程序員自我修養(yǎng)4:裝載過(guò)程

可執(zhí)行文件只有裝載到內(nèi)存以后才能被CPU執(zhí)行搞隐。

一驹愚、裝載的方式

頁(yè)映射:將內(nèi)存和磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)和指令按照頁(yè)為單位劃分,以后裝載和操作的單位就是頁(yè)劣纲。4kb

二逢捺、程序的裝載運(yùn)行步驟

  1. 創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的虛擬地址空間;(虛擬頁(yè)到物理頁(yè)的映射關(guān)系癞季,此時(shí)為空即可劫瞳,缺頁(yè)錯(cuò)誤時(shí)會(huì)自動(dòng)設(shè)置)
  2. 讀取可執(zhí)行文件頭,建立虛擬地址空間和可執(zhí)行文件的映射關(guān)系绷柒;
  3. 動(dòng)態(tài)鏈接的過(guò)程志于;
  4. 將CPU指令寄存器設(shè)置為可執(zhí)行文件的入口地址(ELF文件頭有存儲(chǔ)),啟動(dòng)運(yùn)行废睦;(這個(gè)入口是運(yùn)行庫(kù)的入口函數(shù))
  5. 入口函數(shù)對(duì)運(yùn)行庫(kù)和程序運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行初始化恨憎,包括堆、IO郊楣、線程憔恳、全局變量構(gòu)造等等;
  6. 入口函數(shù)完成初始化過(guò)程净蚤,調(diào)用main函數(shù)钥组,正式開(kāi)始執(zhí)行程序的主體部分;
  7. main函數(shù)運(yùn)行完畢今瀑,返回入口函數(shù)程梦,入口函數(shù)進(jìn)行清理工作:析構(gòu)、堆銷(xiāo)毀橘荠、關(guān)閉IO屿附,然后系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束進(jìn)程;

三哥童、進(jìn)程虛擬空間的分布

  1. ELF鏈接視圖和執(zhí)行視圖
    ELF可執(zhí)行文件引入了Segment的概念挺份,它是一個(gè)或多個(gè)相同屬性的section的合并,相當(dāng)于裝載時(shí)重新劃分了ELF的各個(gè)段贮懈;
    原因在于裝載時(shí)只關(guān)心讀寫(xiě)執(zhí)行的權(quán)限匀泊,以section的粒度來(lái)映射會(huì)存在內(nèi)存浪費(fèi)优训。所以將相同權(quán)限的section合并當(dāng)作一個(gè)Segment,例如.text和.init代碼段各聘;
  2. 堆和棧
    一個(gè)進(jìn)程中的堆和棧分別都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的VMA揣非。
    通過(guò)proc文件系統(tǒng)查看進(jìn)程的虛擬空間分布:
  1. 總結(jié)
    操作系統(tǒng)通過(guò)給進(jìn)程空間劃分出一個(gè)個(gè)VMA來(lái)管理進(jìn)程的虛擬空間,基本原則是將相同權(quán)限屬性的躲因、有相同映像文件的映射成一個(gè)VMA:

四早敬、動(dòng)態(tài)鏈接

  1. 靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)鏈接
    • 靜態(tài)鏈接的缺陷:磁盤(pán)和內(nèi)存空間浪費(fèi)、程序的更新部署麻煩大脉;
    • 動(dòng)態(tài)鏈接的方法:將模塊分割開(kāi)搞监,等到程序運(yùn)行時(shí)再進(jìn)行鏈接;
  2. 動(dòng)態(tài)鏈接的符號(hào)
    如果一個(gè)符號(hào)定義在動(dòng)態(tài)共享對(duì)象中箱靴,那么連接器就會(huì)將這個(gè)符號(hào)的引用標(biāo)記為宇哥動(dòng)態(tài)鏈接的符號(hào),不對(duì)它進(jìn)行地址重定位荷愕,留到裝載時(shí)再進(jìn)行衡怀;
    zhoumeng.2019@n224-024-082:~/dynamix$ readelf -s P1
    Symbol table '.dynsym' contains 13 entries:
     Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
     1: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab
     2: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND foobar
     3: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
     4: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
     5: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
     6: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable
     7: 0000000000000000     0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5 (2)
     8: 0000000000201030     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 _edata
     9: 0000000000201038     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 _end
    10: 0000000000201030     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 __bss_start
    11: 00000000000005f8     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init
    12: 0000000000000804     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   15 _fini
    
  3. 動(dòng)態(tài)鏈接的過(guò)程
    • 先啟動(dòng)動(dòng)態(tài)鏈接器本身;
    • 裝載所需要的所有共享對(duì)象安疗;
    • 重定位和初始化抛杨;
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