1）版本：V6.3-rc7,x862）elf文件加載源碼：fs/binfmt_elf.c
二、Linux可執(zhí)行文件注冊Linux支持多種不同格式的可執(zhí)行程序，這些可執(zhí)行 程序的加載方式由linux\binfmts.h文件中的linux_binfmt結(jié)構(gòu)體進(jìn)行定義：
(資料圖片僅供參考)
struct linux_binfmt { struct list_head lh; struct module *module; int (*load_binary)(struct linux_binprm *); int (*load_shlib)(struct file *);#ifdef CONFIG_COREDUMP int (*core_dump)(struct coredump_params *cprm); unsigned long min_coredump; /* minimal dump size */#endif} __randomize_layout;
結(jié)構(gòu)體定義了可執(zhí)行程序的3中不同的加載模式：
加載模式 | 備注 |
load_binary | 讀取可執(zhí)行文件內(nèi)容并加載當(dāng)前進(jìn)程建立新的執(zhí)行環(huán)境 |
load_shlib | 動態(tài)加載共享庫到已有進(jìn)程 |
core_dump | 存放當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行上下文到core文件中 |
每一種系統(tǒng)支持的可執(zhí)行文件都對應(yīng)一個linux_binfmt對象，統(tǒng)一注冊在一個鏈表中，通過register_binfmt和unregister_binfmt函數(shù)編輯鏈表。在執(zhí)行可執(zhí)行程序時，內(nèi)核通過list_for_each_enrty遍歷鏈表中注冊的linux_binfmt對象，使用正確的加載方式進(jìn)行加載。elf文件的linux_binfmt對象結(jié)構(gòu)如下，該結(jié)構(gòu)體定義了elf文件由load_elf_binary函數(shù)加載：
static struct linux_binfmt elf_format = { .module = THIS_MODULE, .load_binary = load_elf_binary, .load_shlib = load_elf_library,#ifdef CONFIG_COREDUMP .core_dump = elf_core_dump, .min_coredump = ELF_EXEC_PAGESIZE,#endif};三、load_elf_binary函數(shù)分析1、文件格式校驗
struct elfhdr *elf_ex = (struct elfhdr *)bprm->buf; retval = -ENOEXEC;/* First of all, some simple consistency checks */if (memcmp(elf_ex->e_ident, ELFMAG, SELFMAG) != 0) goto out; if (elf_ex->e_type != ET_EXEC && elf_ex->e_type != ET_DYN) goto out; if (!elf_check_arch(elf_ex)) goto out; if (elf_check_fdpic(elf_ex)) goto out; if (!bprm->file->f_op->mmap) goto out;
程序首先讀取了e_ident中的魔數(shù)并進(jìn)行了校驗，elf_ident是ELF文件最頭部的一個長度為16字節(jié)的數(shù)組，不區(qū)分架構(gòu)和系統(tǒng)位數(shù)。e_ident起始的4個字節(jié)固定為\0x7fELF，通過校驗該位可以確定是否為elf文件。然后識別文件是否為可執(zhí)行文件或動態(tài)鏈接文件，ELF文件當(dāng)前主要有4種格式，分別為可重定位文件(ET_REL)、可執(zhí)行文件(ET_EXEC)、共享目標(biāo)文件(ET_DYN)和core文件(ET_CORE)。load_elf_binary函數(shù)只負(fù)責(zé)解析exec和dyn文件。最后還解析了文件依賴的系統(tǒng)架構(gòu)等必要項。
2、讀取程序頭static struct elf_phdr *load_elf_phdrs(const struct elfhdr *elf_ex, struct file *elf_file){ struct elf_phdr *elf_phdata = NULL; int retval = -1; unsigned int size; /* * If the size of this structure has changed, then punt, since * we will be doing the wrong thing. */ if (elf_ex->e_phentsize != sizeof(struct elf_phdr)) goto out; /* Sanity check the number of program headers... */ /* ...and their total size. */ size = sizeof(struct elf_phdr) * elf_ex->e_phnum; if (size == 0 || size > 65536 || size > ELF_MIN_ALIGN) goto out; elf_phdata = kmalloc(size, GFP_KERNEL); if (!elf_phdata) goto out; /* Read in the program headers */ retval = elf_read(elf_file, elf_phdata, size, elf_ex->e_phoff); out: if (retval) { kfree(elf_phdata); elf_phdata = NULL; } return elf_phdata;}
程序頭是描述與程序執(zhí)行直接相關(guān)的目標(biāo)文件結(jié)構(gòu)信息，用于在文件中定位各個段的映像，同時包含其他一些用來為程序創(chuàng)建進(jìn)程映像所必須的信息。
3、讀取解釋器段elf_ppnt = elf_phdata; for (i = 0; i < elf_ex->e_phnum; i++, elf_ppnt++) { char *elf_interpreter; if (elf_ppnt->p_type == PT_GNU_PROPERTY) { elf_property_phdata = elf_ppnt; continue; } if (elf_ppnt->p_type != PT_INTERP) continue; /* * This is the program interpreter used for shared libraries - * for now assume that this is an a.out format binary. */ retval = -ENOEXEC; if (elf_ppnt->p_filesz > PATH_MAX || elf_ppnt->p_filesz < 2) goto out_free_ph; retval = -ENOMEM; elf_interpreter = kmalloc(elf_ppnt->p_filesz, GFP_KERNEL); if (!elf_interpreter) goto out_free_ph; retval = elf_read(bprm->file, elf_interpreter, elf_ppnt->p_filesz, elf_ppnt->p_offset); if (retval < 0) goto out_free_interp; /* make sure path is NULL terminated */ retval = -ENOEXEC; if (elf_interpreter[elf_ppnt->p_filesz - 1] != "\0") goto out_free_interp; interpreter = open_exec(elf_interpreter); kfree(elf_interpreter); retval = PTR_ERR(interpreter); if (IS_ERR(interpreter)) goto out_free_ph; /* * If the binary is not readable then enforce mm->dumpable = 0 * regardless of the interpreter"s permissions. */ would_dump(bprm, interpreter); interp_elf_ex = kmalloc(sizeof(*interp_elf_ex), GFP_KERNEL); if (!interp_elf_ex) { retval = -ENOMEM; goto out_free_file; } /* Get the exec headers */ retval = elf_read(interpreter, interp_elf_ex, sizeof(*interp_elf_ex), 0); if (retval < 0) goto out_free_dentry; break; out_free_interp: kfree(elf_interpreter); goto out_free_ph; }
如果程序需要動態(tài)鏈接，則需要加載解釋器段(PT_INTERP)，程序遍歷所有的程序頭，識別到解釋器段后，讀取該段的內(nèi)容。解釋器段實際上是標(biāo)明解釋器程序文件路徑的字符串，內(nèi)核根據(jù)字符串指向的文件，使用open_exec函數(shù)打開解釋器。
4、?？蓤?zhí)行屬性及其他定制信息獲取elf_ppnt = elf_phdata; for (i = 0; i < elf_ex->e_phnum; i++, elf_ppnt++) switch (elf_ppnt->p_type) { case PT_GNU_STACK: if (elf_ppnt->p_flags & PF_X) executable_stack = EXSTACK_ENABLE_X; else executable_stack = EXSTACK_DISABLE_X; break; case PT_LOPROC ... PT_HIPROC: retval = arch_elf_pt_proc(elf_ex, elf_ppnt, bprm->file, false, &arch_state); if (retval) goto out_free_dentry; break; }
同樣通過for循環(huán)遍歷，如果識別到棧屬性段(PT_GNU_STACK)，根據(jù)程序頭中的p_flags標(biāo)志位判定棧的可執(zhí)行屬性。如果識別到處理器專用語義段(PT_LOPROC至PT_HIPROC之間)，則調(diào)用arch_elf_pt_proc函數(shù)完成相應(yīng)的配置。
5、讀取解釋器if (interpreter) { retval = -ELIBBAD; /* Not an ELF interpreter */ if (memcmp(interp_elf_ex->e_ident, ELFMAG, SELFMAG) != 0) goto out_free_dentry; /* Verify the interpreter has a valid arch */ if (!elf_check_arch(interp_elf_ex) || elf_check_fdpic(interp_elf_ex)) goto out_free_dentry; /* Load the interpreter program headers */ interp_elf_phdata = load_elf_phdrs(interp_elf_ex, interpreter); if (!interp_elf_phdata) goto out_free_dentry;
解釋器也是一個elf文件，這里讀取解釋器以便于后續(xù)操作
6、加載程序段for(i = 0, elf_ppnt = elf_phdata; i < elf_ex->e_phnum; i++, elf_ppnt++) { int elf_prot, elf_flags; unsigned long k, vaddr; unsigned long total_size = 0; unsigned long alignment; if (elf_ppnt->p_type != PT_LOAD) continue;
加載所有類型為PT_LOAD的段，當(dāng)處理第1個PT_LOAD段時，如果文件為dyn類型，還需要對其進(jìn)行地址隨機(jī)化。隨機(jī)化時還需要區(qū)分解釋器或者其他普通so文件，對于解釋器，為避免程序發(fā)生沖突，程序固定從ELF_ET_DYN_BASE開始計算偏移進(jìn)行加載。
if (!first_pt_load) { elf_flags |= MAP_FIXED;} else if (elf_ex->e_type == ET_EXEC) { elf_flags |= MAP_FIXED_NOREPLACE;} else if (elf_ex->e_type == ET_DYN) { if (interpreter) { load_bias = ELF_ET_DYN_BASE; if (current->flags & PF_RANDOMIZE) load_bias += arch_mmap_rnd(); alignment = maximum_alignment(elf_phdata, elf_ex->e_phnum); if (alignment) load_bias &= ~(alignment - 1); elf_flags |= MAP_FIXED_NOREPLACE; } else load_bias = 0; load_bias = ELF_PAGESTART(load_bias - vaddr); total_size = total_mapping_size(elf_phdata, elf_ex->e_phnum); if (!total_size) { retval = -EINVAL; goto out_free_dentry; }}
一切就緒后，通過elf_map函數(shù)建立用戶空間虛擬地址空間與目標(biāo)映像文件中段的映射
error = elf_map(bprm->file, load_bias + vaddr, elf_ppnt, elf_prot, elf_flags, total_size);7、裝載程序入口地址
if (interpreter) { elf_entry = load_elf_interp(interp_elf_ex, interpreter, load_bias, interp_elf_phdata, &arch_state); if (!IS_ERR_VALUE(elf_entry)) { /* * load_elf_interp() returns relocation * adjustment */ interp_load_addr = elf_entry; elf_entry += interp_elf_ex->e_entry; } if (BAD_ADDR(elf_entry)) { retval = IS_ERR_VALUE(elf_entry) ? (int)elf_entry : -EINVAL; goto out_free_dentry; } reloc_func_desc = interp_load_addr; allow_write_access(interpreter); fput(interpreter); kfree(interp_elf_ex); kfree(interp_elf_phdata); } else { elf_entry = e_entry; if (BAD_ADDR(elf_entry)) { retval = -EINVAL; goto out_free_dentry; } }
對于需要解釋器的程序，需要先通過load_elf_interp函數(shù)裝入解釋器的映像，并將程序入口點設(shè)置為解釋器的入口地址，對于不需要解釋器的文件，直接讀取elf_header中的入口點虛擬地址即可。
8、添加參數(shù)和環(huán)境變量等配置信息retval = create_elf_tables(bprm, elf_ex, interp_load_addr, e_entry, phdr_addr);if (retval < 0) goto out; mm = current->mm;mm->end_code = end_code;mm->start_code = start_code;mm->start_data = start_data;
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