ELF 文件 TLS 和 LOAD 程序部分答案

【问题标题】：ELF file TLS and LOAD program sectionsELF 文件 TLS 和 LOAD 程序部分
【发布时间】：2011-05-06 18:52:26
【问题描述】：

int i;
int main() {
     return i;    
}

-static 编译后readelf -l 显示来自精灵的程序头：

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0xxxxx30
There are 6 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  LOAD           0x000000 0x08048000 0x08048000 0x79868 0x79868 R E 0x1000
 > LOAD           0x079f94 0x080c2f94 0x080c2f94 0x0078c 0x02254 RW  0x1000  <<
  NOTE           0x0000f4 0x080480f4 0x080480f4 0x00020 0x00020 R   0x4
 > TLS            0x079f94 0x080c2f94 0x080c2f94 0x00010 0x0002c R   0x4     <<
  GNU_STACK      0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW  0x4
  PAX_FLAGS      0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000     0x4

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     .note.ABI-tag .init .text __libc_freeres_fn .fini .rodata __libc_subfreeres __libc_atexit .eh_frame .gcc_except_table
   01     .tdata .ctors .dtors .jcr .data.rel.ro .got .got.plt .data .bss __libc_freeres_ptrs
   02     .note.ABI-tag
   03     .tdata .tbss

谁能解释一下，为什么第 2 和第 4 程序头确实相交（它们以相同的偏移量 0x079f94 和 VirtAddr 0x080c2f94 开始）。

此外，段部分.tdata 被引用两次。

如何为第一个线程（程序本身）加载PT_TLS 和PT_LOAD？ .tbss在内存中的哪个位置？

【问题讨论】：

看起来像是放在 HEAP 上的 tls...
您可以通过 strace grepping for set_thread_area syscall 来检查 TLS 是如何加载的

标签： linux elf glibc thread-local-storage

【解决方案1】：

就映射内存区域而言，我认为内核只查看 PT_LOAD 段并对其进行映射。（内核还查看 PT_GNU_STACK 以确定是否应使用执行权限映射堆栈。）查看 binfmt_elf.c:load_elf_binary() 以获取相关代码。

PT_TLS 段由 libc 读取，以确定要设置线程本地存储的内存。查看 __libc_setup_tls() 获取相关代码。

PT_TLS 段与 PT_LOAD 段相交，因此它被映射到进程内存中。

【讨论】：

【解决方案2】：

第一个 .tdata 部分 - 是 TLS 数据的“初始图像”。它是 TLS 变量的初始值，将在每个线程（以及主线程）中使用。在crt（我假设）中，将 TLS 初始图像复制到主线程的 TLS 中。相同的代码在pthread_create。

PT_TLS 未加载，因为 PT_LOAD 已加载且 PT_LOAD 已包含此 PT_TLS。我认为 PT_TLS 用于初始图像 - 因为它比整个线程本地数据短（ tbss+tdata > size(PT_TLS) ）。

【讨论】：

【解决方案3】：

TLS 代表“线程本地存储”。

为了允许在编译时分配的数据的单独副本与单独的执行线程相关联，线程本地存储部分可用于指定此类数据的大小和初始内容。实现不需要支持线程本地存储。一个 PT_TLS 程序入口有以下成员：

Member      Value
 p_offset   File offset of the TLS initialization image
 p_vaddr    Virtual memory address of the TLS initialization image
 p_paddr    reserved
 p_filesz   Size of the TLS initialization image
 p_memsz    Total size of the TLS template
 p_flags    PF_R
 p_align    Alignment of the TLS template

TLS 模板由带有 SHF_TLS 标志的所有部分组合而成。保存初始化数据的 TLS 模板部分是 TLS 初始化映像。（TLS 模板的剩余部分是一个或多个 SHT_NOBITS 类型的部分。）

【讨论】：

好的。但是“如何为第一个线程（程序本身）加载 PT_TLS 和 PT_LOAD？”是问题。