早鸟报名：《360° 剖析 Linux ELF》在线课程

本课程通过一个最小的点，带动一个知识面的片。围绕Hello ELF裁剪，从Linux等主流操作系统的可执⾏⽂件格式、 ELF规范、体系结构和指令集到代码编译、静态链接、共享库、动态链接、系统调⽤、程序执⾏到程序装载、程序运⾏、内存分布及程序退出。全程⼜会根据各个章节需要对各类ELF分析、裁剪和编辑⼯具进⾏⽤法详解。

指导老师：

吴章⾦ / Falcon

⼗三年 Linux 系统使⽤经验，⼗年 Linux 内核研发经验，六年 Linux 团队管理经验。

重度开源践⾏者，Linux 官⽅社区贡献者，前魅族 Linux 内核团队（暨 BSP 部）技术总监。

• 2006 年参与创建兰⼤开源社区，2007 年负责组建正式的校园社团，并陆续⽀持直到 2010 年研究⽣毕业。

• 2009 年到⻰芯梦兰实习，在两周内完成⾸版⻰芯实时操作系统（Linux Preempt RT）的移植，同年，为 MIPS 平台开发了 Ftrace、内核压缩等⽀持，全⾯整理了⻰芯2系所有设备的 Linux 内核，并陆续成功往官⽅社区提交。2010年发起 Linux Loongson Community（LLC）项⽬，持续免费维护到 2012 年底，RSM 是 LLC ⽤户之⼀。2010年被提名参加当年Linux内核峰会。

• 2010 年加⼊ WindRiver，从事 MIPS 平台 BSP 以及 Preempt RT, Ftrace 等 Features 研发。同年，建⽴⾯向⼀线 Linux ⼯程师的公益性技术交流平台：泰晓科技。

• 2011 年加⼊魅族，从零开始组建系统优化团队，在业界率先思考体系化地解决系统稳定性、功耗、性能、发热等问题，从研发、测试、⽣产、售后、流程管理等多个维度协调构建完整的系统体验保障体系。先后参与或者带领团队完成 20 多款⼿机系统软件的研发，总体规模达到数千万台。

在德累斯顿、北京和上海多次发表技术演讲，数年来，在泰晓科技公开发表了接近 200 篇技术⽂章，维护了数个开源软件项⽬，撰写了多份论⽂和书籍，主要有：

• 2008/2015: 《C 语⾔编程透视》、《Shell 编程范例》

• 2009 RTLWS11: Porting RT-Preempt to Loongson2F

• 2011 RTLWS13: Tiny Linux Kernel Project: Section Garbage Collection Patchset

• 2013 Packtpub: 《Instant Optimizing Embedded Systems Using BusyBox》

• 2015 CSDN MDCC 2015：智能⼿机系统优化的演进与实践

• 2016 CLK2016: Ftrace 实现原理与开发实践

• 2006~2019 开源项⽬：

  • MIPS Ftrace

  • MIPS Preempt-RT

  • TinyLinux

  • Linux Lab

  • Linux 0.11 Lab

  • CS630 Qemu Lab

  • VnstatSVG

  • Linux Loongson Community， elinux.org 翻译 等

上课形式：

---

在线视频；另设1个微信群讨论。

开课时间：

---

2019年10月19日晚开始

内容列表:

大纲

1. 开篇：古有 “庖丁解牛”，今有 “码农剖 ELF”

• 历史典故：庖丁解牛

  • 目无全牛：“三年之后，未尝见全牛也。……依乎天理，批大郤，导大窾，因其固然。”

  • 得心应手：“臣以神遇而不以目视，官知止而神欲行。”

  • 游刃有余：“以无厚入有间，恢恢乎其于游刃必有余地矣。”

  • 娴熟合律：“……莫不中音。合于桑林之舞，乃中经首之会。”

• ELF 剖析：“Hello World!

  • 8.3K v.s 45B

  • 185 倍差距背后隐藏了哪些不为人知的秘密

• Linux Lab 实验环境准备

  • 简介、安装、演示

• 实验作业

  • 下载并安装 Linux Lab 实验环境

  • 用 vim 编写 hello.c 并用 gcc 编译、运行

2. ELF 是什么 ？

• Linux 支持哪些可执行文件格式

  • ELF：标准可执行文件格式，25 年历史

  • 跨系统运行 Windows、MacOSX 程序

  • X86 跨架构跑 ARM、MIPS、Risc-V 二进制程序

  • 其他可执行文件类型：Java、Python、Shell

• 可执行文件格式的演进历史

  • a.out, coff, ELF 演进变迁

• 各大操作系统都在用什么格式

  • Windows：PE

  • MacOSX：MacO

• 实验作业

  • 在 Linux 下运行 Windows 程序

  • 在 X86 Linux 下运行 ARM 程序

  • 把上节编写的 hello.c 编译成 a.out 格式并与 ELF 比较

  • 进阶：在 Linux 下运行 MacOSX 程序

3. Hello 可执行文件可以有多小 ？

• Linux 下默认编译的 Hello.c 有多大 ？

  • 初步分析 8.3K ELF 由哪几部分构成

• 各大平台上的二进制 Hello 可执行文件做到了多小 ？

  • Windows PE：97 字节

  • MacOSX MacO：164 字节

  • Linux ELF：45 字节

• 大家都做了哪些尝试 ？

  • 编译器优化

  • 手工编译和链接

  • 动手写汇编

  • 用系统调用取代库函数

  • 删掉不用的节区

  • 手工编辑二进制文件

  • 手工构造可执行文件

• 实验作业

  • 为 hello.c 写一个 Makefile 并灵活调整 GCC 编译选项

  • 尝试运用您掌握的方法裁剪这个 hello 程序

  • 进阶：试试一个更快更小的 C 语言编译器 tinycc

4. 基础知识筹备

• ELF 文件格式简介

  • 一起读 ELF 1.2 规范

  • Executables, Objects, Shared libraries, Core dumps

• C 语言标准和函数调用规范

  • 标准：c89, c99, c11, gnu extensions

  • 函数调用规范：cdecl, fastcall, pascal

  • 静态检查：-Wall, -Werror, -Wpedantic

• X86 体系结构知识

  • 对齐

  • 大小端

• X86 AT&T 汇编语言

  • 指令集简介

  • 内联汇编怎么用

  • 自动生成第一个汇编语言程序

• ELF 工具套装介绍

  • gcc, gdb, cpp, as, ld, ldd, ld.so

  • binutils: readelf, objdump, objcopy, strip

  • elfutils, ELF Kickers

  • hexdump, dd

  • gprof, gcov, perf

• 实验作业

  • 用本节掌握的方法进一步裁剪 hello 程序

  • 生成一份干净可阅读的汇编代码

  • 用内联汇编读取某个寄存器

  • 写一个程序完成大小端转换

  • 查看某个程序用到了哪些共享库

  • 给定有多个错误的某程序，用上述工具编译、运行、反汇编、调试

  • 进阶：动手写一个 myreadelf

5. ELF 程序的生成

• 代码编译与编译器优化

  • 编译过程揭秘：预处理、编译、汇编与链接

  • 编译器基础优化：-O2, -Os

  • 编译器进阶优化：gc-sections, branch-probabilities, lto

• 静态链接和默认链接行为

  • GCC 默认链接参数详解

  • 探索 C 语言真正的入口

  • 默认链接脚本

• 共享库和动态链接

  • 符号重定位：plt, got

  • 隐式使用 v.s 显式使用

  • preload: libs live patching

  • prelink: 事先链接取代运行时链接

• 汇编语言版 Hello

  • 动手写第 1 个汇编语言程序：hello.s

• 实验作业

  • 用本节掌握的方法进一步裁剪 hello 程序

  • 7 大架构 hello 汇编一块学

  • 无论输出到哪里，都允许 ls 输出带颜色

  • 编译一个内核，删除所有用不到的变量和函数

  • 修改内核 Makefile，禁止打开编译器优化

  • 进阶：动手写一个动态链接工具

6. ELF 程序的执行

• 操作系统启动过程简介

  • 盘古开天辟地: 从电脑开机到第 1 个进程的诞生

  • 道生一，一生万物：pstree

  • 第 1 个可交互命令行程序的启动：Shell

• 按键触发程序执行的那一刻

  • “程序” 有哪些类型

  • 键入一串字符并按下回车之后系统发生了什么 ？

  • 那些特殊的符号是如何解析的：`|, >, <, &`

  • env, ltrace, strace

• 命令行参数和环境变量

  • 上下文传递

  • 用 gdb 观察

  • /proc/{comm, cmdline, environ}

• 系统调用 Fork & Exec

  • 程序变进程的魔法

• 实验作业

  • 用本节掌握的方法进一步裁剪 hello 程序

  • 女娲造人：写 1 个程序并作为 Linux 系统的第 1 个进程启动

  • 进阶：动手写一个简单的 Shell

7. ELF 程序的运行与退出

• ELF 程序加载

  • 内核 `load_binary` 解

• 进程的内存布局

  • 内核 `do_mmap` 解读

  • 从程序内部和外部分别分析内存布局

• 进程的运行和退出

  • 内核 `start_thread` 解读

  • 进程的运行和消亡

• 进程跟踪和调试原理

  • 用 gdb 跟踪和调试程序

  • 内核 `ptrace` 解读

• 实验作业

  • 用本节掌握的方法进一步裁剪 hello 程序

  • 写一个程序，在程序内部监控代码段是否被篡改

  • 在 498 行极小 OS 上装载、解析并运行标准 ELF 程序

  • 进阶：在 Linux 0.11 增加 ELF 支持

  • 进阶：设计一个可执行文件格式并添加 Linux 内核支持

8. 结语：像一个外科手术专家那样

• 把程序比作外科医生的病人，码农就是程序的医生

• 像专业的外科医生那样熟悉程序组织结构和运行机理

  • 熟练掌握 ELF 生成、执行和运行

  • 做到：目无全牛，游刃有余，“依乎天理……因其固然”

• 像敬业的外科医生那样给程序看病

  • 沉着冷静地 Debugging

  • 做到：得心应手，踌躇满志，“以神遇而不以目视，官知止而神欲行”

9. 参考书目一览

• 《庄子集解》

• 《C 语言编程透视》

• 《程序员的自我修养 —— 链接、装载与运行》

• 《Hacking Hello World》

• 《深入理解 Linux 内核》

• 《深入 Linux 内核架构》

• 《X86/X64 体系探索及编程》

• 《ARM 嵌入式系统开发 —— 软件设计与优化》

• 《MIPS 体系结构透视》

• 《Linux 内核完全注释 —— 基于 0.11 内核》

报名方法与价格

价格：

---

原价759元， 现在报名享受160元早鸟现金优惠，优惠即将结束！

报名输入阅码场专属折扣码：YM9C还可再优惠10元。

点击链接一键试看：

---

 点击观看 选择“课程章节”之免费体验章节

报名方式：

---

安卓用户可通过微信小程序一键报名：    

 点击报名

IPhone和PC用户：

---

电脑IE、Firefox、Chrome等浏览器访问www.yomocode.com网站，点击网站右上角的图标，微信扫码登录。

之后点击虚拟化课程进入https://www.yomocode.com/courses/9，扫码报名。

报名结束后，扫码加客服微信，进入答疑群。