【linux操作系统】ELF格式

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采用ELF格式的文件

ELF结构

可执行程序的加载

采用ELF格式的文件

可重定位文件（Relocatable File）：即xxx.o 文件。包含适合于与其他目标文件链接来创 建可执行文件或者共享目标文件的代码和数据。

可执行文件（Executable File）：即可执行程序。

共享目标文件（Shared Object File）：即 xxx.so文件。

内核转储(core dumps)：存放当前进程的执行上下文，用于dump信号触发。

ELF结构

ELF头(ELF header)：用于定位文件的其他部分。

程序头表(Program header table)：记录有效段(segment)和他们的属性。包括开始的位置，位移，长度。

节头表(Section header table)：记录节(section)的属性。节(Section)：记录各种数据，比如可执行代码，全局变量等。

ELF格式同时服务于两个完全不同的阶段（链接阶段+执行阶段），所以故意设计成两种视图。

从源代码到可执行程序的过程是这样的。

1.将源代码编译成.o文件，由编译器完成。

2.将.o文件和库链接，由链接器完成。这个过程通过ELF文件的链接视图将拥有相同属性的节合并（不绝对）成segment段。具体合并原则被记录在 了 ELF 的 程序头表(Program header table) 中。

3.内核根据 program header table 装载运行。

可执行程序的加载

创建一个进程，先创建内核中进程相关的数据结构，再加载ELF格式的二进制文件。

编译器只产生相对偏移 + 重定位需求；链接器才真正分配虚拟地址，并把它们固定（或相对固定）写进最终的 ELF 文件中。

可执行程序从磁盘上加载到物理内存中，每行代码都有自己的虚拟地址（ELF）和物理地址（物理内存）。没有加载就只有虚拟地址（ELF）。

cpu从哪开始执行？ELF的head中有一个Entry point address对应的是代码段的开始，cpu从此开始执行。cpu读到某个需要跳转的函数的虚拟地址后，将虚拟地址给MMU，MMU通过寄存器CR3查页表，就拿到了物理地址，便可以读取相应的内容。所以进cpu的都是虚拟地址，出来的是物理地址。

用户写源代码，编译器编译，这个过程会产生相对偏移的，编译完成有了ELF格式，链接器链接，链接完成有了真正的虚拟地址，形成可执行程序。ELF包括了某些权限相同的节组成的段还有什么代码段的开始（将来给cpu的）。此刻可执行程序在磁盘中。可执行程序要加载，先通过加载器到虚拟地址空间，填页表，按需分配物理内存，建立起映射关系，其中那个ELF程序头表就是给加载器看的吧。之后通过内核调度，给cpu第一条虚拟地址，通过页表的映射关系，找到物理地址进行读写。如果物理地址没有数据触发缺页中断，内核再次到磁盘读写数据到物理内存。碰到函数的调度，就需要将虚拟地址给MMU，MMU通过CR3查页表，转换成物理地址再次读写。

一张浅浅的流程图