Linker是Android系统中的一个重要组件，它负责将各个模块编译生成的so文件链接成一个整体，以及对so文件进行重定位等操作。Linker的源码位于bionic/linker目录下，通过对Linker源码的学习、分析，我们也可以实现一个自定义的Linker加载器
Linker的加载过程主要包括以下几个步骤：
本文只讨论在dlopen函数下打开一个So的链接过程，Jni情况下的链接过程不在本文讨论范围内。
接下来使用dlopen函数来打开一个so文件,
我们来看一下dlopen函数的实现
我们可以看到最终调用的是do_dlopen函数，do_dlopen即为链接器的起始入口，我们来看一下do_dlopen函数的实现，代码的位置在bionic/linker/linker.cpp文件中
由于篇幅的原因，这里只展示了部分核心代码，do_dlopen函数的主要功能是通过find_library函数找到指定的so文件，然后调用so文件中的构造函数（即init_array），最后返回so文件的句柄。
这里有个 android_namespace_t* ns = get_caller_namespace(caller);
这个函数是获取调用者的namespace，namespace是Android 7.0引入的概念，用于解决so文件的命名冲突问题，这里不做详细讨论。
我们来看一下find_library函数的实现
可以看到只是一个中转函数，最终调用的是find_libraries函数，find_libraries就是比较重要的部分了 我们将详细的对其进行分析
我们在for循环下面之后先不进行展开分析，我们先看一下find_library_internal函数的实现
可以看到代码非常清晰，先查找是否已经加载了so文件，如果没有则调用load_library函数进行加载，我们来看一下load_library函数的实现
先是调用open_library函数打开so文件，然后调用load_library函数进行加载，open_library 的实现就不具体展开了，由于在Android系统中有权限等机制限制，并且在Jni下的链接路径限制，看起来挺复杂，但实际就是一个open()，我们看下load_library函数的实现
load_library函数的实现比较复杂，我们只分析核心部分
task->read(realpath.c_str(), file_stat.st_size)
该函数的作用是读取ELF的文件信息，代码的位置在bionic/linker/linker_phdr.cpp文件中
该函数的作用是读取ELF的文件信息，包括ELF头、程序头、段头、动态段等信息，这些信息是后续链接过程的基础，该部分的实现还是比较简单，主要是对ELF文件格式的解析。
我们需要看一下另外一个实现for_each_dt_needed(task->get_elf_reader(), [&](const char* name) 这个对我们自定义linker来说实现上是有区别的，
在linker源码中，这个函数的作用是获取so文件中的DT_NEEDED字段，然后将DT_NEEDED字段中的so文件加入到加载列表中，由于简化流程考虑，这里我的实现直接用dlopen打开系统库。（不包含链接第三方库so的情况）
接下来让我们回到find_libraries看下find_library_internal之后的处理
可以看到上面的实现和linker源码里是有区别的，这里同样简化了代码，由于我们是直接通过dlopen打开 extinfo_params参数是不需要的,这里有一个核心的实现 if (!task->load(address_space))
继续看一下elf_reader.Load(address_space)的实现
ReserveAddressSpace()函数是动态链接器中用于为将要加载的ELF文件预留足够的虚拟地址空间的过程。 它根据ELF文件中的程序头表信息，计算所有可加载段（loadable segments）所需的地址空间大小，
并尝试在进程的地址空间中预留这块区域。这一步是将ELF文件从磁盘映射到内存中的前置工作。
接下来的是LoadSegments()
该函数的作用是将ELF文件中的可加载段（loadable segments）映射到进程的虚拟地址空间中，
这里的实现可以拓展下，我们可知mmap如果传入文件描述符，那么最终文件的路径会在/proc/self/maps中显示，这里其实可以通过另外的方式实现，从而完成so文件的隐藏
接下来是FindPhdr()函数
这段代码的目的是在动态链接过程中，为已加载的ELF文件定位程序头表（Program Header Table, PHDR）
的内存地址。这一步骤对于后续的库重定位和初始化至关重要。
在ELF文件格式中，程序头表描述了文件的段（比如代码段、数据段等）如何映射到进程的虚拟地址空间中。
不同于phdr_table_，这是一个临时的、在链接器内部使用的拷贝，loaded_phdr_指向的是映射到内存中、即将被实际使用的程序头表的地址。
以上的话linker的加载so在内存里的申请就结束了，接下来就是重定位操作，初始化全局变量，调用构造函数等操作。由于篇幅有限，将在后续继续开始分析
先附上源码链接
ImyLinker
static void* dlopen_ext(const char* filename,
int flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
const void* caller_addr) {
void* result = do_dlopen(filename, flags, extinfo, caller_addr);
return result;
}
static void* dlopen_ext(const char* filename,
int flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
const void* caller_addr) {
void* result = do_dlopen(filename, flags, extinfo, caller_addr);
return result;
}
void* do_dlopen(const char* name, int flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
const void* caller_addr) {
...
soinfo* const caller = find_containing_library(caller_addr);
android_namespace_t* ns = get_caller_namespace(caller);
...
...
soinfo* si = find_library(ns, translated_name, flags, extinfo, caller);
loading_trace.End();
if (si != nullptr) {
void* handle = si->to_handle();
LD_LOG(kLogDlopen,
"... dlopen calling constructors: realpath=\"%s\", soname=\"%s\", handle=%p",
si->get_realpath(), si->get_soname(), handle);
si->call_constructors();
failure_guard.Disable();
LD_LOG(kLogDlopen,
"... dlopen successful: realpath=\"%s\", soname=\"%s\", handle=%p",
si->get_realpath(), si->get_soname(), handle);
return handle;
}
return nullptr;
}
void* do_dlopen(const char* name, int flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
const void* caller_addr) {
...
soinfo* const caller = find_containing_library(caller_addr);
android_namespace_t* ns = get_caller_namespace(caller);
...
...
soinfo* si = find_library(ns, translated_name, flags, extinfo, caller);
loading_trace.End();
if (si != nullptr) {
void* handle = si->to_handle();
LD_LOG(kLogDlopen,
"... dlopen calling constructors: realpath=\"%s\", soname=\"%s\", handle=%p",
si->get_realpath(), si->get_soname(), handle);
si->call_constructors();
failure_guard.Disable();
LD_LOG(kLogDlopen,
"... dlopen successful: realpath=\"%s\", soname=\"%s\", handle=%p",
si->get_realpath(), si->get_soname(), handle);
return handle;
}
return nullptr;
}
static soinfo* find_library(android_namespace_t* ns,
const char* name, int rtld_flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
soinfo* needed_by) {
soinfo* si = nullptr;
if (name == nullptr) {
si = solist_get_somain();
} else if (!find_libraries(ns,
needed_by,
&name,
1,
&si,
nullptr,
0,
rtld_flags,
extinfo,
false )) {
if (si != nullptr) {
soinfo_unload(si);
}
return nullptr;
}
si->increment_ref_count();
return si;
}
}
static soinfo* find_library(android_namespace_t* ns,
const char* name, int rtld_flags,
const android_dlextinfo* extinfo,
soinfo* needed_by) {
soinfo* si = nullptr;
if (name == nullptr) {
si = solist_get_somain();
} else if (!find_libraries(ns,
needed_by,
&name,
1,
&si,
nullptr,
0,
rtld_flags,
extinfo,
false )) {
if (si != nullptr) {
soinfo_unload(si);
}
return nullptr;
}
si->increment_ref_count();
return si;
}
}
bool find_libraries(android_namespace_t *ns,
soinfo *start_with,
const char *const library_names[],
size_t library_names_count,
soinfo *soinfos[],
std::vector<soinfo *> *ld_preloads,
size_t ld_preloads_count,
int rtld_flags,
const android_dlextinfo *extinfo,
bool add_as_children,
std::vector<android_namespace_t *> *namespaces = nullptr) {
...
std::unordered_map<const soinfo *, ElfReader> readers_map;
LoadTaskList load_tasks;
for (size_t i = 0; i < library_names_count; ++i) {
const char *name = library_names[i];
LOGI("load task create %s ", name);
load_tasks.push_back(LoadTask::create(name, start_with, ns, &readers_map));
}
}
...
for (size_t i = 0; i < load_tasks.size(); ++i) {
LoadTask *task = load_tasks[i];
soinfo *needed_by = task->get_needed_by();
bool is_dt_needed = needed_by != nullptr && (needed_by != start_with || add_as_children);
task->set_extinfo(is_dt_needed ? nullptr : extinfo);
task->set_dt_needed(is_dt_needed);
LOGI("find_libraries(ns=%s): task=%s, is_dt_needed=%d", "null",
task->get_name(), is_dt_needed);
if (!find_library_internal(const_cast<android_namespace_t *>(task->get_start_from()),
task,
&zip_archive_cache,
&load_tasks,
rtld_flags)) {
return false;
}
}
bool find_libraries(android_namespace_t *ns,
soinfo *start_with,
const char *const library_names[],
size_t library_names_count,
soinfo *soinfos[],
std::vector<soinfo *> *ld_preloads,
size_t ld_preloads_count,
int rtld_flags,
const android_dlextinfo *extinfo,
bool add_as_children,
std::vector<android_namespace_t *> *namespaces = nullptr) {
...
std::unordered_map<const soinfo *, ElfReader> readers_map;
LoadTaskList load_tasks;
for (size_t i = 0; i < library_names_count; ++i) {
const char *name = library_names[i];
LOGI("load task create %s ", name);
load_tasks.push_back(LoadTask::create(name, start_with, ns, &readers_map));
}
}
...
for (size_t i = 0; i < load_tasks.size(); ++i) {
LoadTask *task = load_tasks[i];
soinfo *needed_by = task->get_needed_by();
bool is_dt_needed = needed_by != nullptr && (needed_by != start_with || add_as_children);
task->set_extinfo(is_dt_needed ? nullptr : extinfo);
task->set_dt_needed(is_dt_needed);
LOGI("find_libraries(ns=%s): task=%s, is_dt_needed=%d", "null",
task->get_name(), is_dt_needed);
if (!find_library_internal(const_cast<android_namespace_t *>(task->get_start_from()),
task,
&zip_archive_cache,
&load_tasks,
rtld_flags)) {
return false;
}
}
static bool find_library_internal(android_namespace_t *ns,
LoadTask *task,
ZipArchiveCache *zip_archive_cache,
LoadTaskList *load_tasks,
int rtld_flags) {
soinfo *candidate;
if (find_loaded_library_by_soname(ns, task->get_name(), true ,
&candidate)) {
LOGI(
"find_library_internal(ns=%s, task=%s): Already loaded (by soname): %s",
ns->get_name(), task->get_name(), candidate->get_realpath());
task->set_soinfo(candidate);
return true;
}
if (load_library(ns, task, zip_archive_cache, load_tasks, rtld_flags,
true )) {
return true;
}
return false;
}
static bool find_library_internal(android_namespace_t *ns,
LoadTask *task,
ZipArchiveCache *zip_archive_cache,
LoadTaskList *load_tasks,
int rtld_flags) {
soinfo *candidate;
if (find_loaded_library_by_soname(ns, task->get_name(), true ,
&candidate)) {
LOGI(
"find_library_internal(ns=%s, task=%s): Already loaded (by soname): %s",
ns->get_name(), task->get_name(), candidate->get_realpath());
task->set_soinfo(candidate);
return true;
}
if (load_library(ns, task, zip_archive_cache, load_tasks, rtld_flags,
true )) {
return true;
}
return false;
}
static bool load_library(android_namespace_t *ns,
LoadTask *task,
ZipArchiveCache *zip_archive_cache,
LoadTaskList *load_tasks,
int rtld_flags,
bool search_linked_namespaces) {
const char *name = task->get_name();
soinfo *needed_by = task->get_needed_by();
LOGI(
"load_library(ns=%s, task=%s, flags=0x%x, search_linked_namespaces=%d): calling "
"open_library",
ns->get_name(), name, rtld_flags, search_linked_namespaces);
off64_t file_offset;
std::string realpath;
int fd = open_library(ns, zip_archive_cache, name, needed_by, &file_offset, &realpath);
if (fd == -1) {
LOGE("library \"%s\" not found", name);
return false;
}
task->set_fd(fd, true);
task->set_file_offset(file_offset);
return load_library(ns, task, load_tasks, rtld_flags, realpath, search_linked_namespaces);
}
static bool load_library(android_namespace_t *ns,
LoadTask *task,
ZipArchiveCache *zip_archive_cache,
LoadTaskList *load_tasks,
int rtld_flags,
bool search_linked_namespaces) {
const char *name = task->get_name();
soinfo *needed_by = task->get_needed_by();
LOGI(
"load_library(ns=%s, task=%s, flags=0x%x, search_linked_namespaces=%d): calling "
"open_library",
ns->get_name(), name, rtld_flags, search_linked_namespaces);
off64_t file_offset;
std::string realpath;
int fd = open_library(ns, zip_archive_cache, name, needed_by, &file_offset, &realpath);
if (fd == -1) {
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最后于 2024-4-3 14:07
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