Process Creation, #6:Exec System Call 的觀念

jollen 發表於 March 8, 2007 7:47 PM

有關 exec system call 的前言,除了以下日記外:

也請閱讀以下日記:

Exec system call 的 service routine 'sys_execve' 主要的工作是「將外部程式(ELF image)取代掉原來的 process」,以 kernel 的角度來說,「原來的 process」就是 current。以下簡單分析 exec system call 重要關鍵,我們由 do_execve 函數看起。

do_execve 負責執行 sys_execve 的主要工作,在 do_execve 的工作流程中,我們不難發現,do_execve 最後會呼叫一個很重要的 API -  search_binary_handler();在 search_binary_handler() API 裡,我們發現,此 API 會呼叫到 kernel space 的 ELF loader 來載入 ELF image 至 process memory。

Kernel 2.6 的 ELF loader 實作位於 load_elf_binary() ,此 API 實作於 fs/binfmt_elf.c 檔案。ELF loader 並非直接在前面所提到的 search_binary_handler() 裡呼叫。

ELF loader 與其它執行檔格式的 loader,是在 kernel 開機時,註冊至 kernel 裡:

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
};

static int __init init_elf_binfmt(void)
{
	return register_binfmt(&elf_format);
}

exec system call 被叫用時,最終就會在  search_binary_handler()callback ELF loader 來載入 ELF image。

Kernel space 的 ELF loader

Kernel space 的 ELF loader 是以 segment 的觀念來讀取執行檔(ELF image),相關觀念請見以下日記:

load_elf_binary() 所做的工作有:

1. 讀取 ELF image 的 segment 資訊(由 program header table)。

2. 讀出 segment 內容。

3. 判斷是否有 program interpreter;若有,再讀取 program interpreter。

4. 將讀取到的 segment 內容取代掉 current 的內容,這個動作就是 exec system call 的重要特性。

Program interpreter 就是 dynamic loader/linker,即 /lib/ld-linux.so.2。Program interpreter 的作用是「loading shared libraries(dynamic linking)」。

我們看到 current 被外部(stored)的 ELF image 取代了,這是一個重要的里程碑,背後的意義是:ELF image 被載入到記憶體後,議題將由 ELF image 被帶入更高層次的主題 - Process Memory

當 ELF image 成為 process memory 的形式後,就能開始研究 process memory、VMA 與 program execution(例如:scheduling)有關的議題了。

See also.

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連絡作者

Jollen Chen,Moko365(仕橙3G教室)講師,熱愛研究 Linux 與 Android 技術。曾為 Motorola、HTC、Foxconn、LG、OPPO、騰迅、廣達電腦、緯創、仁寶等超過 50 家企業講授課程。目前在 MokoVersity 擔任軟體工程師,撰寫 Node.js 程式,也在幾家科技廠兼任 Android Framework 研發顧問。您可透過電子郵件 <jollen (at) jollen (dot) org> 或這裡與我連絡。