ELF(Executable and linking format)文件格式是Linux系统下的一种常用目标文件(object file)格式,有三种主要类型:
这里只分析与本实验相关的ELF可执行文件类型。ELF header在文件开始处描述了整个文件的组织。ELF的文件头包含整个执行文件的控制结构,其定义在elf.h中:
struct elfhdr {
uint magic; // must equal ELF_MAGIC
uchar elf[12];
ushort type;
ushort machine;
uint version;
uint entry; // 程序入口的虚拟地址
uint phoff; // program header 表的位置偏移
uint shoff;
uint flags;
ushort ehsize;
ushort phentsize;
ushort phnum; //program header表中的入口数目
ushort shentsize;
ushort shnum;
ushort shstrndx;
};
program header描述与程序执行直接相关的目标文件结构信息,用来在文件中定位各个段的映像,同时包含其他一些用来为程序创建进程映像所必需的信息。可执行文件的程序头部是一个program header结构的数组, 每个结构描述了一个段或者系统准备程序执行所必需的其它信息。目标文件的 “段” 包含一个或者多个 “节区”(section) ,也就是“段内容(Segment Contents)” 。程序头部仅对于可执行文件和共享目标文件有意义。可执行目标文件在ELF头部的e_phentsize和e_phnum成员中给出其自身程序头部的大小。程序头部的数据结构如下表所示:
struct proghdr {
uint type; // 段类型
uint offset; // 段相对文件头的偏移值
uint va; // 段的第一个字节将被放到内存中的虚拟地址
uint pa;
uint filesz;
uint memsz; // 段在内存映像中占用的字节数
uint flags;
uint align;
};
根据elfhdr和proghdr的结构描述,bootloader就可以完成对ELF格式的ucore操作系统的加载过程(参见boot/bootmain.c中的bootmain函数)。
[补充材料]
Link addr& Load addr
Link Address是指编译器指定代码和数据所需要放置的内存地址,由链接器配置。Load Address是指程序被实际加载到内存的位置(由程序加载器ld配置)。一般由可执行文件结构信息和加载器可保证这两个地址相同。Link Addr和LoadAddr不同会导致: