Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

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第一部分

 

可执行文件的创建——预处理、编译和链接 

简单hello.c的预处理、编译和链接方式（对应图进行操作步骤）：                                       

shiyanlou:Code/ $ vi hello.c                                         

shiyanlou:Code/ $ gcc -E -o hello.cpp hello.c -m32

(预处理)                   

shiyanlou:Code/ $ vi hello.cpp                                      

shiyanlou:Code/ $ gcc -x cpp-output -S -o hello.s hello.cpp -m32

（编译）

     

shiyanlou:Code/ $ vi hello.s                                        

shiyanlou:Code/ $ gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o -m32         

shiyanlou:Code/ $ vi hello.o                                        

shiyanlou:Code/ $ gcc -o hello hello.o -m32 

（链接）     

              

关于链接：

生成ELF文件：

对于目标文件，至少有编译后的机器指令代码、数据，也还包括了链接时所须要的一些信息，比如符号表、调试信息、字符串等。Linux是可以支持多种可执行文件格式的，所有的格式处里信息用一个结构体存储在一个链表中，其中的load_binary是一个函数指针，对应于该中格式的可执行文件的加载方式；要想支持一种新的可执行文件，只需要向链表中注册一个新的format结构体就可以了，此种设计类似观察者模式，具有很好的扩展性。

第二部分

GDB跟踪查看：

实验笤俑虚拟机启动内核：（qemu）

设置断点在sys_execve处：

、

程序跑动截图：

 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sys_execve内部会解析可执行文件格式do_execve -> do_execve_common -> exec_binprm

总结：

对于linux如何装载和启动的多半都是这样的步骤：先处理文件必要提前操作，通过GCC工具弄成cpu可以看懂与执行的文件格式，然后可以通过execve API启动一个新进程，该API又呼叫sys_execve系统调用，负责将新的程序代码和数据替换到新的进程中，打开可执行文件，载入依赖的库文件，申请新的内存空间，最后执行 start_thread(regs, elf_entry, bprm->p) ，设置 new_ip, new_sp ，完成新进程的代码和数据替换，然后返回，接下来就是执行新的进程代码了。