一、源码版本
1)版本:V6.3-rc7,x86
2)elf文件加载源码:fs/binfmt_elf.c
二、Linux可执行文件注册
Linux支持多种不同格式的可执行程序,这些可执行 程序的加载方式由linux\binfmts.h文件中的linux_binfmt结构体进行定义:
结构体定义了可执行程序的3中不同的加载模式:
加载模式 | 备注 |
load_binary | 读取可执行文件内容并加载当前进程建立新的执行环境 |
load_shlib | 动态加载共享库到已有进程 |
core_dump | 存放当前进程的执行上下文到core文件中 |
每一种系统支持的可执行文件都对应一个linux_binfmt对象,统一注册在一个链表中,通过register_binfmt和unregister_binfmt函数编辑链表。在执行可执行程序时,内核通过list_for_each_enrty遍历链表中注册的linux_binfmt对象,使用正确的加载方式进行加载。
elf文件的linux_binfmt对象结构如下,该结构体定义了elf文件由load_elf_binary函数加载:
三、load_elf_binary函数分析
1、文件格式校验
程序首先读取了e_ident中的魔数并进行了校验,elf_ident是ELF文件最头部的一个长度为16字节的数组,不区分架构和系统位数。e_ident起始的4个字节固定为\0x7fELF,通过校验该位可以确定是否为elf文件。
然后识别文件是否为可执行文件或动态链接文件,ELF文件当前主要有4种格式,分别为可重定位文件(ET_REL)、可执行文件(ET_EXEC)、共享目标文件(ET_DYN)和core文件(ET_CORE)。load_elf_binary函数只负责解析exec和dyn文件。
最后还解析了文件依赖的系统架构等必要项。
2、读取程序头
程序头是描述与程序执行直接相关的目标文件结构信息,用于在文件中定位各个段的映像,同时包含其他一些用来为程序创建进程映像所必须的信息。
3、读取解释器段
如果程序需要动态链接,则需要加载解释器段(PT_INTERP),程序遍历所有的程序头,识别到解释器段后,读取该段的内容。解释器段实际上是标明解释器程序文件路径的字符串,内核根据字符串指向的文件,使用open_exec函数打开解释器。
4、栈可执行属性及其他定制信息获取
同样通过for循环遍历,如果识别到栈属性段(PT_GNU_STACK),根据程序头中的p_flags标志位判定栈的可执行属性。如果识别到处理器专用语义段(PT_LOPROC至PT_HIPROC之间),则调用arch_elf_pt_proc函数完成相应的配置。
5、读取解释器
解释器也是一个elf文件,这里读取解释器以便于后续操作
6、加载程序段
加载所有类型为PT_LOAD的段,当处理第1个PT_LOAD段时,如果文件为dyn类型,还需要对其进行地址随机化。随机化时还需要区分解释器或者其他普通so文件,对于解释器,为避免程序发生冲突,程序固定从ELF_ET_DYN_BASE开始计算偏移进行加载。
一切就绪后,通过elf_map函数建立用户空间虚拟地址空间与目标映像文件中段的映射
7、装载程序入口地址
对于需要解释器的程序,需要先通过load_elf_interp函数装入解释器的映像,并将程序入口点设置为解释器的入口地址,对于不需要解释器的文件,直接读取elf_header中的入口点虚拟地址即可。