《深度探索 Linux 操作系统系统构建和原理解析》读书笔记一

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原创最新推荐文章于 2026-04-30 10:24:52 发布 540 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

深度探索Linux操作系统 —— Linux图形原理探讨本质上，谈及图形原理必会涉及渲染和显示两部分。但是显示过程比较简单和直接，而渲染过程要复杂得多，更重要的是，渲染牵扯到操作系统内部的组件更多，因此，本章我们主要讨论渲染过程。我们不想只浮于理论，结合具体的GPU进行讨论更有助于深度理解计算机的图形原理。相比于 NV 及 ATI 的 GPU ，我们选择相对更开放一些的Intel的 GPU 进行讨论。Intel 的 GPU 也在不断的演进，本书写作时主要针对的是用在和Ivy Bridge架构上的。阅读详情

Linux下的二进制文件包括可执行文件、静态库和动态库，均采用ELF格式存储。目标文件格式也采用ELE格式存储。

32位ELF文件：

对于32位的ELF文件，其最前部是文件头部信息，描述了整个文件的属性，除了包括该文件在什么操作系统中、运行在什么硬件体系结构上、程序入口地址是什么基本信息外，最重要记录了两个表格的相关信息，如表格所在的位置、其中包括的条目数等。其中这两个表格一个是Section Header Table，主要是供编译时链接使用，表格中定义了各个段的位置、长度、属性等信息；另外一个表是Program Header Table，主要是供内核和动态加载器从磁盘加载ELF文件到内存使用。对于目标文件，由于其只是编译过程的中间产物，不涉及装载和运行，目标文件不会创建Program Header Table。

文件头信息后，就是各个段数据。ELF文件可以看作是段的组合。
段数据可分为两类：代码段和数据段。
代码段：存储指令数据段：存储数据
数据段又可细分为，已经初始化的全局数据存放在".data"段中，未初始化的数据存放子啊".bss"段中。".data"和".bss"本质上没有什么不同，当时因为未初始化的变量不包含数据，所以在ELF文件中不需要占用空间，程序装载时内存中即时分配。所以，为了节省存储器空间，人为地将存储数据的部分划分为两个段。除了最重要的代码段和数据段外，汇编器还在目标文件中创建辅助链接段，存储如符号表、重定位表等。
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汇编

汇编过程的产物是目标文件，目标文件格式复杂，其中包含链接所需的信息。

可以通过gcc工具产生目标文件，使用readelf -h name.o 查看ELF头信息。
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查看目标文件的Section Header Table : readelf -S name.o
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“.text"段存储在文件0x34,占据0x9a个字节。不要将”.text"段和进程中的代码段混淆，进程的代码段不仅包括".text"段，在后面链接时，包括 .init、.fini 等段存储代码都属于代码段。这些段都被映射到Program Header Table中的一个段，在ELF加载时，统一作为进程的代码段。
".data"段存储在文件0xd0字节处，占据0个字节（由于当前程序中没有初始化的变量）
“.bss"段在文件中只占据Section Header Table 中的一个Section Header，而并没有相应的段。在加载程序时，加载器将依据”.bss"段的section header 中的信息，在内存中为其分配空间。
从上图可以看出由于".bss"和".comment"的偏移地址都为0x001018，所以.bss在磁盘文件中并未占据任何空间，".bss"段的size只是告诉程序加载器在加载程序时，在内存中为该段分配的内存空间的大小。
“.symtab"段记录的是符号表。因为符号的名字字串长度可变，所以目标文件将符号的名字字符串剥离出来，记录在另外一个段中”.strtab"中，符号表使用符号名字的索引在段".strtab"中的偏移来确定符号的名字。
同理，".shstrtab"中记录的时段的名字（sh – section header）
以"rel"开头的，".rel.text"、".rel.eh_frame"，记录的是段中需要重定位的符号。
".eh_frame"段中记录的是调试和异常处理时用到的信息。
“.comment”、".note.GNU-stack"等段如其名字所示，都是一些comment和note。