فرمت اجرایی و مرتبط

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
ELF
پسوند نام پروندهnone, .axf, .bin, .elf, .o, .prx, .puff, .ko, .mod and .so
قالب پرونده0x7F 'E' 'L' 'F'
توسعه‌یافته توسطUnix System Laboratories[۱]
گونهBinary, executable, object, shared library, core dump
فرمت محتویاتMany executable binary formats
یک فایل ELF دارای دو نمایش است: سربرگ برنامه که بخش های مورد استفاده در زمان اجرا را نشان می‌دهد(segments)، در حالی که سربرگ بخش‌ها مجموعه ای از بخش‌های باینری را لیست می‌کند. (section)

در رایانش، فرمت اجرایی و مرتبط (ELF، که قبلاً به نام Extensible Linking Format نامیده می‌شد) یک استاندارد فرمت فایل برای فایل‌های اجرایی، کد هدف (object code)، کتابخانه‌های اشتراکی و تخلیهٔ هسته (core dump) است. اولین بار با ویژگی‌هایی برای رابط دودویی نرم‌افزار (ABI) سیستم عامل یونیکس نسخه یSystem V Release 4 (SVR4) منتشر شد،[۲] و بعد تر در استاندارد رابط ابزار که به سرعت مورد قبول فروشندگان مختلف سیستم های یونیکس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۹، به عنوان فرمت استاندارد فایل باینری برای سیستم‌های یونیکس و شبه یونیکس بر روی پردازنده‌های x86 توسط پروژه 86open انتخاب شد.

از نظر طراحی، فرمت ELF انعطاف‌پذیر، قابل گسترش و مستقل از سکو است. به عنوان مثال endiannessهای مختلف و اندازه‌های آدرس را پشتیبانی می‌کند، بنابراین هیچ پردازنده مرکزی (CPU) خاص یا معماری مجموعه دستورالعمل را حذف نمی‌کند. این عامل باعث شده‌است که توسط بسیاری از سیستم عامل‌ها در بسیاری از سکوهای سخت‌افزاری مورد استفاده واقع شود.

طرح فایل[ویرایش]

هر فایل ELF از یک سرصفحه ELF (هدر ELF) ساخته شده‌است و به دنبال آن داده‌های فایل آمده‌است. داده‌ها می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

  • جدول هدر برنامه، که صفر یا چند بخش حافظه (memory segments) را توصیف می‌کند.
  • جدول هدر بخش، که صفر یا چند بخش (section) را توصیف می‌کند.
  • داده‌هایی که توسط محتویات جدول هدر برنامه یا جدول هدر بخش به آن‌ها اشاره شده‌است.

بخش‌ها (segments)حاوی اطلاعاتی هستند که برای زمان اجرای فایل مورد نیاز است، در حالی که بخش‌ها (sections) حاوی اطلاعات مهم برای اتصال(linking) و جابجایی هستند. هر بایت در کل فایل می‌تواند حداکثر متعلق به یک قسمت (section) باشد و اصطلاحاً بایت‌های یتیم زمانی به وجود می‌آیند که بایتی متعلق به هیچ بخش نباشد.

00000000 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|

00000010 02 00 3e 00 01 00 00 00 c5 48 40 00 00 00 00 00 |..>......H@.....|

Example hexdump of ELF file header[۳]

هدر فایل[ویرایش]

هدر ELF تعریف می‌کند که از آدرس‌های ۳۲ بیتی استفاده شده‌است یا ۶۴ بیتی. هدر حاوی سه فیلد است که از ۳۲ بیتی یا ۶۴ بیتی بودن تأثیر می‌پذیرند و شروع فیلدهای دیگری را که آنها را دنبال می‌کنند، تعیین می‌کنند. هدر ELF به ترتیب برای ۳۲ بیت و ۶۴ بیت، ۵۲ یا ۶۴ بایت طول دارد.

ELF header[۴]
Offset Size (bytes) Field Purpose
32-bit 64-bit 32-bit 64-bit
0x00 ۴ e_ident[EI_MAG0] through e_ident[EI_MAG3] 0x7F followed by ELF(​45 4c 46​) in ASCII; these four bytes constitute the magic number.
0x04 ۱ e_ident[EI_CLASS] This byte is set to either 1 or 2 to signify 32- or 64-bit format, respectively.
0x05 ۱ e_ident[EI_DATA] This byte is set to either 1 or 2 to signify little or big endianness, respectively. This affects interpretation of multi-byte fields starting with offset 0x10.
0x06 ۱ e_ident[EI_VERSION] Set to 1 for the original version of ELF.
0x07 ۱ e_ident[EI_OSABI] Identifies the target operating system ABI.
Value ABI
0x00 System V
0x01 HP-UX
0x02 NetBSD
0x03 Linux
0x04 GNU Hurd
0x06 Solaris
0x07 AIX
0x08 IRIX
0x09 FreeBSD
0x0A Tru64
0x0B Novell Modesto
0x0C OpenBSD
0x0D OpenVMS
0x0E NonStop Kernel
0x0F AROS
0x10 Fenix OS
0x11 CloudABI

It is often set to 0 regardless of the target platform.

0x08 ۱ e_ident[EI_ABIVERSION] Further specifies the ABI version. Its interpretation depends on the target ABI. Linux kernel (after at least 2.6) has no definition of it.[۵] In that case, offset and size of EI_PAD are 8.
0x09 ۷ e_ident[EI_PAD] currently unused
0x10 ۲ e_type Identifies object file type.
Value Type
0x00 ET_NONE
0x01 ET_REL
0x02 ET_EXEC
0x03 ET_DYN
0x04 ET_CORE
0xfe00 ET_LOOS
0xfeff ET_HIOS
0xff00 ET_LOPROC
0xffff ET_HIPROC
0x12 ۲ e_machine Specifies target instruction set architecture. Some examples are:
Value ISA
0x00 No specific instruction set
0x02 SPARC
0x03 x86
0x08 MIPS
0x14 PowerPC
0x16 S390
0x28 ARM
0x2A SuperH
0x32 IA-64
0x3E x86-64
0xB7 AArch64
0xF3 RISC-V
0x14 ۴ e_version Set to 1 for the original version of ELF.
0x18 ۴ ۸ e_entry This is the memory address of the entry point from where the process starts executing. This field is either 32 or 64 bits long depending on the format defined earlier.
0x1C 0x20 ۴ ۸ e_phoff Points to the start of the program header table. It usually follows the file header immediately, making the offset 0x34 or 0x40 for 32- and 64-bit ELF executables, respectively.
0x20 0x28 ۴ ۸ e_shoff Points to the start of the section header table.
0x24 0x30 ۴ e_flags Interpretation of this field depends on the target architecture.
0x28 0x34 ۲ e_ehsize Contains the size of this header, normally 64 Bytes for 64-bit and 52 Bytes for 32-bit format.
0x2A 0x36 ۲ e_phentsize Contains the size of a program header table entry.
0x2C 0x38 ۲ e_phnum Contains the number of entries in the program header table.
0x2E 0x3A ۲ e_shentsize Contains the size of a section header table entry.
0x30 0x3C ۲ e_shnum Contains the number of entries in the section header table.
0x32 0x3E ۲ e_shstrndx Contains index of the section header table entry that contains the section names.

هدر برنامه[ویرایش]

جدول هدر برنامه به سیستم می‌گوید چگونه یک تصویر پردازش ایجاد کند.

هدر برنامه در محل نشانگر فایل e_phoff یافت می‌شود و شامل ورودی‌های e_phnum است که هر کدام با اندازه e_phentsize هستند. طرح بندی در ELF ۳۲ بیتی نسبت به ELF 64 بیتی کمی متفاوت است، زیرا p_flags به دلیل ایجاد هماهنگی در مکان ساختاری متفاوت قرار دارند. هر ورودی به صورت زیر تشکیل شده‌است:

Program header
Offset Size (bytes) Field Purpose
32-bit 64-bit 32-bit 64-bit
0x00 ۴ p_type Identifies the type of the segment.
Value Name Meaning
0x00000000 PT_NULL Program header table entry unused
0x00000001 PT_LOAD Loadable segment
0x00000002 PT_DYNAMIC Dynamic linking information
0x00000003 PT_INTERP Interpreter information
0x00000004 PT_NOTE Auxiliary information
0x00000005 PT_SHLIB reserved
0x00000006 PT_PHDR segment containing program header table itself
0x60000000 PT_LOOS see below
0x6FFFFFFF PT_HIOS
0x70000000 PT_LOPROC
0x7FFFFFFF PT_HIPROC

PT_LOOS to PT_HIOS (PT_LOPROC to PT_HIPROC) is an inclusive reserved ranges for operating system (processor) specific semantics.

0x04 ۴ p_flags Segment-dependent flags (position for 64-bit structure).
0x04 0x08 ۴ ۸ p_offset Offset of the segment in the file image.
0x08 0x10 ۴ ۸ p_vaddr Virtual address of the segment in memory.
0x0C 0x18 ۴ ۸ p_paddr On systems where physical address is relevant, reserved for segment's physical address.
0x10 0x20 ۴ ۸ p_filesz Size in bytes of the segment in the file image. May be 0.
0x14 0x28 ۴ ۸ p_memsz Size in bytes of the segment in memory. May be 0.
0x18 ۴ p_flags Segment-dependent flags (position for 32-bit structure).
0x1C 0x30 ۴ ۸ p_align 0 and 1 specify no alignment. Otherwise should be a positive, integral power of 2, with p_vaddr equating p_offset modulus p_align.
0x20 0x38 End of Program Header (size)

سربرگ بخش[ویرایش]

Offset Size (bytes) Field Purpose
32-bit 64-bit 32-bit 64-bit
0x00 ۴ sh_name An offset to a string in the .shstrtab section that represents the name of this section
0x04 ۴ sh_type Identifies the type of this header.
Value Name Meaning
0x0 SHT_NULL Section header table entry unused
0x1 SHT_PROGBITS Program data
0x2 SHT_SYMTAB Symbol table
0x3 SHT_STRTAB String table
0x4 SHT_RELA Relocation entries with addends
0x5 SHT_HASH Symbol hash table
0x6 SHT_DYNAMIC Dynamic linking information
0x7 SHT_NOTE Notes
0x8 SHT_NOBITS Program space with no data (bss)
0x9 SHT_REL Relocation entries, no addends
0x0A SHT_SHLIB Reserved
0x0B SHT_DYNSYM Dynamic linker symbol table
0x0E SHT_INIT_ARRAY Array of constructors
0x0F SHT_FINI_ARRAY Array of destructors
0x10 SHT_PREINIT_ARRAY Array of pre-constructors
0x11 SHT_GROUP Section group
0x12 SHT_SYMTAB_SHNDX Extended section indices
0x13 SHT_NUM Number of defined types.
0x60000000 SHT_LOOS Start OS-specific.
... ... ...
0x08 ۴ ۸ sh_flags Identifies the attributes of the section.
Value Name Meaning
0x1 SHF_WRITE Writable
0x2 SHF_ALLOC Occupies memory during execution
0x4 SHF_EXECINSTR Executable
0x10 SHF_MERGE Might be merged
0x20 SHF_STRINGS Contains nul-terminated strings
0x40 SHF_INFO_LINK 'sh_info' contains SHT index
0x80 SHF_LINK_ORDER Preserve order after combining
0x100 SHF_OS_NONCONFORMING Non-standard OS specific handling required
0x200 SHF_GROUP Section is member of a group
0x400 SHF_TLS Section hold thread-local data
0x0ff00000 SHF_MASKOS OS-specific
0xf0000000 SHF_MASKPROC Processor-specific
0x4000000 SHF_ORDERED Special ordering requirement (Solaris)
0x8000000 SHF_EXCLUDE Section is excluded unless referenced or allocated (Solaris)
0x0C 0x10 ۴ ۸ sh_addr Virtual address of the section in memory, for sections that are loaded.
0x10 0x18 ۴ ۸ sh_offset Offset of the section in the file image.
0x14 0x20 ۴ ۸ sh_size Size in bytes of the section in the file image. May be 0.
0x18 0x28 ۴ sh_link Contains the section index of an associated section. This field is used for several purposes, depending on the type of section.
0x1C 0x2C ۴ sh_info Contains extra information about the section. This field is used for several purposes, depending on the type of section.
0x20 0x30 ۴ ۸ sh_addralign Contains the required alignment of the section. This field must be a power of two.
0x24 0x38 ۴ ۸ sh_entsize Contains the size, in bytes, of each entry, for sections that contain fixed-size entries. Otherwise, this field contains zero.
0x28 0x40 End of Section Header (size)

ابزارها[ویرایش]

  • readelf یک ابزار باینری یونیکس است که اطلاعات مربوط به یک یا چند فایل ELF را نمایش می‌دهد. پیاده‌سازی نرم‌افزار رایگان توسط GNU Binutils ارائه شده‌است.
  • elfutils ابزارهای جایگزین را برای GNU Binutils صرفاً برای لینوکس فراهم می‌کند.
  • elfdump یک فرمان برای مشاهده اطلاعات ELF در یک فایل ELF است که تحت Solaris و FreeBSD موجود است.
  • objdump طیف گسترده‌ای از اطلاعات مربوط به فایل‌های ELF و سایر فرمت‌های شی را فراهم می‌کند. objdump از کتابخانه توصیفگر فایل باینری به عنوان پایه برای ساخت داده‌های ELF استفاده می‌کند.
  • ابزار file یونیکس می‌تواند برخی از اطلاعات مربوط به فایل‌های ELF را نمایش دهد، از جمله معماری تنظیم دستورالعمل که کد آن در یک فایل قابل جابجایی، اجرایی یا شی مشترک، مورد نظر قرار می‌گیرد یا در آن یک تخلیه هسته ای ال اف (ELF core dump) تولید شده‌است.

برنامه‌های کاربردی[ویرایش]

سیستم‌های شبه یونیکس[ویرایش]

فرمت ELF جایگزین فرمت‌های اجرایی قدیمی در محیط‌های مختلف شده‌است. این فرمت، فرمت‌های a.out و COFF را در سیستم عامل‌های شبه یونیکس جایگزین کرده‌است:

تصویب غیریونیکس[ویرایش]

ELF همچنین مورد تصویب برخی از سیستم‌های عامل غیر یونیکس بوده‌است، مانند:

  • OpenVMS, در ورژن‌های Itanium و x86-64
  • BeOS Revision 4 وبعدتر برای کامپیوترهایی که پایهٔ آن‌ها x86 است. (که فرمت Portable Executable را جایگزین کرد؛ ورژن PowerPC همچنان با فرمت Preferred Executable Format باقی ماند)
  • Haiku, یک پیاده‌سازی مجدد متن باز برای BeOS
  • RISC OS
  • Stratus VOS, در ورژن‌های PA-RISC و x86
  • Windows 10 Anniversary Update با استفاده از Windows Subsystem for Linux.
  • SkyOS
  • Fuchsia OS
  • Z/TPF
  • HPE NonStop OS

کنسول‌های بازی[ویرایش]

همچنین برخی از کنسول‌های بازی از ELF استفاده می‌کنند:

PowerPC[ویرایش]

سایر سیستم عامل‌های فعال در PowerPC که از ELF استفاده می‌کنند:

  • AmigaOS 4، ای ال اف اجرایی (ELF executableج ایگزین Format Extended Hunk Format (EHF) شده‌است که در Amigas که مجهز به کارتهای توسعه PPC است، استفاده شده‌است.
  • MorphOS
  • AROS

تلفن‌های همراه[ویرایش]

برخی از سیستم عامل‌های تلفن همراه و دستگاه‌های تلفن همراه از ELF استفاده می‌کنند:

  • Symbian OS v9 از فرمت E32Image کند که بر اساس فرمت فایل ELF است؛
  • برای مثال سونی اریکسون، W800i، W610، W300 و غیره
  • سیستم‌های زیمنس، سکوهای SGOLD و SGOLD2: از زیمنس C65 تا S75 و BenQ-Siemens E71 / EL71؛
  • موتورولا، به عنوان مثال، E398، SLVR L7، v360، v3i (و تمام گوشی LTE2 که دارای پچ است).
  • برای مثال بادا، سامسونگ Wave S8500
  • تلفن‌های نوکیا یا تبلت‌های نوکیا که Maemo یا Meego OS را اجرا می‌کنند، به عنوان مثال Nokia N900.
  • اندروید از کتابخانه‌های (ELF .so (shared object برای رابط بومی جاوا استفاده می‌کند. با استفاده از Android Runtime (ART)، به‌طور پیش فرض از Android 5.0 "Lollipop"، تمام برنامه‌های کاربردی در هنگام نصب به صورت ELFهای بومی باینری کامپایل می‌شوند.

برخی از تلفن‌ها می‌توانند فایل‌های ELF را از طریق استفاده از یک پچ که کد مونتاژ را به سیستم عامل اصلی اضافه می‌کند، اجرا کنند که این ویژگی با عنوان ELFPack در فرهنگ مودینگ زیرزمینی، شناخته شده‌است. فرمت فایل ELF همچنین با Atmel AVR (8 بیتی)، AVR32 و با معماری میکروکنترلر Texas Instruments MSP430 مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از پیاده‌سازی‌های Firmware Open همچنین می‌توانند فایل‌های ELF را بارگذاری کنند، به ویژه پیاده‌سازی‌های اپل که در تقریباً تمامی دستگاه‌های PowerPC که توسط خود شرکت تولید شده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مشخصات فنی[ویرایش]

پایگاه استاندارد لینوکس (LSB) بعضی از ویژگی‌های فوق را برای معماری‌هایی که مشخص شده‌اند، می‌افزاید. به عنوان مثال، برای System V ABI، مکمل AMD64 وجود دارد.

86open[ویرایش]

86open یک پروژه برای شکل‌گیری توافق عمومی بر روی یک فرمت فایل باینری رایج برای سیستم عامل‌های یونیکس و شبه یونیکس روی کامپیوترهای رایج سازگار با معماری x86 بود تا توسعه دهندگان نرم‌افزار تشویق شوند که به این معماری روی بیاورند. ایده اولیه این بود که بر روی یک زیر مجموعه کوچک از Spec 1170، یک پیشین برای مشخصات یونیکس تک و کتابخانه GNU C (glibc) استانداردسازی شود تا باینری‌های غیر اصلاح شده بتوانند در سیستم عامل‌های یونیکس x86 اجرا شوند. این پروژه در ابتدا "Spec 150" نامگذاری شد.

فرمتی که در نهایت انتخاب شد، ELF بود، به ویژه ELF پیاده‌سازی شده برای لینوکس که پس از آن تبدیل شده بود به استاندارد de facto که توسط همه فروشندگان و سیستم عامل‌های مرتبط پشتیبانی می‌شد.

این گروه در سال ۱۹۹۷ بحث‌های ایمیلی را آغاز کرد و برای اولین بار در ۲۲ اوت ۱۹۹۷ با یکدیگر در دفتر Santa Cruz Operation ملاقات کرد.

کمیته فرماندهی مارک ایوینگ، دیون جانسون، ایوان لیبوویچ، بروس پرونس، اندرو روچ، برین اسپارکس و لینوس توروالدز بودند. دیگر افراد در این پروژه عبارت اند از: کیت بستیک، چاک کرانور، مایکل دیویدسون، کریس جی. دمتریو، اولریش دپپر، دون دوگگر، استیو گینزبورگ، جان دانیل هال، رون هولت، اردن هابارد، دیو جانسن، کین جانستون، اندرو جوزی، رابرت لیپ، بلا لوبکین، تیم مارسلند، گرگ پیج، رونالدو جو رکورد، تیم راکله، جوئل سیلور اشتاین، چیا پی تیین و اریک تران.

سیستم‌های عامل و شرکت‌های موجود عبارت بودند از BeOS، BSDI، FreeBSD، اینتل، لینوکس، NetBSD , SCO و SunSoft, Inc..

این پروژه پیشرفت کرد و در اواسط سال ۱۹۹۸، SCO شروع به توسعه lxrun کرد که یک لایه سازگاری با منبع باز بود که قادر به اجرای باینری‌های لینوکس در OpenServer , UnixWare و Solaris بود. SCO حمایت رسمی خود را از lxrun در LinuxWorld در ماه مارس ۱۹۹۹ اعلام کرد. Sun Microsystems در اوایل سال ۱۹۹۹ به‌طور رسمی از lxrun برای سولاریس پشتیبانی کرد[۸] و بعد به پشتیبانی یکپارچه از فرمت دودویی لینوکس از طریق Solaris Containers for Linux Applications پرداخت.

با استفاده از BSDهایی که به مدت طولانی لینوکس را پشتیبانی می‌کنند (از طریق یک لایه سازگاری) و فروشندگان اصلی x86 Unix با پشتیبانی از فرمت اضافه شده‌است، این پروژه تصمیم گرفت که ELF لینوکس فرمت انتخاب شده توسط صنعت باشد و «اعلام کند که خودش حل شده» در ۲۵ ژوئیه ۱۹۹۹.

FatELF: باینری‌های جهانی برای لینوکس[ویرایش]

FatELF یک فرمت دودویی گسترش یافتهٔ ELF است که قابلیت‌های باینری fat را اضافه می‌کند. ّFatELF برای لینوکس و سایر سیستم عامل‌های مشابه یونیکس بشمار می‌رود. علاوه بر انتزاع معماری پردازنده (ترتیب بایت، اندازهٔ word، دستورالعمل CPU و غیره)، در software-platform abstraction مزیت بالقوه ای وجد دارد مانند باینری‌هایی که از نسخه‌های متعددی از کرنل ABI پشتیبانی می‌کنند. تا سال ۲۰۱۴، پشتیبانی از FatELF در خط اصلی کرنل لینوکس یکپارچه نیست.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Tool Interface Standard (TIS) Executable and Linking Format (ELF) Specification Version 1.2 (May 1995)
  2. "Available lexers — Pygments". pygments.org.
  3. "ELF Header". Sco.com. July 2000. Retrieved 2014-02-07.
  4. "LXR linux/include/linux/elf.h". linux.no. Retrieved 27 April 2015.
  5. "MinixReleases – Minix Wiki". Wiki.minix3.org. Archived from the original on 2013-01-18. Retrieved 2014-01-19.
  6. استفاده از PlayStation Portable ELF رمزگذاری شده و انتقال یافته‌است: PSP
  7. Record, Ronald (1998-05-21). "Bulletin on status of 86open at SCO". Archived from the original on 2008-12-08. Retrieved 2008-05-06.

خواندن بیشتر[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]