linux下so動態庫一些不爲人知的祕密(中)

  我們知道linux鏈接so有兩種途徑:顯示和隱式。所謂顯示就是程序主動調用dlopen打開相關so;這裏需要補充的是,如果使用顯示鏈接,上篇文章討論的那些問題都不存在。首先,dlopen的so使用ldd是查看不到的。其次,使用dlopen打開的so並不是在進程啓動時候加載映射的,而是當進程運行到調用dlopen代碼地方纔加載該so,也就是說,如果每個進程顯示鏈接a.so;但是如果發佈該程序時候忘記附帶發佈該a.so,程序仍然能夠正常啓動,甚至如果運行邏輯沒有觸發運行到調用dlopen函數代碼地方。該程序還能正常運行,即使沒有a.so.

 

  既然顯示加載這麼多優點,那麼爲什麼實際生產中很少碼農使用它呢, 主要原因還是起使用不是很方便,需要開發人員多寫不少代碼。所以不被大多數碼農使用,還有一個重要原因應該是能提前發現錯誤,在部署的時候就能發現缺少哪些so,而不是等到實際上限運行的時候才發現缺東少西。

 

  下面舉個工作中最常碰到的問題,來引申出本篇內容吧。

寫一個最簡單的so, tmp.cpp

1.    int test()

2.    {

3.      return 20;

4.    }

  編譯=>鏈接=》運行, 下面main.cpp 內容請參見上一篇文章。

[stevenrao]$ g++ -fPIC -c tmp.cpp

[stevenrao]$ g++ -shared -o libtmp.so tmp.o

[stevenrao]$ mv libtmp.so /tmp/

[stevenrao]$ g++ -o demo -L/tmp -ltmp main.cpp

[stevenrao]$ ./demo

./demo: error while loading shared libraries: libtmp.so: cannot open shared object file: No such file or directory

[stevenrao]$ ldd demo

linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff7fdc1000)

        libtmp.so => not found

   這個錯誤是最常見的錯誤了。運行程序的時候找不到依賴的so。一般人使用方法是修改LD_LIBRARY_PATH這個環境變量

   export LD_LIBRARY_PATH=/tmp

[stevenrao]$ ./demo

test

   這樣就OK了, 不過這樣export 只對當前shell有效,當另開一個shell時候,又要重新設置。可以把export LD_LIBRARY_PATH=/tmp 語句寫到 ~/.bashrc中,這樣就對當前用戶有效了,寫到/etc/bashrc中就對所有用戶有效了。

   前面鏈接時候使用 -L/tmp/ -ltmp 是一種設置相對路徑方法,還有一種絕對路徑鏈接方法

[stevenrao]$ g++ -o demo  /tmp/libtmp.somain.cpp

[stevenrao]$ ./demo

  test

[stevenrao]$ ldd demo

        linux-vdso.so.1=>  (0x00007fff083ff000)

        /tmp/libtmp.so(0x00007f53ed30f000) 

   絕對路徑雖然申請設置環境變量步驟,但是缺陷也是致命的,這個so必須放在絕對路徑下,不能放到其他地方,這樣給部署帶來很大麻煩。所以應該禁止使用絕對路徑鏈接so

   

   搜索路徑分兩種,一種是鏈接時候的搜索路徑,一種是運行時期的搜索路徑。像前面提到的 -L/tmp/ 是屬於鏈接時期的搜索路徑,即給ld程序提供的編譯鏈接時候尋找動態庫路徑;而LD_LIBRARY_PATH則既屬於鏈接期搜索路徑,又屬於運行時期的搜索路徑。

   

   這裏需要介紹鏈-rpath鏈接選項,它是指定運行時候都使用的搜索路徑。聰明的同學馬上就想到,運行時搜索路徑,那它記錄在哪兒呢。也像. LD_LIBRARY_PATH那樣,每部署一臺機器就需要配一下嗎。呵呵,不需要..,因爲它已經被硬編碼到可執行文件內部了。看看下面演示

 

1.  [stevenrao] $ g++ -o demo -L /tmp/ -ltmp main.cpp

2.  [stevenrao] $ ./demo

3.  ./demo: error while loading sharedlibraries: libtmp.so: cannot open shared object file: No such file or directory

4.  [stevenrao] $ g++ -o demo -Wl,-rpath /tmp/ -L/tmp/ -ltmp main.cpp

5.  [stevenrao] $ ./demo

6.  test

7.  [stevenrao] $ readelf -d demo

8.   

9.  Dynamic section at offset 0xc58 contains 26entries:

10.    Tag       Type                        Name/Value

11.   0x0000000000000001(NEEDED)             Shared library: [libtmp.so]

12.   0x0000000000000001(NEEDED)             Shared library:[libstdc++.so.6]

13.   0x0000000000000001(NEEDED)             Shared library: [libm.so.6]

14.   0x0000000000000001(NEEDED)             Shared library:[libgcc_s.so.1]

15.   0x0000000000000001(NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]

16.   0x000000000000000f(RPATH)              Library rpath: [/tmp/]

17.   0x000000000000001d(RUNPATH)            Library runpath: [/tmp/]

   看看是吧,編譯到elf文件內部了,路徑和程序深深的耦合到一起

 

   so搜索路徑,還有一個類似於-path,叫LD_RUN_PATH環境變量, 它也是把路徑編譯進可執行文件內,不同的是它只設置RPATH。

 [stevenrao] g++ -o demo -L /tmp/  -ltmp main.cpp
 [stevenrao] readelf -d demo
 Dynamic section at offset 0xb98 contains 25 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libtmp.so]
 ....
 0x000000000000000f (RPATH)              Library rpath: [/tmp/]

  另外還可以通過配置/etc/ld.so.conf,在其中加入一行
  /tmp/
  這個配置項也是隻對運行期有效,並且是全局用戶都生效,需要root權限修改,修改完後需要使用命令ldconfig 將 /etc/ld.so.conf 加載到ld.so.cache中,避免重啓系統就可以立即生效。
  除了前面介紹的那些搜索路徑外,還有缺省搜索路徑/usr/lib/ /lib/ 目錄,可以通過-z nodefaultlib編譯選項禁止搜索缺省路徑。
  [stevenrao] $ g++ -o demo -z nodefaultlib  -L/tmp -ltmp main.cpp
  [stevenrao] $  ./demo
   ./demo: error while loading shared libraries: libstdc++.so.6: cannot open shared object file

  這麼多搜索路徑,他們有個先後順序如下
  1、RUMPATH 優先級最高
  2、RPATH   其次
  3、LD_LIBRARY_PATH
  4、/etc/ld.so.cache
  5、/usr/lib/ /lib/

  查看一個程序搜索其各個動態庫另一個簡單的辦法是使用 LD_DEBUG這個環境變量;
  [stevenrao] $ export LD_DEBUG=libs
  [stevenrao] $ ./demo
 


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