加载 ELF 可执行文件

Question

在specification of the ELF file format 的第 2-7 页和第 2-8 页上，有两张图片给出了可执行文件的程序头以及如何将它们加载到内存中的示例：

规范说明：

虽然示例的文件偏移量和虚拟地址是 文本和数据均以 4 KB 为模，最多四个文件页 保存不纯的文本或数据（取决于页面大小和文件系统块 大小）。

• 第一个文本页包含 ELF 头、程序头表和其他信息。
• 最后一个文本页包含数据开头的副本。
• 第一个数据页有文本结尾的副本。
• 最后一个数据页可能包含与正在运行的进程无关的文件信息。

我的问题是：

1. 第 i- 个“文本页”和“数据页”是什么意思？
2. 以上四个语句中的第2、3项是什么意思？
3. 为什么数据填充出现在文本段之后，而文本填充出现在数据段之前，形成交错布局？
4. 如果可执行文件有两个以上的段（文本和数据除外）要加载怎么办？

Answer 1

页是虚拟内存的最小可映射单元。如果您不熟悉基础知识，请参阅the wikipedia article on virtual memory。在普通系统上，页面大小为 4096 字节，即 0x1000（十六进制）。

“文本页面”包含可执行代码； “数据页”包含数据。这些必须映射到固定地址，以便代码中的偏移量正确。在共享库或与位置无关的可执行文件中，不再指定确切的虚拟地址，而是指定它们的相对位置。在这个例子中，第 0 个文本页从 0x8048000 到 0x8048fff，它在文本段开始之前（在 0x8048100）。第一个文本页从 0x8049000 到 0x8049fff。最后一个文本页从 0x8073000 到 0x8073fff，超出了文本段的末尾（在 0x8073eff）。

第一个数据页位于 0x8074000，但数据段直到 0x8074f00 才开始。此页面由文件的 same 部分作为最后一个文本页面的支持，但必须单独映射，因为它具有不同的权限（PROT_EXEC|PROT_READ 与 PROT_READ）。这就是“数据开头的副本”/“文本结尾的副本”的含义。

如果有两个以上的段，则加载完全相同。 “文本”和“数据”是完全任意的，重要的是为每个段指定的标志和地址。您可以通过readelf 或objdump 查看此信息。

请注意，在现实世界中，文本和数据段之间通常有一个未映射的空间（“洞”），但不一定在只读数据和读写数据之间或初始化与未初始化数据之间。

例如，运行 cat /proc/self/maps 给我：

ben@joyplim ~ % cat /proc/self/maps
00400000-0040c000 r-xp 00000000 fe:01 36176026                           /bin/cat
0060b000-0060c000 r--p 0000b000 fe:01 36176026                           /bin/cat
0060c000-0060d000 rw-p 0000c000 fe:01 36176026                           /bin/cat
<plus the heap, stack, library, and special kernel stuff>