linux可执行文件的加载和运行之一(1)

可执行文件的加载和运行 Execve系统调用可以调用一个可执行文件完全代替当前的进程,它在libc中的封装有几个API:

int execl(const charp a t* h n a m e, const char a* rg 0, ... /* (char *) 0 */);
int execv(const charp a t* h n a m e, char *consta rgv [] );
int execle(const charp a t* h n a m e, const char a* rg 0, ...
/* (char *)0, char *cones nt v p [] */);
int execve(const charp a t* h n a m e, char *consta rgv [], char *consten vp [] );
int execlp(const charf i l e* n a m e, const char a* rg 0, ... /* (char *) 0 */);
int execvp(const charf i l e* n a m e, char *consta rgv [] );

我们深入内核代码来研究一下可执行文件的加载过程.execve()系统调用的入口是sys_execve().代码如下:

asmlinkage int sys_execve(struct pt_regs regs)
{
　　int error;
　　char * filename;
　　//将用户空间的第一个参数(也就是可执行文件的路径)复制到内核
　　filename = getname((char __user *) regs.ebx);
　　error = PTR_ERR(filename);
　　if (IS_ERR(filename))
　　　　goto out;
　　error = do_execve(filename,
　　　　　　(char __user * __user *) regs.ecx,
　　　　　　(char __user * __user *) regs.edx,
　　　　　　®s);
　　if (error == 0) {
　　　　task_lock(current);
　　　　current->ptrace &= ~PT_DTRACE;
　　　　task_unlock(current);
　　　　/* Make sure we don't return using sysenter.. */
　　　　set_thread_flag(TIF_IRET);
　　}
　　//释放内存
　　putname(filename);
out:
　　return error;
}

系统调用的时候,把参数依次放在:ebx,ecx,edx,esi,edi,ebp寄存器.详情请参阅本站<< Linux中断处理之系统调用>>.第一个参数为可执行文件路径,第二个参数为参数的个数,第三个参数为可执行文件对应的参数.do_execve()是这个系统调用的核心,它的代码如下:

int do_execve(char * filename,
　　char __user *__user *argv,
　　char __user *__user *envp,
　　struct pt_regs * regs)
{
　　//linux_binprm:保存可执行文件的一些参数
　　struct linux_binprm *bprm;
　　struct file *file;
　　unsigned long env_p;
　　int retval;
　　retval = -ENOMEM;
　　bprm = kzalloc(sizeof(*bprm), GFP_KERNEL);
　　if (!bprm)
　　　　goto out_ret;
　　//在内核中打开这个可执行文件
　　file = open_exec(filename);
　　retval = PTR_ERR(file);
　　//如果打开失败
　　if (IS_ERR(file))
　　　　goto out_kfree;
　　sched_exec();
　　bprm->file = file;
　　bprm->filename = filename;
　　bprm->interp = filename;
　　//bprm初始化,主要是初始化bprm->mm
　　retval = bprm_mm_init(bprm);
　　if (retval)
　　　　goto out_file;
　　//计算参数个数
　　bprm->argc = count(argv, MAX_ARG_STRINGS);
　　if ((retval = bprm->argc) < 0)
　　　　goto out_mm;
　　//环境变量个数
　　bprm->envc = count(envp, MAX_ARG_STRINGS);
　　if ((retval = bprm->envc) < 0)
　　　　goto out_mm;
　　retval = security_bprm_alloc(bprm);
　　if (retval)
　　　　goto out;
　　//把要加载文件的前128 读入bprm->buf
　　retval = prepare_binprm(bprm);
　　if (retval < 0)
　　　　goto out;
　　//copy第一个参数filename
　　retval = copy_strings_kernel(1, &bprm->filename, bprm);
　　if (retval < 0)
　　　　goto out;
　　//bprm->exec:参数的起始地址(从上往下方向)
　　bprm->exec = bprm->p;
　　//copy环境变量
　　retval = copy_strings(bprm->envc, envp, bprm);
　　if (retval < 0)
　　　　goto out;
　　//环境变量存放的起始地址
　　env_p = bprm->p;
　　//copy可执行文件所带参数
　　retval = copy_strings(bprm->argc, argv, bprm);
　　if (retval < 0)
　　　　goto out;
　　//环境变量的长度
　　bprm->argv_len = env_p - bprm->p;
　　//到链表中寻找合适的加载模块
　　retval = search_binary_handler(bprm,regs);
　　if (retval >= 0) {
　　　　/* execve success */
　　　　free_arg_pages(bprm);
　　　　security_bprm_free(bprm);
　　　　acct_update_integrals(current);
　　　　kfree(bprm);
　　　　return retval;
　　}
out:
　　free_arg_pages(bprm);
　　if (bprm->security)
　　　　security_bprm_free(bprm);
out_mm:
　　if (bprm->mm)
　　　　mmput (bprm->mm);
out_file:
　　if (bprm->file) {
　　　　allow_write_access(bprm->file);
　　　　fput(bprm->file);
　　}
out_kfree:
　　kfree(bprm);
out_ret:
　　return retval;
}

　　研究代码之前,我们先考虑一下进程的空间安排结构.在本站的<<uclibc中的malloc机制分析>>曾经描述过.我们再次把进程的空间结构图列出,如下如示: