什么系统调用用于在 Linux 中加载库？

Question

在strace输出中，可执行文件调用的库的路径在调用中open()。这是动态链接的可执行文件使用的系统调用吗？怎么样dlopen()？open()不是我猜想的调用会在程序执行中发挥作用。

Answer 1

dlopen不是系统调用，而是libdl 库中的库函数。中只显示系统调用strace。

在 Linux 和许多其他平台上（尤其是那些使用 ELF 格式的可执行文件），dlopen是通过打开目标库open()并使用mmap(). mmap()在这里确实是关键部分，它将库合并到进程的地址空间中，因此 CPU 可以执行其代码。但是，您必须先访问open()该文件，然后才能使用mmap()它！

Answer 2

dlopen 与您认为的共享库无关。加载共享对象有两种方法：

1. 您告诉编译时链接器（ld，但通常通过编译器调用它）您想要使用来自特定共享库的函数。使用这种方法，您必须知道在编译时链接器运行时库的名称是什么，但是您可以调用库的函数，就好像它们被静态链接到您的程序中一样。当应用程序运行时，动态的运行时链接器（ld.so）将在调用main函数之前被调用，并设置应用程序的进程空间，以便应用程序找到库的函数。这涉及到open()ing lubrary，然后mmap()ing 它，然后设置一些查找表。
2. 你告诉编译时链接器你想链接libdl，然后你（使用第一种方法）可以调用dlopen()和dlsym()职能。使用 dlopen，您可以获得库的句柄，然后您可以将其与 dlsym 一起使用以接收指向特定函数的函数指针。对于程序员来说，这种方法比第一种方法复杂得多（因为您必须手动进行设置，而不是让链接器自动为您完成），而且它也更脆弱（因为您没有得到编译-time 检查您在第一个方法中获得的参数类型是否正确调用函数），但优点是您可以决定在运行时加载哪个共享对象（甚至是否加载它），使得这是一个用于插件类型功能的接口。最后，dlopen 接口的可移植性也低于其他方式，因为它的机制取决于动态链接器的确切实现（因此 libtool 的libltdl，它试图抽象出这些差异）。

Answer 3

ltrace -S一个最小示例的分析表明它mmap在 glibc 2.23 中使用

在 glibc 2.23、Ubuntu 16.04 中，运行latrace -S在使用以下命令的最小程序上dlopen：

ltrace -S ./dlopen.out

显示：

dlopen("libcirosantilli_ab.so", 1 <unfinished ...>
SYS_open("./x86_64/libcirosantilli_ab.so", 524288, 06267650550)      = -2
SYS_open("./libcirosantilli_ab.so", 524288, 06267650550)             = 3
SYS_read(3, "\177ELF\002\001\001", 832)                              = 832
SYS_brk(0)                                                           = 0x244c000
SYS_brk(0x246d000)                                                   = 0x246d000
SYS_fstat(3, 0x7fff42f9ce30)                                         = 0
SYS_getcwd("/home/ciro/bak/git/cpp-cheat"..., 128)                   = 54
SYS_mmap(0, 0x201028, 5, 2050)                                       = 0x7f1c323fe000
SYS_mprotect(0x7f1c323ff000, 2093056, 0)                             = 0
SYS_mmap(0x7f1c325fe000, 8192, 3, 2066)                              = 0x7f1c325fe000
SYS_close(3)                                                         = 0
SYS_mprotect(0x7f1c325fe000, 4096, 1)                                = 0

所以我们立即看到dlopen调用open+ mmap。

这个很棒的ltrace工具可以跟踪库调用和系统调用，因此非常适合检查这种情况下发生的情况。

仔细分析表明，它open返回文件描述符3（stdin、out 和 err 之后的下一个空闲描述符）。

read然后使用该文件描述符，但是TODO 为什么mmap参数被限制为四个，并且我们看不到那里使用了哪个 fd，因为这是第五个参数。strace正如所料，证实了这3一点，宇宙的秩序得以恢复。

勇敢的灵魂也可以冒险进入 glibc 代码，但我在快速 grep 后找不到，mmap而且我很懒。

使用 GitHub 上的构建样板对这个最小示例进行了测试。