本文首發(fā)于 在 498 行極小系統(tǒng)跑標(biāo)準(zhǔn) ELF 程序

簡(jiǎn)介

ELF 在 Linux 系統(tǒng)中作為標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行文件格式已經(jīng)存在了 ~25 年。

如果要在 Linux 下直接研究 ELF，通常很難繞過(guò) Linux 本身的復(fù)雜度。

為了降低學(xué)習(xí) ELF 的門檻，今天特地引薦一個(gè)極小的系統(tǒng)，這個(gè)小系統(tǒng)不僅有 “Bootloader”，有 “OS”，還能加載和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的可以打印 Hello 的 ELF 程序。

所有這些都由 CS630-Qemu-Lab 提供。它是一套用于學(xué)習(xí)舊金山大學(xué)課程 CS 630: Advanced Microcomputer Programming 的極簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，是一個(gè)由泰曉科技主導(dǎo)的開源項(xiàng)目。

它可以獨(dú)立使用，也可以在 Linux Lab 下使用。下面介紹如何在 Linux Lab 下使用它。

準(zhǔn)備環(huán)境

先準(zhǔn)備 Linux Lab（非 Ubuntu 系統(tǒng)請(qǐng)?zhí)崆鞍惭b好 Docker）：

$ git clone https://gitee.com/tinylab/cloud-lab $ cd cloud-lab $ tools/docker/run linux-lab

執(zhí)行完正常會(huì)看到一個(gè)啟動(dòng)了 LXDE 桌面的瀏覽器，進(jìn)去以后，點(diǎn)擊桌面的控制臺(tái)，啟動(dòng)后下載 CS630-Qemu-Lab 到 /labs 目錄下：

$ cd /labs $ git clone https://gitee.com/tinylab/cs630-qemu-lab $ cd cs630-qemu-lab

一鍵運(yùn)行 ELF

接下來(lái)，通過(guò) CS630 Qemu Lab 提供的極速體驗(yàn)方式，一鍵編譯 Bootloader, OS 和 Hello 匯編程序，并自動(dòng)依次運(yùn)行：

$ make boot SRC=res/elfexec.s APP=res/hello.s

運(yùn)行完以后，會(huì)彈出一個(gè) Qemu 界面，并在屏幕打印一個(gè) Hello 字符串。

默認(rèn)是從軟盤加載程序，如果要改為硬盤，可以用：

$ make boot-hd SRC=res/elfexec.s APP=res/hello.s

初步解讀

這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要包含如下三部分：

• “Bootloader”
• src/quikload_floppy.s：實(shí)際代碼只有 68 行
• src/quikload_hd.s：實(shí)際代碼只有 44 行
• “OS”
• res/elfexec.s：實(shí)際代碼只有 430 行，有提供 write, exit 等幾個(gè)小的系統(tǒng)調(diào)用，還能加載標(biāo)準(zhǔn) ELF
• “APP”
• res/hello.s：實(shí)際代碼僅 19 行，可以打印 Hello 字符串，編譯生成標(biāo)準(zhǔn)的 ELF 程序

以 Floppy 版本為例，上述 bootloader 和 os 加起來(lái)僅有 498 行代碼，含注釋和空行也才 644 行，相比龐大的 Linux 來(lái)講，可謂極其微小，因此特別適合核心 ELF 原理分析。

題外話

CS630 Qemu Lab 的匯編語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)案例非常豐富，全部以 X86 為平臺(tái)，以 Linux AT&T 匯編語(yǔ)法撰寫，代碼簡(jiǎn)潔清晰，非常適合學(xué)習(xí)。例如，跑一個(gè) rtc 程序：

$ make boot SRC=src/rtc.s

下面是演示視頻：

小結(jié)

Jonathan Blow 在莫斯科 DevGAMM 上，做了一個(gè)題為《阻止文明倒塌》的演講。

這個(gè)演講反應(yīng)了一個(gè)普遍的情況，某個(gè)項(xiàng)目，隨著功能的迭代和技術(shù)的發(fā)展，其功能不斷豐富，復(fù)雜度卻在不斷增加。對(duì)于后來(lái)者，學(xué)習(xí)難度和門檻就變得越來(lái)越高。很多內(nèi)容，由于逐步遠(yuǎn)離了當(dāng)初設(shè)計(jì)者和開發(fā)者的環(huán)境，新來(lái)的維護(hù)人員極易出現(xiàn)理解偏差，隨著老一輩 Maintainers 逐漸地離開，系統(tǒng)可能會(huì)變得越來(lái)越難以維護(hù)。

Linux 有點(diǎn)類似這樣，它正在變得越來(lái)越復(fù)雜，我們學(xué)習(xí)一個(gè)可執(zhí)行文件格式，得抱著幾本大磚頭 Linux 圖書，并從數(shù)萬(wàn)行代碼中找出那些關(guān)聯(lián)的片段，看上去就是一個(gè)令人畏懼的工程。

泰曉科技致力于降低 Linux 技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究門檻，我們正在做很多努力，去簡(jiǎn)化問(wèn)題的復(fù)雜度，一方面構(gòu)建了多套極簡(jiǎn)又容易快速上手的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，另外一方面，從產(chǎn)品實(shí)戰(zhàn)的細(xì)微處追本溯源，分享了大量的技術(shù)原創(chuàng)文章，爭(zhēng)取見微知著。

后續(xù)將進(jìn)一步深度解讀這個(gè) 498 行的極小系統(tǒng)，敬請(qǐng)關(guān)注；加微信號(hào) tinylab 可申請(qǐng) “Linux ELF 剖析”系列文章pdf合集。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的elf section类型_在 498 行极小 OS 上跑标准 ELF 程序的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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