Spustitelný a propojitelný formát - Executable and Linkable Format - Wikipedia

ELF
Přípona názvu souboru
žádný, .axf, .zásobník, .Elf, .Ó, .prx, . obláček, .ko, .mod a .tak
Magické číslo0x7F 'E' 'L' 'F'
VyvinulUnix System Laboratories[1]:3
Typ formátuBinární, spustitelný, objekt, sdílená knihovna, skládka jádra
Kontejner proMnoho spustitelných binárních formátů
Soubor ELF má dva pohledy: záhlaví programu ukazuje segmenty používá se za běhu, zatímco v záhlaví sekce je uvedena sada sekce binárního souboru.

v výpočetní, Spustitelný a propojitelný formát (ELF, dříve pojmenovaný Extensible Linking Format), je běžný standard formát souboru pro spustitelný soubory, kód objektu, sdílené knihovny, a skládky jádra. Nejprve publikováno ve specifikaci pro binární rozhraní aplikace (ABI) z Unix verze operačního systému s názvem System V Release 4 (SVR4),[2] a později ve standardu nástroje rozhraní,[1] bylo rychle přijato mezi různými prodejci Unix systémy. V roce 1999 byl vybrán jako standardní formát binárního souboru pro Unix a Unixový systémy zapnuty x86 procesory podle 86otevření projekt.

Podle návrhu je formát ELF flexibilní, rozšiřitelný a napříč platformami. Například podporuje různé endiannesses a velikosti adres, takže to nevylučuje žádné konkrétní centrální procesorová jednotka (CPU) nebo architektura sady instrukcí. To umožnilo jeho přijetí mnoha různými operační systémy na mnoha různých hardwaru platformy.

Rozložení souboru

Každý soubor ELF je tvořen jednou hlavičkou ELF, následovanou daty souboru. Data mohou zahrnovat:

  • Tabulka záhlaví programu, popisující nula nebo více paměťové segmenty
  • Tabulka záhlaví sekcí popisující nula nebo více sekcí
  • Data označovaná položkami v tabulce záhlaví programu nebo tabulce záhlaví sekce
Struktura souboru ELF se zvýrazněnými položkami klíčů

Segmenty obsahují informace, které jsou potřebné pro doba běhu spuštění souboru, zatímco oddíly obsahují důležitá data pro propojení a přemístění. Žádný byte v celém souboru může být vlastněna nejvýše jednou sekcí a mohou se vyskytnout osiřelé bajty, které jsou u jakékoli části neznámé.

00000000 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|

00000010 02 00 3e 00 01 00 00 00 c5 48 40 00 00 00 00 00 |..> ...... H @ .....|

Příklad hexdump záhlaví souboru ELF[3]

Záhlaví souboru

Záhlaví ELF definuje, zda se má použít 32-bit nebo 64-bit adresy. Záhlaví obsahuje tři pole, která jsou ovlivněna tímto nastavením, a kompenzuje další pole, která za nimi následují. Záhlaví ELF je 52 nebo 64 bajtů dlouhé pro 32bitové a 64bitové binární soubory.

Záhlaví ELF[4]
OfsetVelikost (bajty)PoleÚčel
32-bit64-bit32-bit64-bit
0x004e_ident [EI_MAG0] přes e_ident [EI_MAG3]0x7F následován ELF(45 4c 46) v ASCII; tyto čtyři bajty tvoří magické číslo.
0x041e_ident [EI_CLASS]Tento bajt je nastaven na buď 1 nebo 2 znamená 32- nebo 64bitový formát.
0x051e_ident [EI_DATA]Tento bajt je nastaven na buď 1 nebo 2 znamenat malý nebo velký endianismus, resp. To ovlivňuje interpretaci vícebajtových polí počínaje offsetem 0x10.
0x061e_ident [EI_VERSION]Nastaven na 1 pro původní a aktuální verzi ELF.
0x071e_ident [EI_OSABI]Identifikuje cílový operační systém ABI.
HodnotaABI
0x00Systém V
0x01HP-UX
0x02NetBSD
0x03Linux
0x04GNU Hurd
0x06Solaris
0x07AIX
0x08IRIX
0x09FreeBSD
0x0ATru64
0x0BNovell Modesto
0x0COpenBSD
0x0DOpenVMS
0x0ENonStop jádro
0x0FAROS
0x10Fenix ​​OS
0x11CloudABI
0x12Stratus Technologies OpenVOS

Často je nastavena na 0 bez ohledu na cílovou platformu.[Citace je zapotřebí ]

0x081e_ident [EI_ABIVERSION]Dále specifikuje verzi ABI. Jeho interpretace závisí na cílovém ABI. Linuxové jádro (alespoň po 2.6) nemá žádnou definici,[5] pro staticky spojené spustitelné soubory je tedy ignorován. V takovém případě jsou offset a velikost EI_PAD 8.

glibc 2.12+ v případě e_ident [EI_OSABI] == 3 považuje toto pole za ABI verzi dynamický linker:[6] definuje seznam funkcí dynamického linkeru,[7] zachází e_ident [EI_ABIVERSION] jako úroveň funkcí požadovaná sdíleným objektem (spustitelná nebo dynamická knihovna) a odmítá ji načíst, pokud je požadována neznámá funkce, tj. e_ident [EI_ABIVERSION] je větší než největší známá funkce.[8]

0x097e_ident [EI_PAD]aktuálně nepoužívané, by měly být vyplněny nulami.
0x102e_typeUrčuje typ souboru objektu.
HodnotaTyp
0x00ET_NONE
0x01ET_REL
0x02ET_EXEC
0x03ET_DYN
0x04ET_CORE
0xFE00ET_LOOS
0xFEFFET_HIOS
0xFF00ET_LOPROC
0xFFFFET_HIPROC
0x122e_machineUrčuje cíl architektura sady instrukcí. Některé příklady jsou:
HodnotaJE
0x00Žádná konkrétní sada instrukcí
0x01AT&T WE 32100
0x02SPARC
0x03x86
0x04Motorola 68000 (M68k)
0x05Motorola 88000 (M88k)
0x06Intel MCU
0x07Intel 80860
0x08MIPS
0x09IBM_System / 370
0x0AMIPS RS3000 Little-endian
0x0B - 0x0DVyhrazeno pro budoucí použití
0x0EHewlett-Packard PA-RISC
0x0FVyhrazeno pro budoucí použití
0x13Intel 80960
0x14PowerPC
0x15PowerPC (64bitová)
0x16S390, včetně S390x
0x28PAŽE (až ARMv7 / Aarch32)
0x2ASuperH
0x32IA-64
0x3Eamd64
0x8CRodina TMS320C6000
0xB7ARM 64 bitů (ARMv8 / Aarch64)
0xF3RISC-V
0x101WDC 65C816
0x144e_verzeNastaven na 1 pro původní verzi ELF.
0x1848e_entryToto je adresa paměti Vstupní bod odkud se proces spustí. Toto pole je buď 32 nebo 64 bitů dlouhé v závislosti na formátu definovaném dříve.
0x1C0x2048e_phoffOdkazuje na začátek tabulky záhlaví programu. Obvykle následuje záhlaví souboru okamžitě, čímž se provede posun 0x34 nebo 0x40 pro 32bitové a 64bitové spustitelné soubory ELF.
0x200x2848e_shoffOdkazuje na začátek tabulky záhlaví sekce.
0x240x304e_flagsInterpretace tohoto pole závisí na cílové architektuře.
0x280x342e_ehsizeObsahuje velikost této hlavičky, obvykle 64 bajtů pro 64bitový formát a 52 bajtů pro 32bitový formát.
0x2A0x362e_phentsizeObsahuje velikost položky tabulky záhlaví programu.
0x2C0x382e_phnumObsahuje počet záznamů v tabulce záhlaví programu.
0x2E0x3A2e_shentsizeObsahuje velikost položky tabulky záhlaví sekce.
0x300x3C2e_shnumObsahuje počet položek v tabulce záhlaví sekce.
0x320x3E2e_shstrndxObsahuje index položky tabulky záhlaví sekce, která obsahuje názvy sekcí.
0x340x40Konec záhlaví ELF (velikost)

Záhlaví programu

Tabulka záhlaví programu říká systému, jak vytvořit obraz procesu. Najde se při offsetu souboru e_phoff, a skládá se z e_phnum položky, každý s velikostí e_phentsize. Uspořádání se mírně liší v 32-bit ELF vs. 64-bit ELF, protože p_flags jsou v jiném umístění struktury z důvodů zarovnání. Každá položka je strukturována jako:

Záhlaví programu[9]
OfsetVelikost (bajty)PoleÚčel
32-bit64-bit32-bit64-bit
0x004p_typeUrčuje typ segmentu.
HodnotanázevVýznam
0x00000000PT_NULLZáznam tabulky záhlaví programu nepoužíván
0x00000001PT_LOADNačtitelný segment
0x00000002PT_DYNAMICInformace o dynamickém propojení
0x00000003PT_INTERPInformace o tlumočníkovi
0x00000004PT_NOTEPomocné informace
0x00000005PT_SHLIBRezervováno
0x00000006PT_PHDRsegment obsahující samotnou tabulku záhlaví programu
0x00000007PT_TLSŠablona místního úložiště vlákna
0x60000000PT_LOOSviz. níže
0x6FFFFFFFPT_HIOS
0x70000000PT_LOPROC
0x7FFFFFFFPT_HIPROC

PT_LOOS na PT_HIOS (PT_LOPROC na PT_HIPROC) je inkluzivní vyhrazené rozsahy pro sémantiku specifickou pro operační systém (procesor).

0x044p_flagsPříznaky závislé na segmentu (pozice pro 64bitovou strukturu).
0x040x0848p_offsetOdsazení segmentu v obraze souboru.
0x080x1048p_vaddrVirtuální adresa segmentu v paměti.
0x0C0x1848p_paddrV systémech, kde je důležitá fyzická adresa, vyhrazeno pro fyzickou adresu segmentu.
0x100x2048p_fileszVelikost segmentu v obraze souboru v bajtech. Může být 0.
0x140x2848p_memszVelikost segmentu v paměti v bajtech. Může být 0.
0x184p_flagsPříznaky závislé na segmentu (pozice pro 32bitovou strukturu).
0x1C0x3048p_align0 a 1 neurčit žádné zarovnání. Jinak by měla být kladná, integrální síla 2, s p_vaddr rovnítko p_offset modul p_align.
0x200x38Konec záhlaví programu (velikost)

Záhlaví sekce

OfsetVelikost (bajty)PoleÚčel
32-bit64-bit32-bit64-bit
0x004sh_namePosun k řetězci v .ststab sekce, která představuje název této sekce.
0x044sh_typeUrčuje typ této hlavičky.
HodnotanázevVýznam
0x0SHT_NULLZáznam tabulky záhlaví sekce není použit
0x1SHT_PROGBITSProgramové data
0x2SHT_SYMTABTabulka symbolů
0x3SHT_STRTABŘetězcový stůl
0x4SHT_RELAPřemístění záznamů s dodatky
0x5SHT_HASHTabulka hash symbolů
0x6SHT_DYNAMICInformace o dynamickém propojení
0x7SHT_NOTEPoznámky
0x8SHT_NOBITSProgramový prostor bez dat (bss)
0x9SHT_RELPoložky přemístění, žádné dodatky
0x0ASHT_SHLIBRezervováno
0x0BSHT_DYNSYMTabulka symbolů dynamického linkeru
0x0ESHT_INIT_ARRAYPole konstruktorů
0x0FSHT_FINI_ARRAYPole destruktorů
0x10SHT_PREINIT_ARRAYPole předkonstruktorů
0x11SHT_GROUPSkupina sekcí
0x12SHT_SYMTAB_SHNDXIndexy rozšířené sekce
0x13SHT_NUMPočet definovaných typů.
0x60000000SHT_LOOSSpusťte specifické pro OS.
.........
0x0848sh_flagsIdentifikuje atributy sekce.
HodnotanázevVýznam
0x1SHF_WRITEZapisovatelný
0x2SHF_ALLOCZabírá paměť během provádění
0x4SHF_EXECINSTRSpustitelný
0x10SHF_MERGEMůže být sloučeno
0x20SHF_STRINGSObsahuje řetězce zakončené nulou
0x40SHF_INFO_LINK'sh_info' obsahuje SHT index
0x80SHF_LINK_ORDERPo sloučení zachovat pořadí
0x100SHF_OS_NONCONFORMINGJe vyžadováno nestandardní zpracování specifické pro OS
0x200SHF_GROUPSekce je členem skupiny
0x400SHF_TLSOddíl obsahuje místní data vlákna
0x0ff00000SHF_MASKOSSpecifické pro OS
0xf0000000SHF_MASKPROCSpecifické pro procesor
0x4000000SHF_ORDEREDZvláštní požadavek na objednávku (Solaris)
0x8000000SHF_EXCLUDESekce je vyloučena, pokud nebude odkazována nebo přidělena (Solaris)
0x0C0x1048sh_addrVirtuální adresa sekce v paměti, pro sekce, které jsou načteny.
0x100x1848sh_offsetOdsazení řezu v obraze souboru.
0x140x2048sh_sizeVelikost sekce v obraze souboru v bajtech. Může být 0.
0x180x284sh_linkObsahuje index sekce přidružené sekce. Toto pole se používá pro několik účelů, v závislosti na typu sekce.
0x1C0x2C4sh_infoObsahuje další informace o sekci. Toto pole se používá pro několik účelů, v závislosti na typu sekce.
0x200x3048sh_addralignObsahuje požadované zarovnání sekce. Toto pole musí být mocninou dvou.
0x240x3848sh_entsizeObsahuje velikost každé položky v bajtech pro oddíly, které obsahují položky pevné velikosti. Jinak toto pole obsahuje nulu.
0x280x40Konec záhlaví sekce (velikost)

Nástroje

Hlavní článek: GNU Binutils
  • sám sebe je binární nástroj Unix, který zobrazuje informace o jednom nebo více souborech ELF. A svobodný software implementaci zajišťuje GNU Binutils.
  • elfutils poskytuje alternativní nástroje GNU Binutils čistě pro Linux.[10]
  • elfdump je příkaz pro prohlížení informací ELF v souboru ELF, který je k dispozici v systémech Solaris a FreeBSD.
  • objdump poskytuje širokou škálu informací o souborech ELF a dalších formátech objektů. objdump používá Knihovna deskriptorů binárních souborů jako back-end pro strukturování dat ELF.
  • Unix soubor obslužný program může zobrazit některé informace o souborech ELF, včetně architektura sady instrukcí pro které je určen kód v přemístitelném, spustitelném nebo sdíleném souboru objektu, nebo na kterém je ELF skládka jádra byl vyroben.

Aplikace

Unixové systémy

Formát ELF nahradil starší spustitelné formáty v různých prostředích. Nahradil a.out a COFF formáty v Unixový operační systémy:

Přijetí mimo Unix

ELF také zaznamenal určité přijetí v operačních systémech jiných než Unix, například:

Herní konzole

Některé herní konzole také používají ELF:

PowerPC

Ostatní (operační) systémy běžící na PowerPC kteří používají ELF:

Mobilní telefony

Některé operační systémy pro mobilní telefony a mobilní zařízení používají ELF:

Některé telefony mohou spouštět soubory ELF pomocí a náplast to dodává montážní kód na hlavní firmware, což je funkce známá jako Balíček ELF v podzemí modding kultura. Formát souboru ELF se také používá s Atmel AVR (8 bitů), AVR32[21]a s Texas Instruments MSP430 architektury mikrokontrolérů. Některé implementace Otevřete firmware může také načíst soubory ELF, zejména Jablko implementace používaná téměř ve všech PowerPC stroje, které společnost vyráběla.

Specifikace

The Linux Standard Base (LSB) doplňuje některé z výše uvedených specifikací pro architektury, ve kterých je uvedena.[22] Například to je případ doplňku System V ABI, AMD64.[23][24]

86otevření

86otevření byl projekt k vytvoření konsensu o společném binární soubor formát pro Unix a Unixový operační systémy na společné Kompatibilní s PC x86 architektura, aby povzbudili vývojáře softwaru k přechodu na tuto architekturu.[25] Počáteční myšlenkou bylo standardizovat malou podmnožinu Spec 1170, předchůdce Single UNIX Specification a Knihovna GNU C (glibc) umožňující provoz nemodifikovaných binárních souborů v operačních systémech podobných systému x86 Unix. Projekt byl původně označen jako „Spec 150“.

Nakonec byl zvolen formát ELF, konkrétně Linuxová implementace ELF, poté, co se ukázalo, že je de facto Standard podporují všichni zúčastnění prodejci a operační systémy.

Skupina zahájila e-mailové diskuse v roce 1997 a poprvé se setkala společně na Provoz Santa Cruz kanceláře 22. srpna 1997.

Řídící výbor byl Marc Ewing Dion Johnson, Evan Leibovitch, Bruce Perens Andrew Roach, Bryan Wayne Sparks a Linus Torvalds. Ostatní lidé na projektu byli Keith Bostic Chuck Cranor, Michael Davidson, Chris G. Demetriou, Ulrich Drepper, Don Dugger, Steve Ginzburg, Jon „maddog“ Hall Ron Holt, Jordan Hubbard, Dave Jensen, Kean Johnston, Andrew Josey, Robert Lipe, Bela Lubkin, Tim Marsland, Greg Page, Ronald Joe Record, Tim Ruckle, Joel Silverstein, Chia-pi Tien a Erik Troan. Zastoupené operační systémy a společnosti byly BeOS, BSDI, FreeBSD, Intel, Linux, NetBSD, SCO a SunSoft.

Projekt postupoval a v polovině roku 1998 se SCO začalo vyvíjet lxrun, open-source vrstva kompatibility schopen spouštět binární soubory Linuxu OpenServer, UnixWare, a Solaris. SCO oznámila oficiální podporu lxrun na LinuxWorld v březnu 1999. Sun Microsystems začal oficiálně podporovat lxrun pro Solaris počátkem roku 1999,[26] a později přešel na integrovanou podporu binárního formátu Linuxu přes Kontejnery Solaris pro aplikace Linux.

Vzhledem k tomu, že BSD mají dlouho podporované binární soubory pro Linux (prostřednictvím a vrstva kompatibility ) a hlavní prodejci x86 Unixu, kteří přidali podporu pro tento formát, projekt rozhodl, že Linux ELF je formát zvolený průmyslovým odvětvím a „prohlásí [d] sám za rozpuštěný“ 25. července 1999.[27]

FatELF: univerzální binární soubory pro Linux

FatELF je rozšíření binárního formátu ELF, které přidává tlustá binárka schopnosti.[28] Je zaměřen na Linux a další Unixový operační systémy. Kromě abstrakce architektury CPU (pořadí bytů, velikost slova, procesor instrukční sada atd.), existuje potenciální výhoda abstrakce softwarové platformy, např. binární soubory, které podporují více jader ABI verze. Ke dni 25. dubna 2020„FatELF nebyl integrován do hlavního linuxového jádra.[29][30][31]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Standard rozhraní nástroje (TIS) Specifikace spustitelného a spojovacího formátu (ELF) Verze 1.2 (Květen 1995)
  2. ^ Binární rozhraní aplikace System V Vydání 4.1 (1997-03-18)
  3. ^ „Dostupné lexery - segmenty“. pygmenty.org.
  4. ^ „Záhlaví ELF“. Sco.com. Červenec 2000. Citováno 2014-02-07.
  5. ^ „LXR linux / include / linux / elf.h“. linux.no. Citováno 27. dubna 2015.
  6. ^ „oznámení glibc 2.12“.
  7. ^ "sourceware.org Git - glibc.git / blob - libc-abis".
  8. ^ "sourceware.org Git - glibc.git / blob - sysdeps / gnu / ldsodefs.h".
  9. ^ "Záhlaví programu". Sco.com. Červenec 2000. Citováno 2017-04-05.
  10. ^ „elfutils“. sourceware.org. Citováno 30. dubna 2017.
  11. ^ „Binární formáty“.
  12. ^ "MinixReleases - Minix Wiki". Wiki.minix3.org. Archivovány od originál dne 30. 3. 2013. Citováno 2014-01-19.
  13. ^ https://vmssoftware.com/pdfs/State_of_Port_20160906.pdf
  14. ^ „GCCSDK - RISC OS“. Riscos.info. 2012-04-22. Citováno 2014-01-19.
  15. ^ „Oznamování verze Windows 10 Insider Preview Build 14316“. Blog Windows Experience. 2016-04-06. Citováno 2016-04-10.
  16. ^ Foley, Mary Jo. „Pod kapotou subsystému Windows společnosti Microsoft pro Linux | ZDNet“. ZDNet. Citováno 2016-08-19.
  17. ^ „Průvodce programátora pro opatrovníky“ (PDF). Hewlett Packard Enterprise. Archivovány od originál (PDF) dne 2018-05-30. Citováno 2018-05-30. str. 44 archivováno z originál dne 2018-5-30
  18. ^ PlayStation Portable používá šifrované a přemístěné ELF: PSP
  19. ^ Formát spustitelného souboru OS Symbian
  20. ^ Rosen, Kenneth; Hostitel, Douglas; Klee, Rachel; Rosinski, Richard (2007). UNIX: Kompletní reference (2. vyd.). McGraw Hill Professional. str. 707. ISBN  9780071706988. Citováno 2017-06-08. Dynamicky propojené knihovny se také nazývají sdílené objekty (.so).
  21. ^ „Kapitola 4: Soubory objektů“, Binární rozhraní aplikace System V, 2009-10-26, e_machine
  22. ^ "Specifikace odkazované na LSB". linuxfoundation.org. Citováno 27. dubna 2015.
  23. ^ „Spustitelný a spojovací formát (ELF)“. linuxfoundation.org. Citováno 27. dubna 2015.
  24. ^ "Úvod". linuxfoundation.org. Citováno 27. dubna 2015.
  25. ^ Leibovitch, Evan (1997-12-23). „86Otevřené často kladené otázky“. Archivovány od originál dne 11.03.2007. Citováno 2007-06-06.
  26. ^ Record, Ronald (1998-05-21). „Bulletin on status of 86open at SCO“. Archivovány od originál dne 2008-12-08. Citováno 2008-05-06.
  27. ^ Leibovitch, Evan (1999-07-25). „The86open Project - Final Update“. Archivovány od originál dne 2007-02-27. Citováno 2007-05-06.
  28. ^ Gordon, Ryan. "specifikace fatelf v1". icculus.org. Citováno 2010-07-25.
  29. ^ Gordon, Ryan. „FatELF: Ukázalo se, že se mi nejistota líbila lépe“. icculus.org. Citováno 2010-07-13.
  30. ^ Holwerda, Thom (03.11.2009). „Ryan Gordon zastavuje projekt FatELF“. osnews.com. Citováno 2010-07-05.
  31. ^ Brockmeier, Joe (23. června 2010). „JÁ: Anatomie (údajného) selhání“. Linux Weekly News. Citováno 2011-02-06.

Další čtení

externí odkazy