如何在不重新启动 C 中的应用程序的情况下更新共享库

Question

我了解dlopen/dlclose/dlsym/dlerror API 用于与 动态加载库，但这对于已经编译的二进制文件如何工作 引用 .so 库（共享库、后台/加载时间链接）的 -L 标志。编辑：我指的是在不重新启动应用程序的情况下实时更新共享库。

Answer 1

马聪提供了一些很好的建议。以下是经过更多研究后我可以得出的结论：

• 如果应用程序链接到 .so，并且共享库被替换为它的新副本，而不停止应用程序，结果将是“不确定的”或“不可预测的”。
• 在应用的“链接/加载”阶段，库被映射到应用/进程的地址空间。
• 类 Unix 操作系统维护 COW，因此作为参考，如果在写入时进行复制，则应用程序不会产生任何影响，但无法实现能够使用新 .so 代码的目标
• 这一切都与应用正在访问的内存区域有关 - 如果访问区域的地址没有变化，则应用不会受到任何影响。
• 新版本的 lib 可能具有增量性质，这可能不会影响应用程序 - 可重定位地址生成也可能具有编译魔法。
• 您可能很幸运，有时属于上述类别，并且在将 .so 替换为引用它的正在运行的应用程序时没有任何问题，但实际上您大多数时候会遇到 SIGSEGV/SIGBUS 等，作为地址/交叉-reference 与库中的重大变化混为一谈。

dlopen() 解决了这个问题，因为我们减少了库的访问窗口。如果您执行 dlopen() 并使其保持打开足够长的时间，那么您的应用程序就会面临同样的问题。所以这个想法是减少访问窗口以防止更新场景发生故障。

Answer 2

我想说在应用程序运行时重新加载动态库是可能的。但要做到这一点，您必须从一开始就将这种“实时重新加载”设计到库中。

从概念上讲，这并不难。

首先，您必须提供一种机制来通知应用程序重新加载库。这实际上是最简单的部分 - 至少在 Unix 世界中：重命名或取消链接原始库并将新库放在它的位置，然后让应用程序在旧库上调用 dlclose()，在新库上调用 dlopen()。 Windows 可能更难。在 Unix 或 Unix 类型的系统上，您甚至可以在应用程序仍在运行时进行取消链接/重命名。事实上，在 Unix 类型的系统上，您根本不想覆盖现有的库，因为这会给您带来严重的问题。现有的磁盘库是从该库映射到进程地址空间的页面的后备存储 - 物理覆盖共享库的文件内容将再次导致未定义的行为 - 操作系统加载它期望找到入口点的页面函数 foo() in 但该地址现在是 bar() 函数的一半。取消链接或重命名是安全的，因为文件内容在进程仍在映射时不会从磁盘中删除。

其次，在使用库时无法卸载它（在某些操作系统上使用库时可能会卸载它，但我看不出这会导致除未定义行为之外的任何其他事情，所以“不能”是事实上正确的，如果不是法律上...）。

因此，您必须在重新加载库时控制对库的访问。这并不是真的那么困难 - 有一个 shim 库，可以将您的 API 呈现给任何应用程序，并在该库中使用读/写锁。对库的每次调用都必须在读/写锁上持有读锁，并且只有在读/写锁上持有写锁时才能重新加载库。

这些都是简单的部分。

困难的部分是设计和编码您的库，以便在重新加载时不会丢失或损坏任何内容。你如何做到这一点取决于你的代码。但是，如果您犯了任何错误，就会出现更多未定义的行为。

由于无论如何您都必须停止对库的访问才能重新加载它，并且您不能在重新加载过程中传递状态，因此仅退回应用程序会容易得多。

Answer 3

1. 不要假设。阅读它...Inside stories on shared libraries and dynamic loading。 tldr：共享库（大部分）在应用程序执行之前加载，而不是“在后台”。

2. 您的意思是“在不重新启动应用程序的情况下实时更新共享库”吗？如果不破解您自己的装载机，我认为这是不可能的。查看this question的答案。