2020-2021-1 20199311《Linux内核原理与分析》第八周作业

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作业信息

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<2020-2021-1Linux内核原理与分析第八周作业>
这个作业的目标
Linux内核如何装载和启动一个可执行程序
作业正文
https://www.cnblogs.com/dkkk7/p/14049862.html

作业正文

一、实验七 Linux内核如何装载和启动一个可执行程序

1.实验过程

输入如下命令,将exec命令添加进MenuOs中:

cd ~/LinuxKernel
rm menu -rf
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu 
mv test_exec.c test.c
make rootfs  

exec命令调用结果如图:

使用qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S命令冻结内核,使用gdb进行调试,在sys_execve、load_elf_binary和start_thread处设置断点:

单步执行:

退出调试后,查看elf文件头:

2.实验分析

ELF文件:ELF(Excutable and Linking Format)是一个文件格式的标准。通过readelf-h hello查看可执行文件hello的头部(-a查看全部信息,-h只查看头部信息),头部里面注明了目标文件类型ELF32。
ELF文件的三种类型:

  • 可重定位文件:属于中间文件,需要继续处理。由编译器和汇编器创建。一个源代码会生成一个可重定位文件。用来和其他目标文件一起来创建一个可执行文件、静态库文件或者共享目标文件。可重定位文件后缀为.o ,最后所有.o文件会链接为一个文件。
  • 可执行文件:由多个可重定位文件结合生成,完成了所有重定位工作和符号解析的文件。文件中保存着一个用来执行的程序。
  • 共享目标文件:共享库,是指被可执行文件或其他库文件使用的目标文件。其后缀为.so

ELF文件的作用:ELF文件参与程序链接(建立一个程序)和程序的执行(运行一个文件)。

  • 如果用于编译和链接(可重定位文件),则编译器和链接器将把elf文件看作是节头表描述的节的集合,程序头表可选。
  • 如果用于加载执行(可执行文件),则加载器则将把elf文件看作是程序头表描述的段的集合,一个段可能包含多个节,节头表可选。
  • 如果是共享文件,则两者都含有。

二、Linux知识学习

系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程,但进程的PID保持不变。因此,可以这样认为,exec系统调用并没有创建新的进程,只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段,数据段,堆栈段被新的进程所代替。
一个进程主要包括以下几个方面的内容:
(1)一个可以执行的程序
(2)与进程相关联的全部数据(包括变量,内存,缓冲区)
(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)
执行exec系统调用,一般都是这样,用fork()函数新建立一个进程,然后让进程去执行exec调用。我们知道,在fork()建立新进程之后,父进各与子进程共享代码段,但数据空间是分开的,但父进程会把自己数据空间的内容copy到子进程中去,还有上下文也会copy到子进程中去。而为了提高效率,采用一种写时copy的策略,即创建子进程的时候,并不copy父进程的地址空间,父子进程拥有共同的地址空间,只有当子进程需要写入数据时(如向缓冲区写入数据),这时候会复制地址空间,复制缓冲区到子进程中去。从而父子进程拥有独立的地址空间。而对于fork()之后执行exec后,这种策略能够很好的提高效率,如果一开始就copy,那么exec之后,子进程的数据会被放弃,被新的进程所代替。

posted @ 2020-11-27 19:18  dkkk7  阅读(50)  评论(0编辑  收藏  举报