第七周 linux加载和启动一个可执行程序
1. 前言
这里主要分析linux系统如何加载和启动一个可执行程序。一个源文件要想形成可执行文件，需要经过编译和链接才可以。也就是说源文件先要通过编译器编译成目标文件，然后利用链接器链接成可运行文件。这样做有助于程序的模块化管理，其示意图如下
程序经过编译后的目标文件由代码段以及数据段等段组成，然后链接器将目标文件相同段合并，从而形成了可执行文件，其示意图如下所示:
这里需要指出，目标文件所有ELF格式在链接后也在最终的可执行文件中保存下来。可以利用readelf命令进行查看。
2 系统加载程序过程分析
源文件被编译成可执行文件后，我们需要加载这个可执行文件进行执行。对于Linux下，系统是调用execve用来加载程序的运行。其具体的流程图如下
相关代码如下search_binary_handler寻找ELF文件解析器的关键代码如下
1 list_for_each_entry(fmt, &formats, lh) { 2 if (!try_module_get(fmt->module)) 3 continue; 4 read_unlock(&binfmt_lock); 5 prm->recursion_depth++; 6 retval = fmt->load_binary(bprm); 7 read_lock(&binfmt_lock);
其中注意load_binary这个调用函数，它启动了了load_elf_binary这个程序，具体是通过修改elf_fomat这个结构体实现的。相关代码如下所示
1 static struct linux_binfmt elf_format = { 2 .module = THIS_MODULE, 3 .load_binary = load_elf_binary, 4 .load_shlib = load_elf_library, 5 .core_dump = elf_core_dump, 6 .min_coredump = ELF_EXEC_PAGESIZE, 7 }; 8 9 static int __init init_elf_binfmt(void) 10 { 11 register_binfmt(&elf_format); //注册elf_format，这样解析器就可以调用合适的程序来解析elf格式 12 return 0; 13 }
3 实验
开始启动时出发sys_execve中断
最后修改IP(指令计数器指向可执行文件)，通过readelf命令读取执行文件可以验证。这里映射地址是进程中的地址，并非实际内存中地址。
进程地址空间为
0x08048000 —— 0x0804c000
4 总结
通过这章学习了一个源文件如何编译成可执行文件，并且Linux如何加载这个可执行文件到进程的地址空间当中的。实验也验证了之前的分析，而这里execve最终实现方式是通过修改要指令寄存器实现的，即修改IP寄存器。虽然这里分析的只是elf文件的执行，但是这里看到程序中引入不同解释器解释不同文件的环节。通过这一机制可以有效增加支持的文件格式。这让我想起了那句计算机名言
Any problem in computing can be solved by another level of indirection. ------David Wheel
