ldd 以及 ld-linux.so.2

最近跟编译工具干上了，可能是问题积累集中爆发的结果。

今天对 ld-linux.so.x 有很大兴趣，想对它多些了解，遂百度之。发现了指令 ldd。

关于 ldd

其实 ldd 是一个脚本，并不是一个二进制文件。

它的原理很简单：当环境变量 LD_TRACE_LOADED_OBJECTS 不为空时，只显示依赖关系，不执行程序。我们可以手动试试。

ldd 开启了一个独立的运行空间，设置了环境变量，然后执行程序，把执行的结果返回。

其他的变量（和值）分别对应一些选项：
　　-d， --data-relocs -》 LD_WARN=yes
　　-r， --function-relocs -》LD_WARN和LD_BIND_NOW=yes
　　-u， --unused -》 LD_DEBUG=“unused”
　　-v， --verbose -》 LD_VERBOSE=yes
LD_TRACE_LOADED_OBJECTS为必要环境变量，其他视具体情况。

编译 dummy.c

继续使用 dummy.c 对工具链进行实验。

$ echo 'main(){}' > dummy.c
$ gcc dummy.c -o demo
$ ldd demo 
    linux-gate.so.1 =>  (0x00a6c000)
    libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x00ad5000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0x00a71000)

所以，最简单没有任何任务的 dummy.c ，需要这 3 个动态库才能执行：

1. linux-gate.so.1 这个库无法在文件下系统中找到。它只是一个虚拟的动态链接库（VDSO, Virtual Dynamically Shared Object），是一个完整的 elf shared object，是内核镜像中的某个特定页；在使用 exec() 执行新的镜像时，linux-gate.so 被页面映射到程序的进程空间中（process's memmory）。想对它进一步了解，可以阅读参考 1 。

2. libc.so.6 标准 C 库。就是我们在制作工具链时编译出来的那一个。

3. ld-linux.so.2 动态连接的实际执行者。

在手上的 armbox 中进行上面实验，并没有 linux-gate.so.1:

$ ldd demo 
    libc.so.6 => /lib/arm-linux-gnueabihf/libc.so.6 (0x76e13000)
    /lib/ld-linux-armhf.so.3 (0x76f27000)

今天的主角是 ld-linux.so.x ，这里就不对 linux-gate.so.1 进行深究了。

ELF 中的 PT_INTERP

如果只是说 ld-linux.so.x 是动态链接库的解释器，那么，未免有些单调了。我先从追踪 gcc 编译出来程序开始。

$ strace ./demo
execve("./demo", ["./demo"], [/* 41 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x9712000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
mmap2(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7795000
...

这里可以看到，执行文件是交给 execve() 来解释执行的。那么，这里的问题就变成了 execve() 怎么解释这 demo 的问题。没有特殊设置，那么，这里的 demo 肯定是 ELF 格式的文件。。。所以，这里就最后变成了，execve() 怎么解释及执行 ELF 文件的问题。

不想去一点点抠 ELF 的具体结构，所以 man execv() 看了一下。有如下描述：

 If the executable is a dynamically linked ELF executable, the interpreter named the PT_INTERP segment is  used  to load  the  needed  shared  libraries. This interpreter is typically /lib/ld-linux.so.1 for binaries linked with the Linux libc 5, or /lib/ld-linux.so.2 for binaries linked with the glibc 2 

 execve() 是 <unistd.h> 中的函数。

使用 readelf 查看我们编译出的二进制文件：

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x8048300
There are 9 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  PHDR           0x000034 0x08048034 0x08048034 0x00120 0x00120 R E 0x4
  INTERP         0x000154 0x08048154 0x08048154 0x00013 0x00013 R   0x1
      [Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
...

这里看到的内容和我们上面了解到的是一致的。

所以，我们在这里得出结论：1) 使用 ld-linux.so.* 作为解释器，是写在二进制文件中的，比如上面编译好的 demo 中。另外的，2) 其它库的查找和加载，则是 ld-linux.so.* 完成的。

ld-linux.so.* 如何加载库？

目前已知的方法是，使用环境变量 LD_LIBRARY_PATH=/lib/ 来定位库的位置。待探索。

参考：

1. http://www.trilithium.com/johan/2005/08/linux-gate/

2. man execve

3. man elf