Elf 加载器的工作流程
分析Elf文件
映射 Segments
对栈进行预处理
int main(int argc, char **argv, char **envp) {...}见到一个main函数的定义，你是否考虑过:
- main函数使用这些参数的作用分别是什么?
- Elf运行前，他们是如何被正确放置的?
- 我们又如何正确的访问?
内核中的Elf加载器还需要将辅助向量和其他信息(argc,argv,envp)一起放在栈上。 初始化后，进程的堆栈如下所示(64位架构下):
position content size (bytes) + comment
------------------------------------------------------------------------
[ free used for process ]
stack pointer -> [ argc = number of args ] 8
[ argv[0] (pointer) ] 8 (program name)
[ argv[1] (pointer) ] 8
[ argv[..] (pointer) ] 8 * x
[ argv[n - 1] (pointer) ] 8
[ argv[n] (pointer) ] 8 (= NULL)
[ envp[0] (pointer) ] 8
[ envp[1] (pointer) ] 8
[ envp[..] (pointer) ] 8
[ envp[term] (pointer) ] 8 (= NULL)
[ auxv[0] (Elf64_auxv_t) ] 16
[ auxv[1] (Elf64_auxv_t) ] 16
[ auxv[..] (Elf64_auxv_t) ] 16
[ auxv[term] (Elf64_auxv_t) ] 16 (= AT_NULL vector)
[ padding ] 0 - 16
[ argument ASCIIZ strings ] >= 0
[ environment ASCIIZ str. ] >= 0
(0xbffffffc) [ end marker ] 8 (= NULL)
(0xc0000000) < bottom of stack > 0 (virtual)
------------------------------------------------------------------------
在这之上，我们最常用的是argc和argv，所以还是需要介绍一下envp和auxv。
Environment
环境变量的结构和argv相同，都是一些字符串指针的方式去访问。 只不过没有用于表示数量的"envc"，而是以NULL表示结尾。
Auxiliary Vectors
Auxiliary Vectors 简称Auxv, OS内核在加载Elf时, 可以将一些键值对类型的数值传递给用户态程序， 即进程启动时内核向用户态传递信息的一种方式。
Auxv的存储结构不是argv和envp那样的间接形式，而是顺序存一些Elf64_auxv_t结构体，在Linux上，结构体的定义在/usr/include/elf.h中。
typedef struct
{
uint64_t a_type; /* Entry type */
uint64_t a_val;
} Elf64_auxv_t;
可以看到就是一个类型和数值，直接就能存下，不支持字符串的形式。
我们可以在Linux上测试Auxv，在启动一个用户程序之前加上LD_SHOW_AUXV=1,
可以打印出所有的Auxv。
~ $ LD_SHOW_AUXV=1 /bin/ls
AT_SYSINFO_EHDR: 0x7ffc3b3de000
AT_HWCAP: 1f8bfbff
AT_PAGESZ: 4096
AT_CLKTCK: 100
AT_PHDR: 0x55a318711040
AT_PHENT: 56
AT_PHNUM: 13
AT_BASE: 0x7f0f5ac91000
AT_FLAGS: 0x0
AT_ENTRY: 0x55a3187177d0
AT_UID: 1000
AT_EUID: 1000
AT_GID: 1000
AT_EGID: 1000
AT_SECURE: 0
AT_RANDOM: 0x7ffc3b272ab9
AT_HWCAP2: 0x2
AT_EXECFN: /bin/ls
AT_PLATFORM: x86_64
一般来说，普通的用户程序不需要获取内核的信息，但对于一些位于用户态和内核态之间的、 交互非常紧密的用户态程序而言则比较有用。比如说解释器、init进程、微内核OS中的root-service等等。
测试你的Elf Loader
在Elf中输出这些辅助信息，看是否能顺利读到。这里分别给出（1）只打印Auxv（2）打印所有
#include <stdio.h>
#include <elf.h>
main(int argc, char* argv[], char* envp[])
{
Elf32_auxv_t *auxv;
while (*envp++ != NULL); /* from stack diagram above: *envp = NULL marks end of envp */
/* auxv->a_type = AT_NULL marks the end of auxv */
for (auxv = (Elf32_auxv_t *)envp; auxv->a_type != AT_NULL; auxv++) {
if (auxv->a_type == AT_SYSINFO)
printf("AT_SYSINFO is: 0x%x\n", auxv->a_un.a_val);
}
}
int main(int argc, char *argv[], char *envp[])
{
int i;
// Print all arguements
printf("argc: %d\n", argc);
for (i = 0; i < argc; i++) {
printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
}
// Print all enviroment variables
for (i = 0; envp[i]; i++) {
printf("env[%d]: %s\n", i, envp[i]);
}
// Print all auxv
Elf64_auxv_t *auxv = (Elf64_auxv_t *)(envp+i+1);
for (; auxv->a_type != AT_NULL; auxv++) {
if (auxv->a_type == AT_PAGESZ) {
printf("AT_PAGESZ: 0x%lx\n", auxv->a_un.a_val);
}
}
}