exec的实现流程

1. 这里看到,c语言用函数的简单封装,实现面向对象的重载效果(这样说似乎也不准确?),

do_execve_file(file, argv, envp)

=>__do_execve_file

do_execve(filename, argv, envp) / do_execveat(fd, filename, argv, envp, flags)

=> do_execveat_common

==>__do_execve_file

2. 可执行文件的加载

__do_execve_file(int fd, struct filename *filename,

                            struct user_arg_ptr argv,

                            struct user_arg_ptr envp,

                            int flags, struct file *file)

==  //如果文件没打开, 打开,这里体现了兼容多种场景

        if (!file)

                file = do_open_execat(fd, filename, flags);


==  //这里有一次做负载均衡的调用机会

    sched_exec();


== 这部分就是建立环境,执行

        retval = bprm_mm_init(bprm);

        if (retval)

                goto out_unmark;

        retval = prepare_arg_pages(bprm, argv, envp);

        if (retval < 0)

                goto out;

        /* Set the unchanging part of bprm->cred */

        retval = security_bprm_creds_for_exec(bprm);

        if (retval)

                goto out;

        //这里的copy操作最终会memcpy()

        retval = copy_string_kernel(bprm->filename, bprm);

        if (retval < 0)

                goto out;

        bprm->exec = bprm->p;

        retval = copy_strings(bprm->envc, envp, bprm);

        if (retval < 0)

                goto out;

        //这里的copy操作最终会copy_from_user(),将数据拷贝进内核

        retval = copy_strings(bprm->argc, argv, bprm);

        if (retval < 0)

                goto out;

        retval = exec_binprm(bprm);

        === //到支持列表匹配可执行文件格式

          search_binary_handler(struct linux_binprm *bprm)

          ===//formats是一个在内核中已经注册的可支持的可执行文件的模块的链表头, 调用__register_binfmt()会注册新的可执行文件

              list_for_each_entry(fmt, &formats, lh)

              fmt->load_binary(bprm)


3. 5.8内核支持的可执行文件

aout:

static struct linux_binfmt aout_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_aout_binary,

        .load_shlib    = load_aout_library,

};

misc:

static struct linux_binfmt misc_format = {

        .module = THIS_MODULE,

        .load_binary = load_misc_binary,

};

em86:

static struct linux_binfmt em86_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_em86,

};

script:

static struct linux_binfmt script_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_script,

};

flat:

static struct linux_binfmt flat_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_flat_binary,

        .core_dump      = flat_core_dump,

        .min_coredump  = PAGE_SIZE

};

elf_fdpic:

static struct linux_binfmt elf_fdpic_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_elf_fdpic_binary,

#ifdef CONFIG_ELF_CORE

        .core_dump      = elf_fdpic_core_dump,

#endif

        .min_coredump  = ELF_EXEC_PAGESIZE,

};

elf:

static struct linux_binfmt elf_format = {

        .module        = THIS_MODULE,

        .load_binary    = load_elf_binary,

        .load_shlib    = load_elf_library,

        .core_dump      = elf_core_dump,

        .min_coredump  = ELF_EXEC_PAGESIZE,

};

4.执行elf

load_binary()=>load_elf_binary()

==解析elf头部

==加载文件

==价值解释器

==执行, start_thread(),就是把elf文件的入口地址(下一条要执行指令的地址放入IP)、堆、栈放入寄存器

在load_elf_binary()函数中,加载的可执行文件将把当前正在执行的进程的内存空间完全覆盖

a)如果可执行文件是静态链接的文件,进程的IP寄存器值将被设置为main函数的入口地址,从而开始新的进程

b)如果可执行文件是动态链接的,IP的值将被设置为加载器ld的入口地址,是程序的运行由该加载器接管,ld会处理一些依赖的动态链接库相关的处理工作,使程序继续往下执行,

当前的进程都会被新加载进来的程序完全替换掉,这也是我们最早的那个程序中第19行的信息没有在终端上显示的原因

总结:

1)sys_execve()系统调用,进入内核空间

2) 加载新的可执行文件,进行可执行性检查

3)将新的可执行文件映射(map)到当前运行进程的进程空间中,覆盖原来的进程数据

4)将EIP的值设置为新的可执行程序的入口地址。

  如果可执行程序是静态链接的程序,或不需要其他的动态链接库,则新的入口地址就是新的可执行文件的main函数地址

  如果可执行程序还需要其他的动态链接库,则入口地址是加载器ld的入口地址

5)返回用户态,程序从新的EIP出开始继续往下执行。

老进程的上下文已经被新的进程完全替代了,但是进程的PID还是原来的。

从这个角度来看,新的运行进程中已经找不到原来的对execve调用的代码了

所以execve函数的一个特别之处是他从来不会成功返回,而总是实现了一次完全的变身

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