UNIX/Linux可执行文件格式变迁:从a.out到ELF
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更新于2024-07-15
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本文将深入探讨UNIX/Linux平台上可执行文件格式的发展历程,从早期的a.out格式到COFF格式,再到更为先进的ELF文件格式。早期的a.out格式是UNIX系统的基础,但它随着操作系统和硬件的进步显得越来越不适应。a.out格式的主要局限在于其仅支持有限的段和对动态链接及C++程序的支持不足。
COFF格式在UNIX System VR3中引入,改进了a.out的结构,引入了节头表,使得文件能够包含更多类型的段,提高了文件的灵活性。然而,COFF在处理动态链接和C++程序时仍然存在问题。为解决这些问题,UNIX系统实验室开发了ELF(Executable and Linkable Format)文件格式,这是一个更为标准化的应用程序二进制接口,旨在取代a.out格式,提供更好的兼容性和性能。
ELF文件格式的关键特性包括多个可定位的段(如代码段、数据段、BSS段等),以及文件头部用于描述文件结构。它在Linux平台上的加载过程涉及以下几个步骤:
1. 内核首先读取ELF文件头部,确定可加载段并调用mmap()函数将内容映射到内存,利用现代操作系统和处理器的内存保护机制确保权限正确。
2. 内核识别出标记为PT_INTERP的段中的动态链接器名称,如/lib/ld-linux.so.2,并进行加载。
3. 在新进程的堆栈中设置标记-值对,指导动态链接器的操作。
4. 控制权交给动态链接器,它负责处理程序对外部共享库的依赖。
5. 动态链接器根据程序的需求,查找并加载所需的共享库,确保程序在运行时能够正确链接和初始化所有依赖项。
通过理解这些格式的变化和发展,开发者可以优化程序性能,提高代码的可移植性和维护性,同时对于安全领域的研究人员,如编写Shellcode时,也需要熟悉这些文件格式的细节,以便更好地利用和应对安全挑战。掌握不同可执行文件格式的原理对于理解和优化现代Linux系统至关重要。
2009-03-18 上传
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