Operační systémy 13. Knihovny, spustitelné soubory

Prezentace na téma: "Operační systémy 13. Knihovny, spustitelné soubory"— Transkript prezentace:

1 Operační systémy 13. Knihovny, spustitelné soubory
© Milan Keršláger

2 Knihovní funkce soustředění funkcí do knihovny
snaha o opakované použití kódu první úspěšný pokrok v Pascalu tzv. unity v jazyce C je standardní knihovna (libc) zjednodušuje jazyk, standardizuje šířeji jazyk nemusí být klíčová slova pro I/O apod. problém API, ABI, chyb v knihovních funkcích rozhraní se může měnit

3 Typy knihoven statické knihovny soubory s příponou .a
knihovna se po překladu „přilepí“ k programu obstarává tzv. linker dynamické knihovny soubory s příponou .so (ve Windows DLL) program obsahuje jen seznam knihoven a funkcí při spuštění musí loader zavést též knihovnu bez knihovny program nefunguje knihovna v paměti sdílena mezi více procesy

4 Dynamické knihovny možnost relokace
neví se, kde v adresním prostoru bude místo problém zejména IA-32 (jen 4, resp. 2 GiB) zavaděč rozhodne při startu programu snaha o maximalizaci sdílení knihoven nemusí být možné – kolize s knihovnou, kódem nejvýhodnější rozložení lze vypočítat Linux: prelink, Windows: Microsoft při kompilaci DLL oboje relokace na vhodnou adresy předem zrychlení startu (některých) programů

5 Loader zavaděč programu do paměti poměrně komplikovaná úloha
zejména ve spojitosti s dynamickými knihovnami velký měnící se počet, netriviální optimalizace výsledku typicky samostatný (speciální) program kontrola oprávnění a nároků programu vyřešení nedefinovaných symbolů (+ preload) nakopírování programu a knihoven do paměti nastavení sdílené paměti pro knihovny (cizí, vlastní) předání argumentů z příkazového řádku inicializace registrů a sok na začátek (_start)

6 Dynamic loading knihovna se zavádí až za běhu programu
pomocí speciální funkce nezajišťuje OS, ale sám program rozhoduje programátor modularizace programů problém: co když se knihovna změní za běhu programu?

7 PIC a PIE Position Independent Code funguje na jakékoliv adrese
nepotřebuje tedy relokaci (resp. modifikaci) vyžadována podpora instrukcí s relativní adresou v CPU využíváno u knihoven Position Independent Executable v Linuxu bezpečnostní opatření kód je nahrán na „náhodnou“ adresu na IA-32 silně omezené množství cílových adres ztěžuje některé útoky (přepsání zásobníku)

8 Spustitelný soubor program ve vykonatelné podobě
typicky soubor se strojovým kódem různé formáty (ELF, EXE, ...) též bytecode (Java) nebo skript (interpretace) specifické odlišení od ostatních souborů unixové systémy: nastaveno oprávnění „spustitelný“ Windows: přípona .EXE, .COM atd. specifický obsah pro danou platformu, architekturu systémová volání, instrukční sada, metadata → ABI (binární rozhraní) → též Wine na Linuxu

9 ELF Executable and Linkable Format
původně pro Unix System V jako definované ABI 1999 – zvoleno pro unixové systémy spustitelné soubory, sdílené knihovny, object kód, core flexibilní a rozšiřitelný formát hlavička, segmenty, sekce, data není vztažen k jedné architektuře Linux, PlayStation, Nintendo, OpenVMS, ... nástroje: readelf, objdump, file

10 EXE Executable několik variant
DOS (MZ, NE), Windows (NE, LX, PE), OS/2 (LE, LX) mnoho dalších interních variant, ale i komprimované atd. Windows EXE má na začátku MZ, který vypíše zhruba: „Tento program nelze spustit v prostředí DOSu“ kromě metadat a kódu i další data („resources“) ikony, bitmapy, fonty, HTMl dokument, ... sekce pro různé platformy (viz výše) PE – Portable Executable modifikovaný unixový COFF formát

11 DLL implementace sdílených knihoven
též přípony .OCX (ActiveX control), .DRV (ovladač) stejný formát, jako EXE → PE verze není součástí názvu problémy koexistence různých verzí → DLL hell Microsoft neposkytuje správu, aktualizace atd. snadno sdílitelné mezi stejnými aplikacemi nesnadno sdílitelné mezi různými aplikacemi COM model rozšiřuje koncept DLL knihoven volání funkce v DLL knihovně (jako dlopen v POSIXu) rozšířeno na volání mezi procesy nebo i mezi počítači