本文介紹一個使用Rust實現的ELF加載器。

下面是elf_loader的倉庫鏈接：

github：

https://github.com/weizhiao/elf_loaderhttps://github.com/weizhiao/elf_loader

crates.io：

https://crates.io/crates/elf_loaderhttps://crates.io/crates/elf_loader

1 它能做什么？

elf_loader能夠從內存、文件加載各種形式的elf文件，包括Executable file、Shared object file和Position-Independent Executable file。

PS：后面這兩個其實是一類格式，Position-Independent Executable file其實就是帶有入口的Shared object file，即可以執行的Shared object file。

鑒于此，它能夠被使用在以下地方：

1 在操作系統內核中使用它作為elf文件的加載器

2 使用它實現Rust版本的動態鏈接器。PS：我自己也實現了一個https://github.com/weizhiao/dlopen-rs

3 在嵌入式設備上使用它加載elf動態庫

2 優勢

? 可以在 no_std環境中工作?

elf_loader不依賴Rust std，也不強制依賴libc和操作系統，因此可以在內核和嵌入式設備等no_std環境中使用。

?速度快?

elf_loader吸取了musl和glibc里ld.so實現的優點，并充分利用了Rust的一些特性（比如靜態分發），可以生成性能出色的代碼。基于elf_loader實現的動態鏈接器dlopen-rs性能比libloading(ld.so)更好。

?非常容易移植，具有良好的可擴展性?

如果你想要移植elf_loader，你只需為你的平臺實現 Mmap和ElfObject trait。在實現Mmap trait時可以參考elf_loader提供的默認實現：

elf_loader/src/mmap at main · weizhiao/elf_loader

此外你可以使用elf_loader提供的hook函數來拓展elf_loader的功能，實現其他任何你想要的功能，在使用hook函數時可以參考dlopen-rs里的實現：https://github.com/weizhiao/dlopen-rs/blob/main/src/loader/mod.rs

?提供異步接口?

elf_loader提供了加載elf文件的異步接口，這使得它在某些并發加載elf文件的場景下有更高的性能上限。不過你需要根據自己的應用場景實現 Mmap和ElfObjectAsync trait。比如不使用mmap來直接映射elf文件，轉而使用mmap+文件讀取的方式（mmap創建內存空間再通過文件讀取將elf文件的內容讀取到mmap創建的空間中）來加載elf文件，這樣就能充分利用異步接口帶來的優勢。

?編譯期檢查?

elf_loader利用Rust的生命周期機制，在編譯期檢查elf文件的依賴庫是否被提前銷毀，大大提高了安全性。 比如說有三個被elf_loader加載的動態庫a,b,c，其中c依賴b，b依賴a，如果a，b中的任意一個在c drop之前被drop了，那么將不會程序通過編譯。你可以在examples/relocate中驗證這一點：elf_loader/examples/relocate.rs at main · weizhiao/elf_loader · GitHub

3 示例

加載一個簡單的動態庫：

use elf_loader::{Loader, mmap::MmapImpl, object::ElfFile};
use elf_loader::{Loader, mmap::MmapImpl, object::ElfFile};
use std::{collections::HashMap, ptr::null};fn main() {fn print(s: &str) {println!("{}", s);}// liba.so依賴的符號let mut map = HashMap::new();map.insert("__gmon_start__", null());map.insert("__cxa_finalize", null());map.insert("_ITM_registerTMCloneTable", null());map.insert("_ITM_deregisterTMCloneTable", null());map.insert("print", print as _);let pre_find = |name: &str| -> Option<*const ()> { map.get(name).copied() };// 加載動態庫liba.solet mut loader = Loader::<MmapImpl>::new();let liba = loader.easy_load_dylib(ElfFile::from_path("target/liba.so").unwrap()).unwrap();// 重定位liba.so中的符號let a = liba.easy_relocate([].iter(), &pre_find).unwrap();// 調用liba.so中的函數alet f = unsafe { a.get::<fn() -> i32>("a").unwrap() };f();
}

4 補充

如果你在使用時遇到任何問題，都可以在本文的評論區或者github上提出問題，此外十分歡迎任何對elf加載器感興趣的朋友貢獻代碼（改進elf_loader本身，增加樣例，修改文檔中存在的問題都可以）。如果覺得elf_loader對你有幫助的話不妨點個star。^v^