Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

朱雀 2022-07-26 08:46 194阅读 0赞

作者：王鹤楼  
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][http_mooc.study.163.com_course_USTC-1000029000]

## 一、可执行文件的创建 ##

预处理、，汇编、编译 和链接

//预处理：（.c -> .cpp）
    gcc -E -o hello.cpp hello.c -m32
    //汇编：(.cpp -> .s )
    gcc -x cpp-output -S -o hello.s hello.cpp -m32
    //编译：(.s -> .o 二进制目标代码)
    gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o -m32
    //链接：（.o -> a.out）共享库
    gcc -o hello hello.o -m32

## 二、 ELF文件分三种类型 ##

1、目标文件（通常是.o);  
2、可执行文件(我们的运行文件)  
3、动态库(.so)

## 三、可执行文件一般分成4个部分 ##

1、elf文件头 ，这个文件是对elf文件整体信息的描述，在32位系统下是56的字节，在64位系统下是64个字节。  
2、elf文件头 ，这个文件是对elf文件整体信息的描述，在32位系统下是56的字节，在64位系统下是64个字节。  
3、 elf的主题，对于可执行文件来说，最主要的就是数据段和代码段  
4、 section表，对可执行文件来说，没有用，在链接的时候有用，是对代码段数据段在链接是的一种描述。

## 四、实验 ##

进入到实验楼环境执行

cd LinuxKernel
    rm -rf menu
    git clone https://github.com/mengning/menu.git
    cd menu
    mv test_exec.c test.c
    make rootfs
    qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s

另起一shell设置断点

//启动gdb
    gdb
    //加载符号表
    file ../linux-3.18.6/vmlinux
    //设置端口
    target remote:1234
    //设置断点
    b sys_execve
    b load_elf_binary
    b start_thread
    b do_execve
    c

![这里写图片描述][20160410100023594]

进入到start\_thread后打印new\_ip的地址为0x8048d0a  
![这里写图片描述][20160410095607604]

用readelf -h hello打印出可执行程序hello的头信息，入口址址为0x8048d0a  
![这里写图片描述][20160410095551682]

## 五、总结 ##

程序加载通过do\_execve()完成，而do\_execve()执行过程：  
1） 首查找被执行的文件，如果找到文件，则读取文件的前128个字节。 用于判断文件的格式。 开头的4个字节，称为魔数。通过对魔数的判断可以确定文件的格式和类型。  
2） 读取128个字节的文件头部后，调用search\_binary\_handle去搜索和匹配合适的可执行文件装载处理过程。通过文件头部的魔数确定文件的格式，并调用相应的装载处理过程。比如ELF可执行文件的装载处理过程叫做load\_elf\_binary()；a.out可执行文件的装载过程叫做load\_aout\_binary；而装载可执行脚本程序的处理过程叫做load\_script()  
3）当load\_elf\_binary()执行完毕，返回至do\_execve()再返回至sys\_execve()时， 上面的第5步已经把系统调用返回地址改成了被装载的ELF程序的入口地址了。所以当sys\_execve()系统调用从内核态返回到用户态时，EIP寄存器直接跳转到ELF程序的入口地址，于是新的程序开始执行，ELF可执行文件装载完成。

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