可执行文件的装载

装载的方式

• 静态装入

静态装入：将程序运行所需的指令和数据全部装入内存中。

• 动态装入

   很多情况下所需要的内存数量大于物理内存的数量，这可以通过添加内存的方式解决，但是内存较为昂贵，所以就希望通过不增加内存的方式来解决。又根据程序局部性原理：程序运行时，在某一时间段只是执行一小部分数据，我们可以将常用数据部分留到内存，不常用的数据可以存放到磁盘，等需要执行时再拷贝到内存中。这就是动态装入的原理。

   动态装入有两种方式：

1.  覆盖装入
2.  页映射

   覆盖装入

   覆盖装入需要程序员手工对将程序进行模块划分，并通过编写辅助代码来管理（也称覆盖管理器，由于所占空间很小，所以常驻内存），某一时间将某一模块拷入内存，某一时间将某一模块进行替换。这些模块所占用的都是同一内存空间，只是谁被调用谁使用。

         在程序员进行模块划分时，特别要注意各模块间的依赖关系。

          如图组织关系：

 

        模块main依赖于A 和 B，A依赖于C 和 D，同时B依赖于 E。这种组织结构可以看成树状结构。

        值得注意的是：

1.  这个树状结构任意模块到模块main（即树根）都叫做调用路径。而当某一模块被调用时整个调用路径模块必须都在内存中。比如调用C时A、main模块必须都在内存中。
2.  禁止跨树间调用。比如：模块A不得调用模块B、模块E。假使有一模块F都被模块A和模B依赖，则可以将模块F并入模块main中。

       覆盖载入是较为早期的动态装入方式，但在使用上较为复杂，且每个模块都需要经过覆盖管理器，如果某一模块不在内存还需要从磁盘中拷入，所以其运行速度相对较慢。 

   页映射

       页映射是虚拟存储机制的一部分。

       首先将内存和进程虚拟地址空间、磁盘中的数据和指令按“页”为单位划分。页大小有4096字节、8192字节、2MB、4MB等。比如：32KB按4096字节为一页，可划分为8页。

       再将常用的数据和代码页装载到内存中，不常用的代码和数据保存到磁盘。

       当我们程序执行需要某一页时，再将对应页从磁盘中装入到内存。

       如上图所示，我们将VP0、VP1、VP6、VP7装入内存，而此时程序要访问VP2时，此时硬件会捕获到这个信息，就是所谓的页错误，然后操作系统接管进程，负责将VP2从磁盘中读出来并装入内存，然后在内存中的这个页与VP2建立映射关系。

     在处理页错误时，我们可以通过多种算法处理。如：FIFO（先进先出算法）、LUR（最少使用算法）...。

        在上述的页映射的动态装入的方式可看出，虚拟地址空间中的页可能被映射到内存中任意页。如VP2可以被装入到PP0~PP3的任意一个页中，显然，如果程序使用物理地址直接进行操作时，需要对每次装入的页进行重定位，这一功能通过硬件MMU来实现。

 

Linux内核装载ELF过程

        ELF：Linux下可执行文件的格式。

ELF格式中的可执行文件：

1.  可重定位文件。文件保存着代码和适当的数据，用来与其他目标文件创建一个可执行文件或者共享文件；
2.  可执行文件。保存这用来执行的程序，该文件只出了exec(BA_OS)如何来创建程序进程映像；
3.  共享目标文件。保存着代码和合适的数据，用来被下面的两个链接器链接（连接编辑器、动态链接器）。

        ELF文件装载过程：

以上内容还可以参考： https://www.cnblogs.com/L20135304/p/5375698.html