Sistem panggilan apa yang digunakan untuk memuat pustaka di Linux?

Dalam straceoutput, jalur ke perpustakaan yang dapat dieksekusi panggilan dalam panggilan ke open(). Apakah ini panggilan sistem yang digunakan oleh executable yang terhubung secara dinamis? Bagaimana dengan dlopen()? open()bukan panggilan saya kira akan berperan dalam pelaksanaan program.

dlopenbukan panggilan sistem, ini adalah fungsi perpustakaan di perpustakaan libdl . Hanya panggilan sistem yang muncul di strace.

Di Linux dan di banyak platform lain (terutama yang menggunakan format ELF untuk executable), dlopendilaksanakan dengan membuka perpustakaan target dengan open()dan memetakannya ke dalam memori mmap(). mmap()benar-benar bagian penting di sini, itu yang menggabungkan perpustakaan ke dalam ruang alamat proses, sehingga CPU dapat mengeksekusi kodenya. Tetapi Anda harus open()file sebelum Anda bisa mmap()!

dlopen tidak ada hubungannya dengan perpustakaan bersama seperti yang Anda pikirkan. Ada dua metode memuat objek yang dibagikan:

1. Anda memberi tahu penghubung waktu kompilasi (ld, meskipun biasanya itu dipanggil melalui kompiler) bahwa Anda ingin menggunakan fungsi dari pustaka bersama tertentu. Dengan pendekatan ini, Anda harus tahu apa nama perpustakaan akan ketika linker waktu kompilasi dijalankan, tetapi Anda dapat memanggil fungsi perpustakaan seolah-olah mereka secara statis terhubung ke program Anda. Ketika aplikasi dijalankan, penghubung dinamis, run-time (ld.so) akan dipanggil tepat sebelum mainfungsi dipanggil, dan mengatur ruang proses aplikasi sehingga aplikasi akan menemukan fungsi perpustakaan. Ini melibatkan open()ing, yang kemudian mmap(), diikuti dengan mengatur beberapa tabel pencarian.
2. Anda memberi tahu tautan waktu kompilasi yang ingin Anda tautkan libdl, dari mana Anda kemudian (menggunakan metode pertama) dapat memanggil dlopen()dandlsym()fungsi. Dengan dlopen Anda mendapatkan pegangan ke perpustakaan, yang kemudian dapat Anda gunakan dengan dlsym untuk menerima pointer fungsi ke fungsi tertentu. Metode ini jauh lebih rumit untuk programmer daripada metode pertama (karena Anda harus melakukan setup secara manual, daripada memiliki linker melakukannya secara otomatis untuk Anda), dan juga lebih rapuh (karena Anda tidak mendapatkan kompilasi -pengecekan waktu bahwa Anda memanggil fungsi dengan tipe argumen yang benar seperti yang Anda dapatkan di metode pertama), tetapi keuntungannya adalah Anda dapat memutuskan objek yang dibagikan untuk dimuat saat runtime (atau bahkan apakah akan memuatnya sama sekali), membuat antarmuka ini dimaksudkan untuk fungsionalitas jenis plugin. Akhirnya, antarmuka dlopen juga kurang portabel daripada cara lain, karena mekanismenya bergantung pada implementasi yang tepat dari dynamic linker (karenanya libtool'slibltdl, yang mencoba untuk menghilangkan perbedaan ini).

Saat ini, sebagian besar sistem operasi menggunakan metode untuk perpustakaan bersama yang diperkenalkan pada akhir 1987 oleh SunOS-4.0. Metode ini didasarkan pada pemetaan memori melalui mmap ().

Mengingat fakta bahwa pada awal 1990-an, Sun bahkan menyumbangkan kode lama berbasis a.out (Solaris pada waktu itu sudah berbasis ELF) kepada orang-orang FreeBSD dan bahwa kode ini kemudian diserahkan ke banyak sistem lain (termasuk Linux) , Anda mungkin mengerti mengapa tidak ada perbedaan besar antara platform.

ltrace -Sanalisis contoh minimal menunjukkan bahwa mmapdigunakan dalam glibc 2.23

Di glibc 2.23, Ubuntu 16.04, berjalan latrace -Spada program minimal yang digunakan dlopendengan:

ltrace -S ./dlopen.out

menunjukkan:

dlopen("libcirosantilli_ab.so", 1 <unfinished ...>
SYS_open("./x86_64/libcirosantilli_ab.so", 524288, 06267650550)      = -2
SYS_open("./libcirosantilli_ab.so", 524288, 06267650550)             = 3
SYS_read(3, "\177ELF\002\001\001", 832)                              = 832
SYS_brk(0)                                                           = 0x244c000
SYS_brk(0x246d000)                                                   = 0x246d000
SYS_fstat(3, 0x7fff42f9ce30)                                         = 0
SYS_getcwd("/home/ciro/bak/git/cpp-cheat"..., 128)                   = 54
SYS_mmap(0, 0x201028, 5, 2050)                                       = 0x7f1c323fe000
SYS_mprotect(0x7f1c323ff000, 2093056, 0)                             = 0
SYS_mmap(0x7f1c325fe000, 8192, 3, 2066)                              = 0x7f1c325fe000
SYS_close(3)                                                         = 0
SYS_mprotect(0x7f1c325fe000, 4096, 1)                                = 0

jadi kami segera melihat bahwa dlopenpanggilan open+ mmap.

Alat luar biasa ini ltracemelacak panggilan perpustakaan dan panggilan sistem, dan karenanya sempurna untuk memeriksa apa yang terjadi dalam kasus ini.

Analisis yang lebih dekat menunjukkan bahwa openmengembalikan deskriptor file 3(yang berikutnya gratis setelah stdin, out dan err).

readkemudian menggunakan file descriptor itu, tetapi TODO mengapa mmapargumen dibatasi hingga empat, dan kita tidak bisa melihat mana fd digunakan di sana karena itu adalah argumen ke-5 . stracemenegaskan seperti yang diharapkan itu 3adalah satu, dan tatanan alam semesta dipulihkan.

Jiwa yang berani juga dapat menjelajah ke kode glibc, tetapi saya tidak dapat menemukan mmapsetelah grep cepat dan saya malas.

Diuji dengan contoh minimal ini dengan membuat boilerplate di GitHub .

stracelaporan panggilan sistem (yaitu fungsi yang diimplementasikan langsung oleh kernel). Pustaka dinamis bukan fungsi kernel; dlopenadalah bagian dari pustaka C, bukan kernel. Pelaksanaan dlopenpanggilan akan open(yang merupakan panggilan sistem) untuk membuka file perpustakaan sehingga dapat dibaca.