【操作系统真象还原系列】7. 解析和加载elf文件（一）

约定不等于承诺〃 2023-01-08 04:20 522阅读 0赞

### 目录 ###

*  第一个内核c文件
 *   *  源码
     *  编译和链接
     *  最终结果文件
 *  ELF文件的类型
 *   *  可重定位文件（relocatable file）
     *  可执行文件（excutable file）
     *  共享库文件（shared object file）
 *  ELF文件结构
 *   *  ELF分析工具介绍
     *  ELF自定义的数据类型
     *  ELF Header定义（32位：52个字节，64位：64个字节）
     *   *  e\_ident（16字节）
         *  e\_type（2字节）
         *  e\_machine（2字节）
         *  e\_entry（4字节）
         *  e\_phoff（4字节）
         *  e\_phentsize（2字节）
         *  e\_phnum（2字节）
         *  e\_shoff（4字节）
         *  e\_shentsize（2字节）
         *  e\_shnum（2字节）
         *  e\_shstrndx（2字节）
     *  程序头表（Program Header Table）
     *   *  代码定义
         *  p\_type（4字节）
         *  p\_offset（4字节）
         *  p\_vaddr（4字节）
         *  p\_paddr（4字节）
         *  p\_filesz（4字节）
         *  p\_memsz（4字节）
         *  p\_flags（4字节）
         *  p\_align（4字节）
 *  加载ELF文件
 *   *  高版本gcc导致的问题
     *  使用低版本的gcc（使用docker）
     *   *  安装docker
         *  在docker容器中安装低版本gcc
         *  在当前目录下创建Dockerfile
         *  通过Dockerfile的方式创建自己的镜像
         *  将docker容器中的文件导出到宿主机
     *  读取低版本gcc编译生成的elf文件

# 第一个内核c文件 #

## 源码 ##

kernel.c

int main(void)
    { 
        while(1)
            ;
        
        return 0;	
    }

这个是一个非常简单，几乎没有任何功能的内核代码。但对于我们用于分析和加载elf文件来说，已经足够了。

## 编译和链接 ##

由于我使用的是ubuntu20.04，是64位的系统。但是我们需要编译的是32位的程序，所以在编译和链接时我们需要添加相应的参数。

> macrofun@OSLab:~/OSLab/LoadElf$ uname -a  
> Linux OSLab 5.8.0-38-generic \#43~20.04.1-Ubuntu SMP Tue Jan 12 16:39:47 UTC 2021 x86\_64 x86\_64 x86\_64 GNU/Linux

> $ gcc -m32 -c -o kernel.o kernel.c

> ld -m elf\_i386 kernel.o -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel.elf

注意，链接的时候也要指定是32位的，即添加-m elf\_i386，否则会报如下错误：  
ld: i386 architecture of input file \`kernel.o’ is incompatible with i386:x86-64 output

## 最终结果文件 ##

> $ ll kernel.\*  
> \-rw-rw-r-- 1 macrofun macrofun 62 1月 24 18:03 kernel.c  
> \-rwxrwxr-x 1 macrofun macrofun 8996 1月 24 20:02 kernel.elf\*  
> \-rw-rw-r-- 1 macrofun macrofun 1288 1月 24 19:34 kernel.o

# ELF文件的类型 #

## 可重定位文件（relocatable file） ##

它保存了一些可以和其他目标文件链接并生成可执行文件或者共享库的二进制代码和数据。

## 可执行文件（excutable file） ##

它保存了适合直接加载到内存中执行的二进制程序。

## 共享库文件（shared object file） ##

一种特殊的可重定位目标文件，可以在加载或者运行时被动态的加载进内存并链接。

# ELF文件结构 #

简单来说，根据生成的ELF文件是用于后续链接还是最终执行，ELF提供了两种视图：即链接视图和运行视图。

链接视图是以节（section）为单位，运行视图是以段（segment）为单位。链接视图就是在链接时用到的视图，而运行视图则是在运行时用到的视图。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

一个典型的ELF文件结构如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

从上图中我们可以看出，ELF文件主要分为3个部分，即ELF Header 、Section Header Table和Program Header Table。其中，ELF Header是文件头，包含了固定长度的文件信息；Section Header Table则包含了链接时所需要用到的信息；Program Header Table中包含了运行时加载程序所需要的信息。

**一句话总结：segment是若干section的集合，sections按照一定规则映射到segment。**

## ELF分析工具介绍 ##

下面我们使用010Editor工具，结合它自带的ELF模板来查看ELF Header结构中每一项的具体含义。同时，我们使用linux自带的readelf工具来辅助分析。

> macrofun@OSLab:~/OSLab/ElfAnalysis$ readelf -h elfExample  
> ELF Header:  
> Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00  
> Class: ELF32  
> Data: 2’s complement, little endian  
> Version: 1 (current)  
> OS/ABI: UNIX - System V  
> ABI Version: 0  
> Type: DYN (Shared object file)  
> Machine: Intel 80386  
> Version: 0x1  
> Entry point address: 0x1110  
> Start of program headers: 52 (bytes into file)  
> Start of section headers: 14536 (bytes into file)  
> Flags: 0x0  
> Size of this header: 52 (bytes)  
> Size of program headers: 32 (bytes)  
> Number of program headers: 12  
> Size of section headers: 40 (bytes)  
> Number of section headers: 31  
> Section header string table index: 30

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## ELF自定义的数据类型 ##

为了精确地研究ELF文件的结构，我们还要借助linux系统自带的头文件来分析。ELF相关结构的定义在/usr/include/目录下的elf.h头文件中。

在介绍ELF头结构之前，我们需要先介绍一下ELF自定义的数据类型，以免后续造成困扰。

/* Type for a 16-bit quantity. */
    typedef uint16_t Elf32_Half;
    typedef uint16_t Elf64_Half;
    
    /* Types for signed and unsigned 32-bit quantities. */
    typedef uint32_t Elf32_Word;
    typedef	int32_t  Elf32_Sword;
    typedef uint32_t Elf64_Word;
    typedef	int32_t  Elf64_Sword;
    
    /* Types for signed and unsigned 64-bit quantities. */
    typedef uint64_t Elf32_Xword;
    typedef	int64_t  Elf32_Sxword;
    typedef uint64_t Elf64_Xword;
    typedef	int64_t  Elf64_Sxword;
    
    /* Type of addresses. */
    typedef uint32_t Elf32_Addr;
    typedef uint64_t Elf64_Addr;
    
    /* Type of file offsets. */
    typedef uint32_t Elf32_Off;
    typedef uint64_t Elf64_Off;
    
    /* Type for section indices, which are 16-bit quantities. */
    typedef uint16_t Elf32_Section;
    typedef uint16_t Elf64_Section;
    
    /* Type for version symbol information. */
    typedef Elf32_Half Elf32_Versym;
    typedef Elf64_Half Elf64_Versym;

由于目前我们只研究32位的，所以我们暂时忽略64位的相关定义。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## ELF Header定义（32位：52个字节，64位：64个字节） ##

以下介绍都是针对32位的ELF文件来说的。

/* The ELF file header. This appears at the start of every ELF file. */
    
    #define EI_NIDENT (16)
    
    typedef struct
    { 
      unsigned char	e_ident[EI_NIDENT];	/* Magic number and other info */
      Elf32_Half	e_type;			/* Object file type */
      Elf32_Half	e_machine;		/* Architecture */
      Elf32_Word	e_version;		/* Object file version */
      Elf32_Addr	e_entry;		/* Entry point virtual address */
      Elf32_Off	e_phoff;		/* Program header table file offset */
      Elf32_Off	e_shoff;		/* Section header table file offset */
      Elf32_Word	e_flags;		/* Processor-specific flags */
      Elf32_Half	e_ehsize;		/* ELF header size in bytes */
      Elf32_Half	e_phentsize;		/* Program header table entry size */
      Elf32_Half	e_phnum;		/* Program header table entry count */
      Elf32_Half	e_shentsize;		/* Section header table entry size */
      Elf32_Half	e_shnum;		/* Section header table entry count */
      Elf32_Half	e_shstrndx;		/* Section header string table index */
    } Elf32_Ehdr;
    
    typedef struct
    { 
      unsigned char	e_ident[EI_NIDENT];	/* Magic number and other info */
      Elf64_Half	e_type;			/* Object file type */
      Elf64_Half	e_machine;		/* Architecture */
      Elf64_Word	e_version;		/* Object file version */
      Elf64_Addr	e_entry;		/* Entry point virtual address */
      Elf64_Off	e_phoff;		/* Program header table file offset */
      Elf64_Off	e_shoff;		/* Section header table file offset */
      Elf64_Word	e_flags;		/* Processor-specific flags */
      Elf64_Half	e_ehsize;		/* ELF header size in bytes */
      Elf64_Half	e_phentsize;		/* Program header table entry size */
      Elf64_Half	e_phnum;		/* Program header table entry count */
      Elf64_Half	e_shentsize;		/* Section header table entry size */
      Elf64_Half	e_shnum;		/* Section header table entry count */
      Elf64_Half	e_shstrndx;		/* Section header string table index */
    } Elf64_Ehdr;

> e\_ident ： ELF的一些标识信息，前四位为.ELF,其他的信息比如大小端等  
> e\_machine ： 文件的目标体系架构，比如ARM  
> e\_version : 0为非法版本，1为当前版本  
> e\_entry ： 程序入口的虚拟地址  
> e\_phoff ： 程序头部表偏移地址  
> e\_shoff ： 节区头部表偏移地址  
> e\_flags ：保存与文件相关的，特定于处理器的标志  
> e\_ehsize ：ELF头的大小  
> e\_phentsize ： 每个程序头部表的大小  
> e\_phnum ：程序头部表的数量  
> e\_shentsize：每个节区头部表的大小  
> e\_shnum ： 节区头部表的数量  
> e\_shstrndx：节区字符串表位置

由elf header的定义可知，32位的elf header的大小是52个字节，64位的elf header的大小是64个字节。

### e\_ident（16字节） ###

e\_ident是一个16字节大小的数组。开头的4个字节是固定不变的，即是ELF文件的魔数，0x7F、0x45、0x4C和0x46。具体细节如下表所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
下图是010Editor工具抓取的e\_ident信息。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

### e\_type（2字节） ###

e\_type表示ELF文件的类型，有以下几种:  
ET\_NONE: 未知类型  
ET\_REL: 可重定向类型(relocatable)，通常是我们编译的.o文件  
ET\_EXEC: 可执行类型(executable)，静态编译的可执行文件  
ET\_DYN: 共享对象(shared object)，动态编译的可执行文件或者动态库\*.so  
ET\_CORE: coredump文件  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

### e\_machine（2字节） ###

e\_machine用于描述ELF文件的体系结构类型，具体含义如下表所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

### e\_entry（4字节） ###

用于指明操作系统运行该程序时，需要将控制权转交到的虚拟地址。e\_entry是程序的入口虚拟地址，注意不是main函数的地址，而是.text段的首地址\_start。当然这也要求程序本身非PIE(-no-pie)编译的且ASLR关闭的情况下，对于非ET\_EXEC类型通常并不是实际的虚拟地址值。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

### e\_phoff（4字节） ###

e\_phoff用来指明程序头表（Program Header Table）在本ELF文件中的字节偏移量。如果没有程序头表，那么该值为0。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]

### e\_phentsize（2字节） ###

e\_phentsize占用2个字节，用来指明程序头表中每个条目（entry）的字节大小。每个entry用来描述一个segment。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

### e\_phnum（2字节） ###

e\_phnum占用两个字节，用于指明程序头表中条目的数量，也就是段（segment）的数量。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]

### e\_shoff（4字节） ###

e\_shoff占用4个字节，用来表示节头表（Section header table）在本ELF文件内的字节偏移量。若没有节头表，那么该项的值为0。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]

### e\_shentsize（2字节） ###

e\_shentsize占用2个字节，用来指明节头表中每个条目（entry）的字节大小。每个entry用来描述一个section。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]

### e\_shnum（2字节） ###

e\_shnum占用两个字节，用于指明节头表中条目的数量，也就是节（section）的数量。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 15]

### e\_shstrndx（2字节） ###

e\_shstrndx占用2个字节，用来指明节头表中的一个entry。该entry用来描述存储所有节名的字符串表所在的位置。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 16]  
从上图我们可以看到，e\_shstrndx的值是0x001E，即十进制的30。  
之后我们查看节头表的第30项（从0开始计数）：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 17]  
我们可以看到，该项表明节名的字符串表位于s\_offset=0x37B0的位置，字符串表的大小为280字节，所以字符串表在ELF文件中的字节偏移量从0x37B0开始，到0x37B0+280-1=0x38C7为止，即闭区间\[0x37B0, 0x38C7\]。如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 18]

## 程序头表（Program Header Table） ##

### 代码定义 ###

/* Program segment header. */
    
    typedef struct
    { 
      Elf32_Word	p_type;			/* Segment type */
      Elf32_Off	p_offset;		/* Segment file offset */
      Elf32_Addr	p_vaddr;		/* Segment virtual address */
      Elf32_Addr	p_paddr;		/* Segment physical address */
      Elf32_Word	p_filesz;		/* Segment size in file */
      Elf32_Word	p_memsz;		/* Segment size in memory */
      Elf32_Word	p_flags;		/* Segment flags */
      Elf32_Word	p_align;		/* Segment alignment */
    } Elf32_Phdr;
    
    typedef struct
    { 
      Elf64_Word	p_type;			/* Segment type */
      Elf64_Word	p_flags;		/* Segment flags */
      Elf64_Off	p_offset;		/* Segment file offset */
      Elf64_Addr	p_vaddr;		/* Segment virtual address */
      Elf64_Addr	p_paddr;		/* Segment physical address */
      Elf64_Xword	p_filesz;		/* Segment size in file */
      Elf64_Xword	p_memsz;		/* Segment size in memory */
      Elf64_Xword	p_align;		/* Segment alignment */
    } Elf64_Phdr;

### p\_type（4字节） ###

p\_type表示对应的段segment的类型。类型的具体取值如下表所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 19]

### p\_offset（4字节） ###

p\_offset用来指明本段segment在elf文件中从文件0字节开始的起始字节偏移量。需要注意的一点是，对于第一个可加载程序段，即类型是PT\_LOAD的segment，其p\_offset是0（p\_offset = 0）。即第一个可加载的segment，它除了包含自身的代码段和只读数据段之外，还包括elf header和程序头表。

包含elf header和程序头表是为了方便操作系统后续处理。

### p\_vaddr（4字节） ###

p\_vaddr用来指明本segment要加载到的内存起始虚拟地址。

### p\_paddr（4字节） ###

p\_paddr仅用于和物理地址相关的系统中。

### p\_filesz（4字节） ###

p\_filesz用来指明本段在elf文件中的大小。

### p\_memsz（4字节） ###

p\_memsz用来指明本段在内存中的大小。

### p\_flags（4字节） ###

p\_flags用来指明和本段相关的标志位。具体含义如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 20]

### p\_align（4字节） ###

p\_align用来指明本段在文件和内存中的对齐方式。0和1表示不对齐，否则，p\_align必须是2的幂次数。

# 加载ELF文件 #

因为加载ELF文件时用不到section相关的知识，所以有关“节”的内容本文就不做介绍了。

## 高版本gcc导致的问题 ##

下面来到了激动人心的时刻，我们要开始分析并加载段（segment）了。需要特别注意的一点是，当前我们使用的gcc版本是gcc 9.3.0

> acrofun@OSLab:~/OSLab/LoadElf$ gcc -v  
> Using built-in specs.  
> COLLECT\_GCC=gcc  
> COLLECT\_LTO\_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86\_64-linux-gnu/9/lto-wrapper  
> OFFLOAD\_TARGET\_NAMES=nvptx-none:hsa  
> OFFLOAD\_TARGET\_DEFAULT=1  
> Target: x86\_64-linux-gnu  
> Configured with: …/src/configure -v --with-pkgversion=‘Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04’ --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-9/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,brig,d,fortran,objc,obj-c++,gm2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-9 --program-prefix=x86\_64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-offload-targets=nvptx-none=/build/gcc-9-HskZEa/gcc-9-9.3.0/debian/tmp-nvptx/usr,hsa --without-cuda-driver --enable-checking=release --build=x86\_64-linux-gnu --host=x86\_64-linux-gnu --target=x86\_64-linux-gnu  
> Thread model: posix  
> gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04)

我们使用高版本的gcc编译出来的静态链接的32位的可执行ELF程序，总共有7个segment，和书上的两个段布局很不相同。  
使用高版本的gcc生成的elf文件，其段的布局如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 21]  
我们可以看到，虽然我们在链接的时候通过-Ttext 0xC0001500指定了程序入口地址为0xC0001500，但是在生成的7个段中，有3个段的起始虚拟地址都是0x08048xxx，该地址是由ld默认使用的链接脚本指定的。显然，如果我们按照这种虚拟地址进行段的加载，那么我们肯定会覆盖掉其他的内存块，这很可能会导致问题。

## 使用低版本的gcc（使用docker） ##

由于书中第1章提到了使用的gcc版本是4.6.2，所以我们切换到gcc 4.x.x版本进行编译链接。又由于ubuntu20.04无法直接从apt源中安装gcc 4.x.x这些低版本的编译套件，所以我们使用docker容器来安装低版本的gcc，并在容器内进行编译，之后编译结果在拷贝到宿主机中即可。

### 安装docker ###

先更新以下系统：

> sudo apt-get update  
> sudo apt-get upgrade

之后直接从apt源中安装docker

> sudo apt-get install docker\*

之后设置为开机自启

> sudo systemctl enable docker

启动docker服务

> sudo systemctl start docker

现在我们可以使用docker去拉取镜像资源了，但是由于docker默认使用的是国外的镜像源，下载速度极其缓慢、非常感人，除非有超强毅力，否则请更换为国内的镜像源。

我们 阿里云控制台搜索容器镜像服务  
进入docker配置文件目录/etc/docker/，如果该目录下没有daemon.json文件，请新建一个，之后在文件中写入如下内容：

> \{  
> “registry-mirrors”: \[“https://docker.mirrors.ustc.edu.cn”\]  
> \}

之后重启docker：

> sudo systemctl daemon-reload  
> sudo systemctl restart docker

### 在docker容器中安装低版本gcc ###

> sudo docker pull gcc:4

之后我们查看安装的结果如下所示：

> macrofun@OSLab:~$ sudo docker images  
> \[sudo\] password for macrofun:  
> REPOSITORY   TAG   IMAGE ID        CREATED        SIZE  
> gcc                       4     1b3de68a7ff8    3 years ago     1.37GB

### 在当前目录下创建Dockerfile ###

Dockerfile文件的内容如下所示：

> FROM gcc:4  
> RUN ls  
> RUN mkdir -p /home/InDocker/OSLab/LoadElf/  
> COPY kernel.c /home/InDocker/OSLab/LoadElf/  
> WORKDIR /home/InDocker/OSLab/LoadElf/  
> RUN gcc -m32 -c -o kernel.o kernel.c  
> RUN ld -m elf\_i386 kernel.o -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel.elf  
> RUN xx

### 通过Dockerfile的方式创建自己的镜像 ###

> sudo docker build -f Dockerfile -t kernel\_docker\_test:v1 .

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 22]

### 将docker容器中的文件导出到宿主机 ###

之后我们就可以使用  
sudo docker ps -a  
查看本次所使用的容器id是多少，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 23]  
如上图所示，我们得到本次容器id是d4120a44541a，所以我们就可以使用如下命令将该容器中的编译结果拷贝到宿主机中，如下所示：

> macrofun@OSLab:~/OSLab/LoadElf$ sudo docker cp d4120a44541a:/home/InDocker/OSLab/LoadElf/kernel.elf .

![在这里插入图片描述][20210125004614395.jpg_pic_center]

## 读取低版本gcc编译生成的elf文件 ##

> macrofun@OSLab:~/OSLab/LoadElf$ file kernel.elf  
> kernel.elf: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped

使用readelf工具解析结果如下所示：

> readelf -e kernel.elf

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 24]

如上图所示，低版本gcc生成的elf文件，段的布局和书上一致。因此，之后我们就是用docker中的低版本gcc来编译后续所有的c文件。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221119/f292fa14c85c4e1089ac90de19e9025f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210118215718115.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021012317553575.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
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