Linux 下有動態庫和靜態庫,動態庫以.so為擴展名,靜態庫以.a為擴展名。二者都使用廣泛。本文主要講動態庫方面知識。
鏈接了冗余的庫會怎樣?
基本上每一個linux 程序都至少會有一個動態庫,查看某個程序使用了那些動態庫,使用ldd命令查看
這么多so,是的。使用ldd顯示的so,并不是所有so都是需要使用的,下面舉個例子:
main.cpp
使用缺省參數編譯結果
如果我鏈接一些so,但是程序并不用到這些so,又是什么情況呢?下面我加入鏈接壓縮庫,數學庫,線程庫
看看,雖然沒有用到,但是一樣有鏈接進來,那看看程序啟動時候有沒有去加載它們呢?
看,有加載!!!
所以必定會影響進程啟動速度,所以我們最后不要把無用的so編譯進來,這里會有什么影響呢?
大家知不知道linux從程序(program或對象)變成進程(process或進程),要經過哪些步驟呢,這里如果詳細的說,估計要另開一篇文章。簡單的說分三步:
1、fork進程,在內核創建進程相關內核項,加載進程可執行文件;
2、查找依賴的so,一一加載映射虛擬地址
3、初始化程序變量。
可以看到,第二步中dll依賴越多,進程啟動越慢,并且發布程序的時候,這些鏈接但沒有使用的so,同樣要一起跟著發布,否則進程啟動時候,會失敗,找不到對應的so。所以我們不能像上面那樣,把一些毫無意義的so鏈接進來,浪費資源。但是開發人員寫makefile 一般有沒有那么細心,圖省事方便,那么有什么好的辦法呢。繼續看下去,下面會給你解決方法。
先使用 ldd -u demo 查看不需要鏈接的so,看下面,一面了然,無用的so全部暴露出來了吧
使用-Wl,--as-needed 編譯選項
呵呵,辦法很簡單省事吧,本文主要講so依賴的一些問題,下面將介紹so的路徑方面一些不為人知的小秘密。
庫路徑不為人知的小秘密
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;這里需要補充的是,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并不是在進程啟動時候加載映射的,而是當進程運行到調用dlopen代碼地方才加載該so,也就是說,如果每個進程顯示鏈接a.so;但是如果發布該程序時候忘記附帶發布該a.so,程序仍然能夠正常啟動,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.
既然顯示加載這么多優點,那么為什么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
編譯=>鏈接=》運行,下面指令中的main.cpp請參見前文。
[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]$g++ -o demo/tmp/libtmp.so main.cpp
[stevenrao]$./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/是屬于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則既屬于鏈接期搜索路徑,又屬于運行時期的搜索路徑。
這里需要介紹鏈-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..,因為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 shared libraries: 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 26 entries:
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/]
看是吧,編譯到elf文件內部了,路徑和程序深深的耦合到一起。
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原文標題:Linux下so動態庫一些不為人知的秘密
文章出處:【微信號:LinuxDev,微信公眾號:Linux閱碼場】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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