格式

    本文将深入探讨Linux系统中ELF文件的加载过程,解析其重要性及在操作系统中的运作机制

     ELF文件格式概述 ELF文件是一种灵活的、可扩展的二进制文件格式,广泛应用于存储可执行程序、共享库、目标文件和核心转储文件

    它采用分段(Segment)的结构,每个段(Segment)都有其特定的作用和属性

    以下是ELF文件中常见的段: - 执行段(.text):包含程序的机器代码,即用于执行程序指令的部分

     - 数据段(.data):包含程序的已初始化全局变量和静态变量的数据

     - 未初始化数据段(.bss):包含程序的未初始化全局变量和静态变量,这部分在文件中不占用空间,但在内存中会为其分配

     - 符号表段(.symtab):包含程序的符号表,记录了程序的全局变量、函数、库的引用等信息

     此外,ELF文件格式还定义了节头表(Section Header Table)和程序头表(Program Header Table),用于组织文件中的段和节信息

    这些结构使得ELF文件具有高度的灵活性和可扩展性,从而增强了Linux系统的兼容性和可移植性

     ELF文件的加载过程 在Linux系统中,当一个ELF文件被执行时,会经历一系列复杂的步骤

    以下是一个典型的ELF文件加载过程: 1.命令解析与权限检查: 用户在终端输入执行命令(如`./hello`),shell会解析输入的命令和参数,然后在文件系统中查找指定路径下的程序文件,并检查其执行权限

    如果权限不足,shell会通知用户程序无法启动

     2.进程创建: 权限检查通过后,shell通过`fork()`系统调用创建一个新进程

    新进程是bash进程的子进程,它继承了bash进程的许多属性,但拥有独立的地址空间

     3.加载可执行文件: 新进程通过`execve()`系统调用加载指定路径上的ELF文件

    此时,bash进程保持等待状态,直到新进程结束

    `execve()`调用的入口是`sys_execve()`,该函数会进行一些参数的检查,然后调用`do_execve()`,最终通过通用函数`do_execveat_common`完成任务

     4.读取ELF文件头: 在加载过程中,系统首先会读取ELF文件的文件头,检查其魔数(Magic Number)以确认是否为标准的ELF文