进程装载过程分析（execve系统调用分析）

Posted 2020-12-04 tjyuanxi

最近一段时间在学习linux内核，这里将进程启动的过程的一些心得体会记录一下。

1、进程启动

　　linux环境下我们启动一个程序一般都是通过shell拉起来的。或者通过一个程序调用exec系列函数进行进程替换的。

　　其实这两种方式实质是一样的，shell拉起也是调用的exec系列函数；所以我们就以第二种方式用代码来分析整个装载过程。

2、程序代码

　　首先我们来看下我们的实例程序代码。

 　　为了好跟踪内核代码，所以这里通过qemu模拟了linux和文件系统。上左图为主进程，主进程fork了一个子进程，子进程最后调用exec*将自己替换为hello进程（），

　　hello进程代码为右图。

3、 内核代码走读

　　其实这里主要就是跟踪exec* 系统调用在内核中的执行，exec*系列函数都是execve的封装例程，execve系统调用最终对应的系统调用处理函数为sys_execve。

　　

　　sys_execve——> do_execve——>do_execve_common调用过程，do_execve_common 里面的实际上就是在组装 struct linux_binprm结构体。

　　其主要调用exec_binprm。

 

最终找到elf的加载函数，开始正式按照elf格式进行加载。

 

 

,通过上图，可以看到“current_pt_regs”这个就是将当期进程的寄存器堆取出来（eax、ebx……）。

然后“elf_entry”这个就是新的进程的入口，也就是这里是在准备新进程的堆栈信息、执行环境，实际上start_thread就是将原来的进程的堆栈信息全给替换为了新的进程的堆栈.

4、调试跟踪

 

如上图可以看到在start_thread函数中将新的进程的入口函数加载到堆栈中了，而进程入口就是进行elf文件中的entry point address.于是当进程返回用户空间时，就从新的进程入口开始执行了，于是进程就被替换成新的进程了——偷梁换柱

5、总结

　　其实我们上面只分析了进程为静态链接的情况。如果是动态链接，老进程的堆栈入口将不是elf文件的开始。二手ld动态加载器，如下图代码所示：

我们进程的加载都是通过exec系统调用在内核中通过堆栈的替换 来偷梁换柱完成的。可以比喻为当一个人走进一个房间后（内核），等他出来时他的灵魂已经被换成另一个人了。