我正在写一个ELF加载器，并研究ELF格式。我有一个简单的hello world二进制文件，我在Fedora 38中使用Clang 16创建的，它工作正常，我没有编译\链接任何特定的选项（clang hello.c -o hello）。我用readelf检查了程序头，发现有些东西与我对LOAD和DYNAMIC头的理解不一致。
举例来说：
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr
FileSiz MemSiz Flags Align
…
LOAD 0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
0x00000000000004f0 0x00000000000004f0 R 0x1000
LOAD 0x0000000000001000 0x0000000000401000 0x0000000000401000
0x000000000000016d 0x000000000000016d R E 0x1000
LOAD 0x0000000000002000 0x0000000000402000 0x0000000000402000
0x00000000000000dc 0x00000000000000dc R 0x1000
LOAD 0x0000000000002df8 0x0000000000403df8 0x0000000000403df8
0x0000000000000214 0x0000000000000218 RW 0x1000
DYNAMIC 0x0000000000002e08 0x0000000000403e08 0x0000000000403e08
0x00000000000001d0 0x00000000000001d0 RW 0x8字符串
有两个问题我无法理解。请注意前三个LOAD头如何对齐虚拟地址，这对我来说很有意义。但最后一个LOAD信头和DYNAMIC信头重叠且未对齐。可执行文件在Linux中加载得很好，但Linux似乎也在考虑这一点。下面是/proc/<pid>/maps：
00400000-00401000 r--p 00000000 00:23 16905823 /path/to/hello
00401000-00402000 r-xp 00001000 00:23 16905823 /path/to/hello
00402000-00403000 r--p 00002000 00:23 16905823 /path/to/hello
00403000-00404000 r--p 00002000 00:23 16905823 /path/to/hello
00404000-00405000 rw-p 00003000 00:23 16905823 /path/to/hello型
所以我有几个问题：
- 为什么我的连接器会产生未对齐的片段？依靠操作系统来修复对齐似乎是个坏主意。
- 为什么我的连接器会产生重叠的区段？同样，依靠操作系统来解决这个问题似乎是个坏主意。
- 是否有Linux实现的特定约定、标准或算法来纠正这一点？感觉这里有一些没有记录的行为，或者是我找不到的有记录的行为。
1条答案
按热度按时间cygmwpex1#
为什么我的连接器会产生未对齐的片段？
它没有。要求是应该可以直接
mmapLOAD段，为此，以下 * 必须 * 为真：p_vaddr % pagesize == p_offset % pagesize。对于输出中的所有LOAD段都是如此。为什么我的连接器会产生重叠的区段？
这没有什么问题--相同的文件内容将在内存中出现两次。
另一种方法是在文件中插入一个大洞，浪费磁盘空间。
参见this answer。
是否有Linux实现的特定约定、标准或算法来纠正这一点？
无需纠正。仔细阅读man mmap。
由于
offset必须是页对齐的，因此动态加载器将 bothp_vaddr和p_offset向下舍入为页对齐，并使用两者的页对齐值执行mmap(..., MAP_FIXED, ...)。这“覆盖”了一点数据，但保证代码或数据最终精确地到达它所链接的地址。更新：
为什么链接器不总是将p_offset和p_vaddr设置为运行时使用的实际值
一般情况下，这是不这样做的，因为静态链接器在运行时不知道页面大小。在
x86_64上，pagesize可以是4KiB、2 MiB或1GiB。然而，这个特定的二进制文件是用
0x1000（4KiB）对齐链接的，所以（静态）链接器 * 可以 * 将.p_vaddar和.p_offset设置为它们的四舍五入值（并将.p_memsize向上调整以补偿）。静态链接器中的代码对对齐和页面大小是不可知的，所以它没有将4KiB视为特殊的（完全合理的方法）。