Linux内核分析作业7：Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

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1、可执行文件的格式

在 Linux 平台下主要有以下三种可执行文件格式：

1、a.out（assembler and link editor output 汇编器和链接编辑器的输出）

2、COFF（Common Object File Format 通用对象文件格式）

3、ELF（Executable and Linking Format 可执行和链接格式）。

在本课程中，主要介绍的是ELF文件。ELF 文件又分为三种类型：共享目标文件（库文件，后缀为.so）、可执行文件、可重定位文件（目标文件，后缀为.o）。

2、可执行文件的创建过程

从 C/C++ 源文件生成一个可被系统加载和启动的可执行文件，需要经过预处理、编译和链接这几个过程。

预处理：把include 的文件包含进来，进行宏替换等。

编译：编译器将预处理文件编译成汇编代码；汇编器将汇编代码编译成目标代码

链接：将目标代码链接为可执行文件。根据链接方式的不同，可分为静态链接与动态链接。动态链接又可分为可执行程序装载时动态链接与运行时动态链接。

3、可执行文件（ELF文件）的装载与启动过程

一个可执行文件是由 shell 程序启动的。在 shell 环境下，用户输入可执行程序名及其参数后，shell 程序会调用 execve 将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数。通过以下层层调用，最终完成可执行程序的启动过程：

do_execve-->do_execve_common-->exec_binprm-->search_binary_handler-->load_elf_binary-->start_thread

在实验楼虚拟机下，键入以下指令更新 MenuOS

cd LinuxKernel

rm menu -rf

git config --global user.name "Scott Chacon"

git config --global user.mail "schacon@gmail.com"

git clone https://github.com/mengning/menu.git

cd menu

mv test_exec.c test.c

make rootfs

待 MenuOS 系统完毕，在 MenuOS 中运行 help 指令与 exec 指令

按“Ctrl +C", 让 gdb 处于 gdb 命令行模式，设置断点

在 MenuOS 命令行执行 exec 指令，gdb 自动捕捉到 1＃断点。

总结：

首先创建新进程，然后新进程调用execve()系统调用执行指定的ELF文件，之后再调用内核的入口函数sys_execve()，sys_execve()服务例程修改当前进程的执行上下文；以上系统调用终止后，新进程开始执行放在可执行文件中的代码，也就是执行在当前目录下显示文件的功能。当ELF被load_elf_binary()装载完成后，函数返回至do_execve()，再返回至sys_execve()。ELF可执行文件的入口点取决于程序的链接方式，对于静态链接的可执行文件，，elf_entry就是指向可执行文件里边规定的那个头部，即main函数对应的位置，若这个可执行文件是需要依赖其它动态链接库的话，则elf_entry就是指向动态链接器的起点。

李海空原创作品转载注明出《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000