PB173 - Binární programování Linux
IV. ELF I.
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
11. 10. 2016
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016
1 /18
ELF
Executable and Linkable Format
• Hlavní souborový formát na Linuxu
• Přenositelný, relokovatelný, rozšiřitelný
• Podpora pro ladicí informace
• Prespriste
• readelf je specializovaný objdump pro ELF
• libelf je specializovaná libbf d pro ELF
• Literatura
• System V Application Binary Interface
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 2/18
libelf
Srovnání
a libbfd je nezávislá na binárním formátu
• Ale neumí vše, co podporuje ELF
• libelf umí jen ELF
• Ale zvládá téměř všechno, co ELF podporuje
• Pracuje na nižší úrovni
• libebi je nadstavba libelf
• Nemá moc uživatelů
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/05 11.10.2016 3/18
libelf
Detaily
o Knihovna pro práci s ELF a Nabízí dvě API
• ELF (libelf .h)
• GELF - více abstraktní, generické (gelf .h)
• Lze použít současně a míchat
• Dokumentace
• Pro BSD port: A tutorial introduction to libelf
• V hlavičkových souborech
o Knihovny při překladu: gcc ... -lelf
• První je třeba volat elf .version (ev.current)
• Nesmí vrátit ev_none
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/05 11.10.2016 4/18
libelf
Ošetření chyb
Jak zjistit, co se stalo?	
o Poslední chyba:int elf_errno()	
• Převod na text: const char *elf _errmsg(int error)	
• -1 jako error je zkratka pro elf _errno()	
Typicky_J	
if (! elfjunction (...) )	
errx(1, "elMunction : %s", elf_errmsg(-1));	
	
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)                                        PB173/05	11.10.2016 5/18
Úkol
Inicializace íibelf a otevření souboru
O Najděte a otevřete si BSD dokumentaci O Upravujte pbl73/04/
O Zavolejte elf _version(EV_CURRENT)
O Zkontrolujte návratovou hodnotu
• Nesmí být ev_none
• V případě chyby chybu vypište (elf _errmsg(-l))
O Pomocí standardního open otevřete soubor z příkazové řádky
• Pro čtení
O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016 6/18
libelf
Soubory
• libelf pracuje s file deskriptory o Začátek práce
• Elf *elf_begin(int fd, Elf_Cmd cmd, Elf *ref)
• cmd je jedno z elf_c_read, elf_c_write, elf_c_rdwr
• ref jeNULL
Zjištění typu sobouru
• Elf_Kind elf_kind(Elf *elf)
• Návratová hodnota je jedno z elf_k_none, elf_k_ar, elf_k_elf 9 Konec práce
• int elf_end(Elf *elf)
Příklad (bez ověření chyb)
int fd =open(file, 0_RDONLY);
Elf *elf = elf_begin(fd, ELF_C_READ, NULL);
elf_end(elf);
close(fd);
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016
7/18
Úkol
Doplňte načtení souboru zadaného jako parametr
O Zavolejte elf _begin O Zavolejte elf _kind
• Ověřte, že soubor je typu elf_k_elf
• Pokud ne, program ukončete s chybou
O Zavolejte elf _end
O Ověřujte návratové hodnoty
O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016 8/18
Struktura ELFu
• ELF hlavička 9 Hlavičky sekcí
• Popis dat pro linkování, ladění apod. o Pro překladač, debugger, ...
o Hlavičky programové
• Pohled na data pro spuštění
• Pro interpretr
• Data
• Odkazovány z obou typů hlaviček
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016
9/18
ELF hlavička
• readelf -h
• Magické číslo (0x7f 'E' 'L' 'F')
9 Typ, cílová architektura, stroj, systém, ...
• Metadata popisující hlavičky
• V libelf (gelf .h)
Struktura GElf _Ehdr • GElf_Ehdr *gelf_getehdr(Elf *elf, GElf_Ehdr *dest)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 10/18
Úkol
Výpis ELF hlavičky
O Vypište si ELF hlavičku pomocí readelf O Ze svého programu vypište
• Velikost ELF hlavičky
• Architekturu, pro kterou ELF je
• Počet programových hlaviček
• Počet hlaviček sekcí
O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016 11/18
Sekce
• readelf -S (obsah sekce: readelf -x, popř. text readelf -p)
• Vytvářené překladačem/linkerem
• Ctěné překladačem/linkerem/interpretrem
9 Předdefinované sekce:
• .text:kód
• .data: nekonstantní data (proměnné)
• .rodata: konstantní data (řetězce apod.)
• .bss: data, která se inicializují při startu na 0
• . interp: interpretr
• .symtab: tabulka symbolů pro ladění (strip)
• .dynsym: tabulka symbolů pro dynamický linker
• .gnu_debugiink: odkaz na soubor s ladicími informacemi
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 12/18
Úkol
Práce se sekcemi
O Vytvořte si soubor s kódem puts ("hello") a puts ("world") O Vytvořte si vlastní sekci s daty
int _attribute_((section(".data.my_section"))) x = 3;
O Vytvořte si vlastní sekci s funkcí (.text.my.section) O Přeložte do .o a poté i slinkujte
• mějte 2 soubory
O Vypište si seznam sekcí v obou souborech (readelf -s) O Vypište si obsah sekcí (readelf -x):
• .rodata (zkuste i readelf -p)
• V .o: .data.my_section
• V .o: . text .my_ se cti on (zkuste i ob j dump -d)
Pozn.: tyto soubory nezahazujte.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 13/18
libelf
Sekce
• Držátko: struktura Elf _Scn
Obsah nedefinovaný
• Hlavička: struktura GElf _Shdr (gelf .h)
• Získání hlavičky: GElf_Shdr *gelf_getshdr(Elf_Scn *scn, GElf_Shdr *dst)
• sh_name: offset do dat Sekce . shstrtab
• sh_type: SHT_NULL, SHT_PROGBITS, SHT_SYMTAB, SHT_STRTAB, .. .
• sh_flags: SHF_WRITE, SHF_ALL0C, SHF_EXECINSTR, ...
• sh_size: velikost
o Data: struktura Elf _Data (obsah probereme příště)
• Iterace přes Obsah: Elf _Data *elf_getdata(Elf_Scn *scn, Elf_Data *data)
• d_buf: data
d_type:ELF_T_BYTE, ELF_T_ADDR, . . .
• d_size: velikost dat
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 14/18
libelf
Vyhledání sekcí
• X-tá sekce: Elf_Scn *elf_getscn(Elf *elf, size_t index)
• Iterace: Elf_Scn *elf_nextscn(Elf *elf, Elf.Scn *Scn
9 Index sekce s názvy sekcí . shstrtab:
int elf_getshdrstrndx(Elf *elf, size_t *dst)
Příklad
Elf_Scn *scn = NULL;
while ((sen = elf_nextscn(elf, sen))) {
GEIf_Shdrshdr;
Elf_Data *data = NULL;
gelf_getshdr(scn, &shdr); /* shdr */
while ((data = elf_getdata(scn, data))) /* data */;
}
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/05
11. 10. 2016 15/18
Úkol
Hexdump sekcí
O Iterujte přes sekce (elf _nextscn)
O Vypište hlavičku každé sekce (gelf _getshdr)
• Index (elf _ndxscn)
• Offset do sekce názvů
• Velikost
• Flagy
O Vypište data každé sekce (elf .getdata)
• Uvažte jen první elf _getdata (tj. neiterujte přes data) o Hexdump prvních 16 bytů obsahu
O Přeložte a vyzkoušejte
O Porovnejte S readelf -S
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/05 11.10.2016 16/18
libelf
Úpravy ELFu
Otevření s elf_c_write/elf_c_rdwr
9 Nová Sekce: Elf_Scn *elf_newscn(Elf *elf)
• gelf _getshdr jako předtím a naplnění
Po naplnění: int gelf _update_shdr(Elf _Scn *scn, GElf _Shdr *src) Vytvoření dat: Elf _Data *elf _newdata(Elf_Scn *scn)
• Zápis do souboru
• loff_t elf_update(Elf *elf, Elf_Cmd cmd)
• cmd: ELF C WRITE
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 17/18
Úkol
Přidání sekce do ELFu/ověření (ne)funkčnosti libelf
O Otevřete ELF soubor pro čtení a zápis
O Vytvořte novou sekci .comment.my
• Typu sht_N0TE
O Vložte do ní nějaká data
• Typu elf_t_byte O Zavolejte elf .update
• S parametrem elf_c_write O Přeložte a vyzkoušejte
O Zobrazte Obsah sekce .comment .my pomocí readelf -x
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/05
11. 10. 2016 18/18