Форматы исполняемых файлов

Как упоминалось в предшествующем разделе, не все программы хранятся в одинаковом файловом формате, и чтобы абстрагироваться от различий Linux использует обработчики двоичных файлов.

Текущим «собственным» форматом исполняемых файлов Linux (если термин «собственный» действительно применим к системе с равно хорошей поддержкой такого большого количества форматов) является Executable and Linking Format (ELF). Формат ELF почти полностью заменил собой более ранний, так называемый формат a.out, который был далеко не столь гибок — среди прочих недостатков формат a.out плохо подходил для динамического связывания, затрудняя реализацию библиотек совместного использования. Linux по прежнему сохраняет обработчик двоичных файлов для формата a.out, но ELF является предпочтительным.

Как правило, обработчики двоичных файлов распознают файлы по каким-либо «магическим последовательностям» (специальным последовательностям байтов), внедренным в начало файла, а иногда — по какому-либо свойству имени файла. Например, обработчик Java убеждается, что имя файла заканчивается символами .class и что первыми четырьмя байтами (в шестнадцатиричном формате) являются 0xcafebabe, как определено стандартом Java.

Ядро версии 2.2 обеспечивает следующие обработчики двоичных файлов (в системе на базе процессора Intel; порты Linux для других платформ, таких как PowerPC и SPARC, обеспечивают дополнительные обработчики):

• a.out (в файле fs/binfmt_aout.c). Для двоичных файлов в старом формате Linux. Этот обработчик все еще требуется для обратной совместимости в некоторых системах, но в целом, формат a.out быстро отмирает.
• ELF (в файле fs/binfmt_elf.c). Для двоичных файлов в новом формате Linux. Этот формат широко используется как для исполняемых файлов, так и для библиотек совместного использования. Большинство современных систем Linux (например, Red Hat 5.2) поставляются только с двоичными файлами в формате ELF, хотя, как правило, они поддерживают также загрузку двоичных файлов в формате a.out, на тот случай, если пользователь решит их установить. Обратите внимание, что несмотря на то, что формат ELF считается собственным форматом Linux, он использует обработчик двоичных файлов, подобно остальным форматам — ядро не оказывает предпочтение ни одному из форматов. Исключение особых случаев способствует упрощению кода ядра.
• ЕМ86 (в файле fs/binfmt_em86.c). Помогает выполнять двоичные файлы Intel Linux на компьютерах Alpha, как если бы они были собственными двоичными файлами Alpha.
• Java (в файле fs/binfmt_java.c). Позволяет выполнять файлы .class Java без явного указания интерпретатора байт-кода Java. При этом используется механизм, аналогичный используемому для сценариев; обработчик запускает интерпретатор байт-кода, передавая ему имя файла .class в качестве аргумента. С точки зрения пользователя двоичные файлы Java обрабатываются как собственные исполняемые файлы. Этот обработчик будет рассмотрен подробнее далее в этой главе.
• Misc (в файле fs/binfmt_misc.c). Наиболее разумный на данный момент из обработчиков двоичных файлов, этот обработчик может распознавать ряд двоичных форматов по специальным внедренным цифрам или по суффиксам имен файлов; но его главное преимущество заключается в том, что он может конфигурироваться во время выполнения, а не только во время компиляции. Следовательно поддержку новых форматов двоичных файлов можно добавлять «на лету», не выполняя перекомпиляцию ядра и перезагрузку. (Это действительно прекрасная идея!). Комментарии в исходном файле указывают, что со временем обработчики двоичных файлов Java и ЕМ86 будут заменены этим обработчиком.
• Scripts (в файле fs/binfmt_script.c). Предназначен для сценариев оболочки, сценариев Perl и т.п. Допуская некоторую вольность, можно сказать, что любой исполняемый файл, первыми двумя символами которого являются #!, обрабатываются этим обработчиком двоичных файлов.

Из всех этих обработчиков двоичных файлов только обработчики Java и ELF приведены в этой книге (начиная со строк 9083 и 7656, соответственно). Это связано с тем, что основное внимание уделено тому, как ядро справляется с различиями между различными форматами, а не обработке каждого отдельного двоичного формата (хотя эта тема и сама по себе представляет интерес).