允许用户控制动态链接函数库将涉及到setuid/setgid这个函数如果特殊的功能需要的话。因此,GNU loader通常限制或者忽略用户对这些变量使用setuid和setgid。如果loader通过判断程序的相关环境变量判断程序的是否使用了 setuid或者setgid,如果uid和euid不同,或者gid和egid部一样,那么loader就假定程序已经使用了setuid或者 setgid,然后就大大的限制器控制这个老链接的权限。如果阅读GNU glibc的库函数源码,就可以清楚地看到这一点,特别的我们可以看elf/rtld.c和sysdeps/generic/dl-sysdep.c这两 个文件。这就意味着如果你使得uid和gid与euid和egid分别相等,然后调用一个程序,那么这些变量就可以完全起效。
3.4. 创建一个共享函数库
现在我们开始学习如何创建一个共享函数库。其实创建一个共享函数库非常容易。首先创建object文件,这个文件将加入通过gcc –fPIC 参数命令加入到共享函数库里面。PIC的意思是“位置无关代码”(Position Independent Code)。下面是一个标准的格式:
gcc -shared -Wl,-soname,your_soname -o library_name file_list library_list
下面再给一个例子,它创建两个object文件(a.o和b.o),然后创建一个包含a.o和b.o的共享函数库。例子中”-g”和“-Wall”参数不是必须的。
gcc -fPIC -g -c -Wall a.c gcc -fPIC -g -c -Wall b.c gcc -shared -Wl,
-soname,liblusterstuff.so.1 -o liblusterstuff.so.1.0.1 a.o b.o -lc
下面是一些需要注意的地方:
· 不用使用-fomit-frame-pointer这个编译参数除非你不得不这样。虽然使用了这个参数获得的函数库仍然可以使用,但是这使得调试程序几乎 没有用,无法跟踪调试。 · 使用-fPIC来产生代码,而不是-fpic。 · 某些情况下,使用gcc 来生成object文件,需要使用“-Wl,-export-dynamic”这个选项参数。通常,动态函数库的符号表里面包含了这些动态的对象的符号。 这个选项在创建ELF格式的文件时候,会将所有的符号加入到动态符号表中。可以参考ld的帮助获得更详细的说明。
3.5. 安装和使用共享函数库
一旦你了一个共享函数库,你还需要安装它。其实简单的方法就是拷贝你的库文件到指定的标准的目录(例如/usr/lib),然后运行ldconfig。
如果你没有权限去做这件事情,例如你不能修改/usr/lib目录,那么你就只好通过修改你的环境变量来实现这些函数库的使用了。首先,你需要 创建这些共享函数库;然后,设置一些必须得符号链接,特别是从soname到真正的函数库文件的符号链接,简单的方法就是运行ldconfig:
ldconfig -n directory_with_shared_libraries
然后你就可以设置你的LD_LIBRARY_PATH这个环境变量,它是一个以逗号分隔的路径的集合,这个可以用来指明共享函数库的搜索路径。例如,使用bash,就可以这样来启动一个程序my_program:
LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH my_program
如果你需要的是重载部分函数,则你就需要创建一个包含需要重载的函数的object文件,然后设置LD_PRELOAD环境变量。通常你可以很 方便的升级你的函数库,如果某个API改变了,创建库的程序会改变soname。然而,如果一个函数升级了某个函数库而保持了原来的soname,你可以 强行将老版本的函数库拷贝到某个位置,然后重新命名这个文件(例如使用原来的名字,然后后面加.orig后缀),然后创建一个小的“wrapper”脚本 来设置这个库函数和相关的东西。例如下面的例子:
#!/bin/sh export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/my_lib:$LD_LIBRARY_PATH exec
/usr/bin/my_program.orig $*
我们可以通过运行ldd来看某个程序使用的共享函数库。例如你可以看ls这个实用工具使用的函数库:
ldd /bin/ls
libtermcap.so.2 => /lib/libtermcap.so.2 (0x4001c000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40020000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
通常我么可以看到一个soname的列表,包括路径。在所有的情况下,你都至少可以看
到两个库:
· /lib/ld-linux.so.N(N是1或者更大,一般至少2)。
这是这个用力加载其他所有的共享库的库。
· libc.so.N(N应该大于或者等于6)。这是C语言函数库。
值得一提的是,不要在对你不信任的程序运行ldd命令。在ldd的manual里面写得很清楚,ldd是通过设置某些特殊的环境变量(例如,对 于ELF对象,设置LD_TRACE_LOADED_OBJECTS),然后运行这个程序。这样就有可能使得某地程序可能使得ldd来执行某些意想不到的 代码,而产生不安全的隐患。
3.6. 不兼容的函数库
如果一个新版的函数库要和老版本的二进制的库不兼容,则soname需要改变。对于C语言,一共有4个基本的理由使得它们在二进制代码上很难兼容:
o. 一个函数的行文改变了,这样它就可能与最开始的定义不相符合。
o. 输出的数据项改变了。
o. 某些输出的函数删除了。
o. 某些输出函数的接口改变了。
如果你能避免这些地方,你就可以保持你的函数库在二进制代码上的兼容,或者说,你可以使得你的程序的应用二进制接口(ABI:Application Binary Interface)上兼容。
4. 动态加载的函数库Dynamically Loaded (DL) Libraries
动态加载的函数库Dynamically loaded (DL) libraries是一类函数库,它可以在程序运行过程中的任何时间加载。它们特别适合在函数中加载一些模块和plugin扩展模块的场合,因为它可以在 当程序需要某个plugin模块时才动态的加载。例如,Pluggable Authentication Modules(PAM)系统就是用动态加载函数库来使得管理员可以配置和重新配置身份验证信息。
Linux系统下,DL函数库与其 他函数库在格式上没有特殊的区别,我们前面提到过,它们创建的时候是标准的object格式。主要的区别就是 这些函数库不是在程序链接的时候或者启动的时候加载,而是通过一个API来打开一个函数库,寻找符号表,处理错误和关闭函数库。通常C语言环境下,需要包 含这个头文件。
Linux中使用的函数和Solaris中一样,都是dlpoen() API。当时不是所有的平台都使用同样的接口,例如HP-UX使用shl_load()机制,而Windows平台用另外的其他的调用接口。如果你的目的 是使得你的代码有很强的移植性,你应该使用一些wrapping函数库,这样的wrapping函数库隐藏不同的平台的接口区别。一种方法是使用 glibc函数库中的对动态加载模块的支持,它使用一些潜在的动态加载函数库界面使得它们可以夸平台使用。具体可以参考http: //developer.gnome.org/doc/API/glib/glib-dynamic-loading-of-modules.html. 另外一个方法是使用libltdl,是GNU libtool的一部分,可以进一步参考CORBA相关资料。
4.1. dlopen()
dlopen函数打开一个函数库然后为后面的使用做准备。C语言原形是:
void * dlopen(const char *filename, int flag);
如果文件名filename是以“/”开头,也就是使用绝对路径,那么dlopne就直接使用它,而不去查找某些环境变量或者系统设置的函数库所在的目录了。否则dlopen()
就会按照下面的次序查找函数库文件:
1. 环境变量LD_LIBRARY指明的路径。 2. /etc/ld.so.cache中的函数库列表。 3. /lib目录,然后/usr/lib。不过一些很老的a.out的loader则是采用相反的次序,也就是先查/usr/lib,然后是/lib。
Dlopen()函数中,参数flag的值必须是RTLD_LAZY或者RTLD_NOW,RTLD_LAZY的意思是resolve undefined symbols as code from the dynamic library is executed,而RTLD_NOW的含义是resolve all undefined symbols before dlopen() returns and fail if this cannot be done'。
如果有好几个函数库,它们之间有一些依赖关系的话,例如X依赖Y,那么你就要先加载那些被依赖的函数。例如先加载Y,然后加载X。
dlopen()函数的返回值是一个句柄,然后后面的函数就通过使用这个句柄来做进一步的操作。如果打开失败dlopen()就返回一个NULL。如果一个函数库被多次打开,它会返回同样的句柄。
如果一个函数库里面有一个输出的函数名字为_init,那么_init就会在dlopen()这个函数返回前被执行。我们可以利用这个函数在我的函数库里面做一些初始化的工作。我们后面会继续讨论这个问题的。
4.2. dlerror()
通过调用dlerror()函数,我们可以获得最后一次调用dlopen(),dlsym(),或者dlclose()的错误信息。
4.3. dlsym()
如果你加载了一个DL函数库而不去使用当然是不可能的了,使用一个DL函数库的最主要的一个函数就是dlsym(),这个函数在一个已经打开的函数库里面查找给定的符号。这个函数如下定义:
void * dlsym(void *handle, char *symbol);
函数中的参数handle就是由dlopen打开后返回的句柄,symbol是一个以NIL结尾的字符串。
如果dlsym()函数没有找到需要查找的symbol,则返回NULL。如果你知道某个symbol的值不可能是NULL或者0,那么就很 好,你就可以根据这个返回结果判断查找的symbol是否存在了;不过,如果某个symbol的值就是NULL,那么这个判断就有问题了。标准的判断方法 是先调用dlerror(),清除以前可能存在的错误,然后调用dlsym()来访问一个symbol,然后再调用dlerror()来判断是否出现了错 误。一个典型的过程如下:
dlerror(); /* clear error code */
s = (actual_type) dlsym(handle, symbol_being_searched_for);
if ((err = dlerror()) != NULL) {
/* handle error, the symbol wasn't found */ } else {
/* symbol found, its value is in s */ }