linux - 从头开始创建简单的微型 ELF

Question

我目前正在尝试根据他们的文档(第 8 页)[1] 使用 ELFIO 库创建简单的 ELF 可执行文件。这是 readelf 在其代码的略微修改版本上运行时的输出(不重要，只是不同的字符串和地址基数。对齐、标志等未受影响。)

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF32
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - GNU
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Intel 80386
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x400000
  Start of program headers:          52 (bytes into file)
  Start of section headers:          4168 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               52 (bytes)
  Size of program headers:           32 (bytes)
  Number of program headers:         2
  Size of section headers:           40 (bytes)
  Number of section headers:         4
  Section header string table index: 1

Section Headers:
  [Nr] Name              Type            Addr     Off    Size   ES Flg Lk Inf Al
  [ 0]                   NULL            00000000 000000 000000 00      0   0  0
  [ 1] .shstrtab         STRTAB          00000000 00102e 000017 00      0   0  0
  [ 2] .text             PROGBITS        00400000 001000 00001d 00  AX  0   0 16
  [ 3] .data             PROGBITS        00400020 001020 00000e 00  WA  0   0  4
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
  I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)
  O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

There are no section groups in this file.

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  LOAD           0x001000 0x00400000 0x00400000 0x0001d 0x0001d R E 0x1000
  LOAD           0x001020 0x00400020 0x00400020 0x0000e 0x0000e RW  0x10

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     .text 
   01     .data 

这个可执行文件运行良好。我想将数据部分从文本部分移开一点，所以我选择了地址 0x400040。在这里你可以看到这就是我所做的一切。

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 03 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF32
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - GNU
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Intel 80386
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x400000
  Start of program headers:          52 (bytes into file)
  Start of section headers:          4168 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               52 (bytes)
  Size of program headers:           32 (bytes)
  Number of program headers:         2
  Size of section headers:           40 (bytes)
  Number of section headers:         4
  Section header string table index: 1

Section Headers:
  [Nr] Name              Type            Addr     Off    Size   ES Flg Lk Inf Al
  [ 0]                   NULL            00000000 000000 000000 00      0   0  0
  [ 1] .shstrtab         STRTAB          00000000 00102e 000017 00      0   0  0
  [ 2] .text             PROGBITS        00400000 001000 00001d 00  AX  0   0 16
  [ 3] .data             PROGBITS        00400040 001020 00000e 00  WA  0   0  4
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
  I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)
  O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

There are no section groups in this file.

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  LOAD           0x001000 0x00400000 0x00400000 0x0001d 0x0001d R E 0x1000
  LOAD           0x001020 0x00400040 0x00400040 0x0000e 0x0000e RW  0x10

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     .text 
   01     .data 

但是，这个文件保持seg。一开始就出错。我真的不明白发生了什么。起初我虽然它与部分和段的对齐有关，但它们对我来说似乎没问题。我也怀疑过 ASLR(因为 Hello World 的地址是硬编码的，没有重定位)并试图在 /proc/sys/kernel/randomize_va_space 中将其关闭。我还检查了 linux 内核源代码，尤其是文件 fs/binfmt_elf.c，但要完全理解那里发生的事情，我需要更多时间。所以我想请求你的帮助。如果你知道地址 0x400040 有什么问题，为什么这个文件保持 seg。错误，或者您可以指出内核中的特定代码行，那么我将不胜感激。

编辑:我也试过 gdb 但 bt 提供了 No stack。在入口点地址上设置读取观察点不会执行任何操作。

编辑 2:在处理文件后，我发现将第二段的文件偏移量从 0x1020 移动到 0x1040 会导致文件正常工作。所以现在我的问题是，文件偏移量和虚拟地址是否需要某种关系？

[1] http://elfio.sourceforge.net/elfio.pdf

Answer 1

So now my question is, does file offset and virtual address need to be in some relation?

是的:文件偏移量必须与VirtAddr 和PhysAddr 模页面大小一致，因为文件是mmap直接(由内核加载程序)编辑。

如果您不维护该关系，内核将创建一个新进程，尝试将您的可执行文件映射到其中，发现您违反了基本约束，并将终止您的进程(使用 SIGKILL，我相信)。您的进程永远不会在用户空间中执行任何指令。