wxvirus
wxvirus
2022-03-30

程序与进程

# 程序 Program

# 程序

Program一般是指可执行文件，在Linux系统中它按ELF格式进行存储，并没后缀可标识其文件类型，需要统计file命令来查看ELF文件的具体类型。

# ELF

全称是Executable Linkable Format在Linux中。

# ELF 文件种类

  1. EXEC：可执行文件
  2. REL：可重定位文件
  3. Shared Object File：共享目标文件
  4. core dump文件（进程中出现程序的崩溃或异常会产生）

REL 在Linux中为xx.o、xx.a也称为静态库文件；

其中xx.o称为目标文件可被链接器链接称为可执行文件，静态库文件，动态库文件

示例：php扩展中常用的动态库文件如：curl，网络框架库如：event.so，socket扩展库：sockets.so

C/C++项目程序员一般引用第三方的库函数都是使用第三方编译好的动态库或者静态库文件.so、.a。

使用file命令

使用file命令查看不同的文件的类型，发现都是ASCII text类型的文件。

再来尝试查看c文件编译的一些文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void hello()
{
    int a = 10;
}

int glob_var;
int glob_var1 = 10;

int main()
{
    static int x = 10;
    printf("%#x\n", &x);
    printf("hello world\n");
    return 100;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

我们使用如下命令进行编译

gcc -E demo1.c -o demo1.i
1

生成一个demo1.i文件，再次查看其文件类型

[root@VM-16-4-centos process]# file demo1.i
demo1.i: C source, ASCII text
1
2

我们在进行一个编译命令

gcc -S demo1.i -o demo1.s
1

它现在就变成了汇编源码，查看其文件类型：

[root@VM-16-4-centos process]# file demo1.s
demo1.s: ASCII text
1
2
3
[root@VM-16-4-centos process]# file demo1.s
demo1.s: ASCII text
[root@VM-16-4-centos process]# cat demo1.s
        .file   "demo1.c"
        .text
        .globl  hello
        .type   hello, @function
hello:
.LFB2:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
        movl    $10, -4(%rbp)
        popq    %rbp
        .cfi_def_cfa 7, 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE2:
        .size   hello, .-hello
        .comm   glob_var,4,4
        .globl  glob_var1
        .data
        .align 4
        .type   glob_var1, @object
        .size   glob_var1, 4
glob_var1:
        .long   10
        .section        .rodata
.LC0:
        .string "%#x\n"
.LC1:
        .string "hello world"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB3:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
        movl    $x.2688, %esi
        movl    $.LC0, %edi
        movl    $0, %eax
        call    printf
        movl    $.LC1, %edi
        call    puts
        movl    $100, %eax
        popq    %rbp
        .cfi_def_cfa 7, 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE3:
        .size   main, .-main
        .data
        .align 4
        .type   x.2688, @object
        .size   x.2688, 4
x.2688:
        .long   10
        .ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68

最后再进行汇编，可以生成一个目标文件.o

gcc -c demo1.s -o demo1.o
1
[root@VM-16-4-centos process]# gcc -c demo1.s -o demo1.o
[root@VM-16-4-centos process]# file demo1.o
demo1.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped
1
2
3
4

可以看出，它此时的文件类型已经发生了变化。已经变成了可重定位文件

我们可以使用readelf命令查看其头文件类型

readelf -h demo1.o
1
ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              REL (Relocatable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x0
  Start of program headers:          0 (bytes into file)
  Start of section headers:          1000 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           0 (bytes)
  Number of program headers:         0
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         13
  Section header string table index: 12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

可以看到Type一栏，类型为：REL (Relocatable file)可重定位文件。

我们还可以将这个目标文件生成一个可执行文件：

gcc demo1.o -o demo1
1

此时会生成一个真正的可执行文件

[root@VM-16-4-centos process]# file demo1
demo1: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=186f29b85aea3233bd7c77e9d27a910649262531, not stripped
1
2
[root@VM-16-4-centos process]# readelf -h demo1
ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x400490
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          6624 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         9
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         30
  Section header string table index: 29
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

此时看它的文件类型：EXEC (Executable file)可执行文件，那么就可以再终端进行运行

[root@VM-16-4-centos process]# ./demo1
0x601040
hello world
1
2
3
4

我们去安装php的扩展目录下查看文件：

opcache.so  zip.so
1
[root@VM-16-4-centos no-debug-non-zts-20200930]# readelf -h zip.so
ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x6030
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          248488 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         7
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         36
  Section header string table index: 35
[root@VM-16-4-centos no-debug-non-zts-20200930]# file zip.so
zip.so: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, BuildID[sha1]=963be8e479de4cb95b19fffb9f0d909ea2cfe2e8, not stripped
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

最好推荐使用readelf去查看具体的类型。

我们查看一下php的解释器的文件

[root@VM-16-4-centos bin]# readelf -h php
ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x446473
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          15757992 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         9
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         31
  Section header string table index: 30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

可以看到它的种类也是ELF文件，是可执行文件，它就有自己的代码段和数据段。

# ELF 文件内容

目标文件.o【内有代码段+数据段】用来生成目标共享文件，静态库，动态库文件，可执行文件；

共享目标文件也叫动态库文件.so【代码段+ 数据段】

可执行文件【代码段+数据段】直接运行的可执行文件

其他ELF文件如core dump文件只是存储进程产生的异常信息

# ELF 文件结构

可通过objdump / readelf查看ELF相关信息

ELF 头部分

Magic：魔数，代表ELF标识码

7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
1

每一个都表示一个字节。

7F对应的ASCII码是DEL

ascii 码对照表 (opens new window)

02第五个字节表示的是ELF文件的位，是 32 位的还是 64 位的，一般是两种，02就是 64 位的，01是 32 位的。

第六个字节01表示的是ELF文件的字节序，有两种情况，01是小端字节序，02是大端字节序，

这里的Data字段就告诉我们是小端字节序了：2's complement, little endian

第七个字节01表示的是ELF的主版本号 ，一般都是01，一般不用管。

后面的0也不用管，没啥特殊的含义。

Entry point address：可执行文件的入口地址，虚拟内存地址的入口，从这个地方开始执行。

ELF文件的信息是以 节 Section 或是 段 segment 来存储的

  • 程序指令，或是正文段，代码段，就是.text

  • 程序数据，数据段，就是.data

  • 其他的还有.bss，主要存储一些未初始化的变量，也是数据段

  • .rodata也是数据段，主要放一些只读的数据

[root@VM-16-4-centos process]# objdump -h demo1.o

demo1.o:     file format elf64-x86-64

Sections:
Idx Name          Size      VMA               LMA               File off  Algn
  0 .text         00000036  0000000000000000  0000000000000000  00000040  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE
  1 .data         00000008  0000000000000000  0000000000000000  00000078  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  2 .bss          00000000  0000000000000000  0000000000000000  00000080  2**0
                  ALLOC
  3 .rodata       00000011  0000000000000000  0000000000000000  00000080  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  4 .comment      0000002e  0000000000000000  0000000000000000  00000091  2**0
                  CONTENTS, READONLY
  5 .note.GNU-stack 00000000  0000000000000000  0000000000000000  000000bf  2**0
                  CONTENTS, READONLY
  6 .eh_frame     00000058  0000000000000000  0000000000000000  000000c0  2**3
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, DATA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

# 进程

Process一个正被执行的程序就是一个进程，系统会给进程一个唯一的标识符，进程 ID。上述类型为EXEC才会真正认为是一个程序。

# Linux 如何启动一个进程

程序加载器Program Loader调用exec系列函数如execve来加载一个可执行文件，同时它会给新程序传递命令行参数和环境参数表。

在终端中输入：./demo1(正在打开的终端也是一个正在执行的进程，echo是shell的内置命令)

[root@VM-16-4-centos process]# type echo
echo is a shell builtin
1
2
3

可以查看一下当前终端的一个进程

[root@VM-16-4-centos process]# echo $$
29338
1
2
3

两个美元符号其实是一个特殊变量

shell 特殊变量 (opens new window)

我们可以通过一个命令：strace用来查看系统调用

系统调用

应用程序是调用系统的函数库（静态库或动态库），也能直接调用函数，也就是systeml call，最近接操作系统的内核；这些函数是C定义好的函数，可以直接调用。

strace -f -s 6550 ./demo1
1
[root@VM-16-4-centos process]# strace -f -s 6550 ./demo1
# 函数(可执行文件 数组元素     环境参数表)
execve("./demo1", ["./demo1"], 0x7fff4a282df8 /* 25 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x186f000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f96cdfab000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=51367, ...}) = 0
mmap(NULL, 51367, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f96cdf9e000
close(3)                                = 0
open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0`&\2\0\0\0\0\0@\0\0\0\0\0\0\0p\325 \0\0\0\0\0\0\0\0\0@\08\0\n\0@\0K\0J\0\6\0\0\0\5\0\0\0@\0\0\0\0\0\0\0@\0\0\0\0\0\0\0@\0\0\0\0\0\0\0000\2\0\0\0\0\0\0000\2\0\0\0\0\0\0\10\0\0\0\0\0\0\0\3\0\0\0\4\0\0\0`\354\30\0\0\0\0\0`\354\30\0\0\0\0\0`\354\30\0\0\0\0\0\34\0\0\0\0\0\0\0\34\0\0\0\0\0\0\0\20\0\0\0\0\0\0\0\1\0\0\0\5\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0203\34\0\0\0\0\0\0203\34\0\0\0\0\0\0\0 \0\0\0\0\0\1\0\0\0\6\0\0\0\3606\34\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\260Q\0\0\0\0\0\0\20\233\0\0\0\0\0\0\0\0 \0\0\0\0\0\2\0\0\0\6\0\0\0`k\34\0\0\0\0\0`k<\0\0\0\0\0`k<\0\0\0\0\0\360\1\0\0\0\0\0\0\360\1\0\0\0\0\0\0\10\0\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\4\0\0\0p\2\0\0\0\0\0\0p\2\0\0\0\0\0\0p\2\0\0\0\0\0\0D\0\0\0\0\0\0\0D\0\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\0\0\0\0\7\0\0\0\4\0\0\0\3606\34\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\20\0\0\0\0\0\0\0\240\0\0\0\0\0\0\0\20\0\0\0\0\0\0\0P\345td\4\0\0\0|\354\30\0\0\0\0\0|\354\30\0\0\0\0\0|\354\30\0\0\0\0\0\374j\0\0\0\0\0\0\374j\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\0\0\0\0Q\345td\6\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\20\0\0\0\0\0\0\0R\345td\4\0\0\0\3606\34\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\3606<\0\0\0\0\0\209\0\0\0\0\0\0\209\0\0\0\0\0\0\1\0\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\24\0\0\0\3\0\0\0GNU\0\215\251p}Q\216\210\27\233\33)\3\315\204l\202\20-\204\301\4\0\0\0\20\0\0\0\1\0\0\0GNU\0\0\0\0\0\2\0\0\0\6\0\0\0 \0\0\0\0\0\0\0\363\3\0\0\7\0\0\0\0\1\0\0\16\0\0\0\0000\20D\240 \2\1\210\3\346\220\305E\214\0\300\0\10\0\5\200\0`\300\200\0\r\212\f\0\4\20\0\210D2\10.@\210T<, \0162H&\204\300\214\4\10\0\2\2\16\241\254\32\4f\300\0\3002\0\300\0P\1 \201\10\204\v  ($\0\4 Z\0\20X\200\312DB(\0\6\200\20\30B\0 @\200\0\tP\0Q\212@\20\0\0\0\0\10\0\0\21\20", 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2156592, ...}) = 0
mmap(NULL, 3985920, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f96cd9bd000
mprotect(0x7f96cdb81000, 2093056, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7f96cdd80000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1c3000) = 0x7f96cdd80000
mmap(0x7f96cdd86000, 16896, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f96cdd86000
close(3)                                = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f96cdf9d000
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f96cdf9b000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f96cdf9b740) = 0
access("/etc/sysconfig/strcasecmp-nonascii", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
access("/etc/sysconfig/strcasecmp-nonascii", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)
mprotect(0x7f96cdd80000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x600000, 4096, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x7f96cdfac000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f96cdf9e000, 51367)           = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 0), ...}) = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f96cdfaa000
# 向终端打印字符串
# 1 文件描述符是1 fd
write(1, "0x601040\n", 90x601040
)               = 9
write(1, "hello world\n", 12hello world
)           = 12
# 100 进程的中止状态码
exit_group(100)                         = ?
+++ exited with 100 +++

# 最后可能会关掉一些标准输入和输出
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

# 进程的终止

代码运行到最后一行，或者遇到exit、return就是正常的退出，还有异常的退出，都有各自的状态码。

PHP：中断信号的退出

C/C++：中断退出、abort

进程退出之后，可以使用echo $?可以查看一个退出的状态码

[root@VM-16-4-centos ~]# echo $?
0
1
2
编辑 (opens new window)
上次更新: 2022/03/31, 22:00:42
公共函数
PHP解释器的执行过程

← PHP解释器的执行过程→

最近更新
01
vue3配合vite初始化项目的一些配置
 07-26
02
网盘系统开发学习
 07-24
03
linux多进程
 06-19
更多文章>
Theme by Vdoing | Copyright © 2021-2024 wxvirus 苏ICP备2021007210号-1