朱荟潼 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

第七周 Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

1. 理解编译链接的过程和ELF可执行文件格式，详细内容参考本周第一节；

（1） 可执行程序怎么来的？

  • linux系统中，可执行程序一般要经过预处理、编译、汇编、链接、执行等步骤。

（2） 目标文件的格式ELF

（3） 静态链接的ELF可执行文件与进程的地址空间

  • 一般静态链接会将所有代码放入一个代码段；
  • 动态链接的进程会有多个代码段；

2. 新的可执行程序是从哪里开始执行的？为什么execve系统调用返回后新的可执行程序能顺利执行？对于静态链接的可执行程序和动态链接的可执行程序execve系统调用返回时会有什么不同？

（1） 新的可执行程序起点

一般是地址空间为0x8048000或0x8048300；

（2） 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；

（3） 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，先函数调用参数传递，再系统调用参数传递。

（4） 静态链接的可执行程序和动态链接的可执行程序execve系统调用返回时不同

1. 静态链接：elf_entry指向可执行文件的头部，一般是main函数；

2. 动态链接：elf_entry指向ld的起点；

3. 使用gdb跟踪分析一个execve系统调用内核处理函数sys_execve；

（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MenuOS中输入exec进行调试分析；

  • 通过po new_ip和新窗口的 readelf -h helloc查看入口地址
  • hello的入口地址和new_ip的值都是0x8048d0a

4. 分析exec*函数对应的系统调用处理过程

exec会调用sys_execve---调用do_execve,调用do_execve_common(会把函数参数和系统环境传进来进行相应的处理。)---调用exec_binprm(执行相应的程序,其中，会调用search_binary_handler,这个函数会调用各种不同的格式来识别相应的文件)

5. 总结——“Linux内核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；

（以上系统调用终止后，新进程开始执行放在可执行文件中的代码。）

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。

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