《Linux内核分析》第七周学习总结 可执行程序的装载

第七周、可执行程序的装载

一、可执行程序是如何产生的？

（1）.c文件gcc汇编形成.s和.asm汇编代码；

（2）汇编代码经过gas变成.o目标文件；

（3）目标文件变成可执行文件；

（4）可执行文件loader之后存储。

预处理：gcc –E –o hello.cpp hello.c –m32

编译：gcc –x cpp-output –S –o hello.s hello.cpp –m32  //编译为汇编代码

      gcc –x assembler –c hello.s –o hello.o –m32  //编译为目标代码

链接：gcc –o hello hello.o –m32

静态链：gcc –o hello.static hello.o –m32 –static

二、目标文件格式ELF

1. 目标文件三种形式

（1）可重定位文件（用来和其他object文件一起创建下面两种文件）——.o文件

（2）可执行文件（指出了应该从哪里开始执行）

（3）共享文件（主要是.so文件，用来被链接编辑器和动态链接器链）

2.ELF格式：

（左半边是ELF格式，右半边是执行时的格式）

三、新的可执行文件是从哪开始执行的？

当execve()系统调用终止且进程重新恢复它在用户态执行时，执行上下文被大幅度改变，要执行的新程序已被

映射到进程空间，从elf头中的程序入口点开始执行新程序。

如果这个新程序是静态链接的，那么这个程序就可以独立运行，elf头中的这个入口地址就是本程序的入口地址。

如果这个新程序是动态链接的，那么此时还需要装载共享库，elf头中的这个入口地址是动态链接器ld的入口地址。

四、 为什么execve系统调用返回后新的可执行程序能顺利执行？

execve和fork都是特殊一点的系统调用：一般的都是陷入到内核态再返回到用户态。 fork父进程和一般进程调度一样，子进程返回到一个特定的点ret_from_fork，子进程是从ret_from_fork开始执行然后返回到用户态； execve特殊：执行到可执行程序--陷入内核--构造新的可执行文件--覆盖掉原可执行程序--返回到新的可执行程序，作为起点（也就是main函数） ，需要构造他的执行环境。

五、对于静态链接的可执行程序和动态链接的可执行程序execev系统调用返回时会有什么不同？

静态链接：elf_entry指向可执行文件的头部，一般是main函数；

动态链接：elf_entry指向ld的起点。

六、实验过程：

1.更新menu：

2.把init 和 hello 放到了rootfs.img目录下，所以在执行exec命令的时候就相当于自动了加载了hello程序：

3.gdb进行跟踪分析：

4.设置断点后，在MenoOS中输入exec进行调试：

七、总结：Linux内核如何装载和启动一个可执行程序：

1. 创建新进程
2. 新进程调用execve()系统调用执行指定的ELF文件
3. 调用内核的入口函数sys_execve()，sys_execve()服务例程修改当前进程的执行上下文；
当ELF被load_elf_binary()装载完成后，函数返回至do_execve()在返回至sys_execve()。ELF可执行文件的入口点取决于程序的链接方式：
1. 静态链接：elf_entry就是指向可执行文件里边规定的那个头部，即main函数处。
2. 动态链接：可执行文件是需要依赖其它动态链接库，elf_entry就是指向动态链接器的起点。
 多进程、多用户、虚拟存储的操作系统出现以后，可执行文件的装载过程变得非常复杂。引入了进程的虚拟地址空间；然后根据操作系统如何为程序的代码、数据、堆、栈在进程地址空间中分配，它们是如何分布的；最后以页映射的方式将程序映射进程虚拟地址空间。