ELF文件的加载

ELF文件的加载

linux 中用户态与内核态的联系是通过system call进行调用的。最近由于学习了不同的调式工具，以及解析elf文件的objdump，正好可以来熟练一下载入流程。

首先，我先介绍一下ELF文件格式：

#define EI_NIDENT 16
typedef struct{
    unsigned char e_ident[EI_NIDENT];    //目标文件标识信息
    Elf32_Half e_type;                             //目标文件类型
    Elf32_Half e_machine;                       //目标体系结构类型
    Elf32_Word e_version;                      //目标文件版本
    Elf32_Addr e_entry;                          //程序入口的虚拟地址,若没有，可为0
    Elf32_Off e_phoff;                            //程序头部表格（Program Header Table）的偏移量（按字节计算）,若没有，可为0
    Elf32_Off e_shoff;                            //节区头部表格（Section Header Table）的偏移量（按字节计算）,若没有，可为0
    Elf32_Word e_flags;                        //保存与文件相关的，特定于处理器的标志。标志名称采用 EF_machine_flag的格式。
    Elf32_Half e_ehsize;                        //ELF 头部的大小（以字节计算）。
    Elf32_Half e_phentsize;                   //程序头部表格的表项大小（按字节计算）。
    Elf32_Half e_phnum;                      //程序头部表格的表项数目。可以为 0。
    Elf32_Half e_shentsize;                  //节区头部表格的表项大小（按字节计算）。
    Elf32_Half e_shnum;      //节区头部表格的表项数目。可以为 0。
    Elf32_Half e_shstrndx;  //节区头部表格中与节区名称字符串表相关的表项的索引。如果文件没有节区名称字符串表，此参数可以为 SHN_UNDEF。
}Elf32_Ehdr;

我们先用一个最简单的hello world来说明elf文件载入流程。

gcc在编译时，所有程序的链接都是动态链接的，也就是说需要解释器。由此可见，我们的Hello World程序在被内核加载到内存，内核跳到用户空间后并不是执行Hello World的，而是先把控制权交到用户空间的解释器，由解释器加载运行用户程序所需要的动态库（Hello World需要libc），然后控制权才会转移到用户程序。

首先我们要知道glic就是一个kernel 与 app 的交流窗口，ld_linux_so是一个动态装入器（linked dynamic）

当我们call PLT表时，就是动态调用so文件，其实也可以称为重定向。printf函数的调用已经换成了puts函数。其中的call指令就是调用puts函数。但从上面的代码可以看出，它调用的是puts@plt这个标号，它代表什么意思呢？在进一步说明符号的动态解析过程以前，需要先了解两个概念，一个是global offset table就是GOT表，一个是procedure linkage table（PLT）。

首先 我们先反汇编这个elf文件

Disassembly of section .plt:
 
0000000000400400 <puts@plt-0x10>:
  400400:   ff 35 02 0c 20 00       pushq  0x200c02(%rip)        # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>
  400406:   ff 25 04 0c 20 00       jmpq   *0x200c04(%rip)        # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>
  40040c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)
 
0000000000400410 <puts@plt>:
  400410:   ff 25 02 0c 20 00       jmpq   *0x200c02(%rip)        # 601018 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
  400416:   68 00 00 00 00          pushq  $0x0
  40041b:   e9 e0 ff ff ff          jmpq   400400 <_init+0x20>
 
0000000000400420 <__libc_start_main@plt>:
  400420:   ff 25 fa 0b 20 00       jmpq   *0x200bfa(%rip)        # 601020 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>
  400426:   68 01 00 00 00          pushq  $0x1
  40042b:   e9 d0 ff ff ff          jmpq   400400 <_init+0x20>
 
0000000000400430 <__gmon_start__@plt>:
  400430:   ff 25 f2 0b 20 00       jmpq   *0x200bf2(%rip)        # 601028 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x28>
  400436:   68 02 00 00 00          pushq  $0x2
  40043b:   e9 c0 ff ff ff          jmpq   400400 <_init+0x20>