2019-2020-1 20199316 《Linux内核原理与分析》 第八周作业
一、实验过程
- 首先更新下menu内核
- 查看test.c文件时可以看到新增加了exec系统调用
- 直接e hello.c切换到hello.c
- 查看Makefile，并启动内核验证execv函数
- 接着使用gdb跟踪汇编并设置断点运行到函数sys_execve
- 最后，因为new_ip是返回到用户态的第一条指令，故退出调试状态，输入redelf -h hello可以查看hello的EIF头部
二、exec()函数结构分析
int do_execve(struct filename *filename,
const char __user *const __user *__argv,
const char __user *const __user *__envp)
{
return do_execve_common(filename, argv, envp);
}
static int do_execve_common(struct filename *filename,
struct user_arg_ptr argv,
struct user_arg_ptr envp)
{
// 检查进程的数量限制
// 选择最小负载的CPU，以执行新程序
sched_exec();
// 填充 linux_binprm结构体
retval = prepare_binprm(bprm);
// 拷贝文件名、命令行参数、环境变量
retval = copy_strings_kernel(1, &bprm->filename, bprm);
retval = copy_strings(bprm->envc, envp, bprm);
retval = copy_strings(bprm->argc, argv, bprm);
// 调用里面的 search_binary_handler
retval = exec_binprm(bprm);
// exec执行成功
}
static int exec_binprm(struct linux_binprm *bprm)
{
// 扫描formats链表，根据不同的文本格式，选择不同的load函数
ret = search_binary_handler(bprm);
// ...
return ret;
}
上一周的学习实验中，我了解到了fork()数的单步执行过程，并且看到了fork()函数的结构。而对于本周学习的exec()函数的结构，我也进行了查看和分析。
由以上代码可知，do_ execve调用了do_ execve_ common，而do_ execve_ common又主要依靠了exec_ binprm，在exec_ binprm中又有一个至关重要的函数，叫做search_binary_ handler。这就是sys_execve的内部处理过程。 而本周学习的重点就是，文件处理的过程：
预处理：gcc –E –o hello.cpp hello.c -m32 （负责把include的文件包含进来，宏替换）
编 译：gcc -x cpp-output –S hello.s –o hello.cpp -m32（gcc –S调用ccl,编译成汇编代码）
汇 编：gcc -x assembler –c hello.s –o hello.o; （gcc -c 调用as,得到二进制文件）
链 接：gcc –o hello hello.o ;gcc -o （调用ld形成目标可执行文件）
三、教材学习
1.A.out（最古老） COFF格式 PE（Windows）、ELF（Linux中）
2.ELF文件的3种类型
-
可重定位文件
-
可执行文件
-
共享目标文件 可以简单理解为没有主函数main的“可执行”文件 Linux下共享库后缀为.so文件
3.ELF文件的作用 -
用于编译和连接（可重定位文件）
-
用于加载执行（可执行文件）
-
共享文件两者都有
4.一个可重定位文件保存着代码和适当的数据，用来和其他的object文件一起来创建一个可执行文件或者是一个共享文件。一个可执行文件保存着一个用来执行的程序；该文件指出了exec(BA_OS)如何来创建程序进程映象。一个共享object文件保存着代码和合适的数据，用来被下面的两个链接器链接。第一个是连接编辑器[请参看ld(SD_CMD)]，可以和其他的可重定位和共享object文件来创建其他的object。第二个是动态链接器，联合一个可执行文件和其他的共享object文件来创建一个进程映象。
5.ELF头描述了该文件的组织情况，程序投标告诉系统如何创建一个进程的内存映像，section头表包含了描述文件sections的信息。当系统要执行一个文件的时候，理论上讲，他会把程序段拷贝到虚拟内存中某个段。
6.程序从0x804800开始,可执行文件加载到内存中开始执行的第一行代码,一般静态链接将会把所有代码放在同一个代码段,动态连接的进程会有多个代码段。
7.①编译器预处理
gcc -E -o XX.cpp XX.c (-m32)//
注：把include的文件包含进来，并且完成宏的替换
②汇编器编译成汇编代码
gcc -x cpp-output -S -o hello.s hello.cpp (-m32)
③汇编代码编译成二进制目标文件
gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o (-m32)
注：不可读，含有部分机器代码但不可执行
④链接成可执行文件
gcc -o hello.static hello.c (-m32) -static
⑤hello和hello.o都是ELF文件
⑥.static文件会将所有用到C库文件都放到这一个可执行程序中
