Introducción a ELF en Linux: una guía sencilla para archivos ejecutables

Si alguna vez se ha preguntado cómo se ejecutan los programas en Linux, le sorprenderá saber que un programa llamado Muy baja frecuenciao Formatos ejecutables y enlazables.está en el centro de todo.

Los archivos ELF son esenciales para cada tipo de archivo que encuentre en su sistema, incluidos archivos ejecutables que inician programas, archivos objeto utilizados durante la programación, bibliotecas compartidas que permiten que varios programas utilicen el mismo código y ayuda al volcado del núcleo de diagnóstico.

En este artículo, veremos más de cerca qué es ELF, cómo funciona y por qué es tan importante para los usuarios y desarrolladores de Linux.

También veremos los diferentes tipos de archivos ELF, explicaremos la estructura de los archivos ELF en términos simples y discutiremos por qué comprender ELF puede ayudarlo a navegar y administrar mejor su sistema Linux.

Si eres principiante o simplemente tienes curiosidad por los aspectos técnicos de Linux, esta guía te ayudará a dominarlo. Conceptos básicos de ELF y su función para mantener su computadora funcionando sin problemas.

¿Qué es ELF en Linux?

En Linux, Muy baja frecuencia representar Formatos ejecutables y enlazables.. Es el formato de archivo estándar para archivos ejecutables, código objeto, bibliotecas compartidas y volcados de memoria. Linux y otros sistemas similares a UNIX utilizan ELF como formato principal para archivos binarios.

Aquí hay una descripción detallada de lo que hace ELF y cómo funciona:

1. archivo ejecutable

ELF es un formato de archivo ejecutable binario que puede ejecutarse directamente mediante el sistema operativo Linux. Contiene código de máquina que la CPU puede ejecutar.

2. Archivo de destino

Estos son archivos intermedios producidos por el compilador (p. ej. gcc). Contienen códigos y datos que no se han vinculado a un programa completo. ELF como formato de estos archivos permite vincular herramientas como ld Cree el archivo ejecutable final.

3. Bibliotecas compartidas

Los archivos ELF se utilizan para biblioteca compartida (.so file), que permite reutilizar código en diferentes programas sin tener que incluirlo estáticamente en cada ejecutable.

4. Volcado de memoria

Cuando un programa falla, un sistema Linux puede generar un volcado de núcleo. Este es un archivo ELF que contiene la memoria y el estado del programa en el momento del bloqueo, lo cual es útil para la depuración.

La estructura de los archivos ELF.

Los archivos ELF se dividen en diferentes partes, cada una con funciones específicas:

• encabezamiento: Contiene información sobre cómo interpretar el resto del documento.
• encabezado del programa: Describe el segmento que debe cargarse en la memoria.
• título de la sección: proporciona información detallada sobre varias partes, como texto (código), datos y tablas de símbolos.
• campo de texto: Contiene el código ejecutable real.
• segmento de datos: Contiene variables globales y datos dinámicos utilizados por el programa.

El uso de ELF simplifica el desarrollo y la ejecución de programas porque proporciona un formato unificado para bibliotecas y archivos ejecutables.

También apoya enlace dinámicoque permite que los programas utilicen bibliotecas compartidas en tiempo de ejecución, lo que reduce el uso de memoria y facilita las actualizaciones.

Ahora que sabe qué es ELF, es posible que se pregunte cómo ver los detalles de un archivo ELF. Créeme, es más fácil de lo que piensas.

Mostrar información sobre archivos ELF

Puede utilizar una variedad de comandos y herramientas en Linux para mostrar información sobre archivos ELF. Algunos de los más comunes son file, readelfy objdump.

1. uso file Orden

este file El comando identifica rápidamente el tipo de archivo, incluso si es un archivo ELF, y proporciona información básica sobre el archivo.

file 

ejemplo:

file /bin/ls

salida de muestra:

/bin/ls: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=15dfff3239aa7c3b16a71e6b2e3b6e4009dab998, for GNU/Linux 3.2.0, stripped

2. uso readelf Orden

readelf es una herramienta más detallada diseñada específicamente para examinar el contenido de los archivos ELF. Puede usarlo para mostrar títulos, detalles parciales y más.

Uso básico:

readelf -h   # Displays ELF header information

ejemplo:

readelf -h /bin/ls

También puedes utilizar diferentes banderas para obtener información más detallada:

• -S: enumera las secciones del archivo ELF.
• -l: Muestra el encabezado del programa (utilizado por el cargador).
• -r: Muestra entradas de reubicación.
• -s: Muestra la tabla de símbolos (si existe).

ejemplo:

readelf -S /bin/ls  # Lists all sections

3. uso objdump Orden

objdump Es una herramienta más completa que puede desmontar archivos binarios ELF y mostrar información sobre ellos. Muestra piezas, código desensamblado y más.

Uso básico:

objdump -h   # Displays the section headers

ejemplo:

objdump -h /bin/ls

Otras banderas útiles:

• -d: Desensamble el archivo y muestre el código de máquina.
• -x: muestra todos los encabezados, incluidos ELF y los encabezados de sección.
• -s: muestra el contenido de todas las secciones (expresado en hexadecimal).

ejemplo:

objdump -d /bin/ls  # Disassemble and view the assembly code

Resumen de la herramienta:

• file: Un resumen rápido de los tipos de archivos y detalles básicos de ELF.
• readelf: Estructura de archivos ELF detallada y archivos de encabezado.
• objdump: Desmontaje e inspección más profunda de secciones y cabezales.

Estas herramientas suelen estar preinstaladas en la mayoría de las distribuciones de Linux. Si necesita información específica, readelf y objdump será su elección más detallada.

Por qué ELF es importante en Linux

Para usuarios habituales de Linux, aprenda cómo inspeccionar archivos ELF utilizando herramientas como file, readelfo objdump Puede que a primera vista no parezca importante. Sin embargo, existen algunas situaciones prácticas en las que este conocimiento puede resultar útil. Así es como ayuda con las tareas diarias:

1. Identificar y solucionar problemas de tipos de archivos

Objetivo:

A veces un archivo puede no tener extensión o su extensión puede ser engañosa. usar file El comando para determinar si se trata de un archivo binario ELF, un archivo de script o un archivo de datos le indicará con qué tipo de archivo está tratando.

ejemplo:

Si descargó un archivo y no está seguro de si es un ejecutable válido o está dañado, file Le dirá rápidamente si se trata de un archivo ELF válido.

file myfile

Si el archivo no es un ejecutable ELF, este comando puede guiarlo a través de la solución de problemas adicionales (por ejemplo, determinar si es un archivo de texto o requiere un procesamiento diferente).

2. Verificar los archivos ejecutables del sistema

Objetivo:

usar readelf o file Le permite verificar los binarios y bibliotecas del sistema para verificar que estén en el formato esperado. Por ejemplo, después de una actualización del sistema o durante la resolución de problemas, puede asegurarse de que los archivos binarios importantes (p. ej. /bin/bash, /bin/ls) está completo y bien formateado como un archivo ELF.

ejemplo:

Si las utilidades del sistema se comportan de manera inesperada, puede ser útil verificar que el archivo sea válido y no esté dañado o reemplazarlo:

file /bin/bash

3. Comprender las dependencias del programa

Objetivo:

este readelf -l o objdump El comando ayuda a identificar las bibliotecas compartidas de las que depende el ejecutable. Si el programa no se ejecuta debido a que faltan bibliotecas, esta información es útil para solucionar problemas de dependencias faltantes.

ejemplo:

Si el programa se queja de que faltan bibliotecas, ejecute:

readelf -d /usr/bin/ls | grep NEEDED

le mostrará qué bibliotecas son necesarias y le ayudará a instalar las bibliotecas que faltan.

salida de muestra:

 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libselinux.so.1]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]

4. Analizar la seguridad y los permisos

Objetivo:

Comprobar si un archivo binario está vinculado dinámica o estáticamente, o si tiene encabezados inusuales, puede resultar útil para usuarios avanzados preocupados por la seguridad.

ejemplo:

Si sospecha que un binario ha sido manipulado o puede contener código malicioso, verifique su estructura ELF usando el siguiente comando readelf Puede profundizar para ver si se comporta de manera extraña, como por ejemplo si tiene partes inusuales o dependencias desconocidas.

5. Depuración y desarrollo

Objetivo:

Para los usuarios que realizan cualquier tipo de desarrollo, incluidos scripts o compilación, comprender la estructura ELF es útil para la depuración. Herramientas similares readelf Ayuda a garantizar que el código compilado se vincule correctamente, utilice las bibliotecas correctas y se ejecute según lo esperado.

ejemplo:

Al compilar su propio software, puede verificar el archivo de destino (.o) o el archivo binario final:

readelf -h myprogram

6. Diagnóstico de un fallo o volcado de núcleo

Objetivo:

Si un programa falla y se crea un volcado de núcleo (archivo ELF), puede examinar el volcado de núcleo para analizar el estado del programa en el momento del bloqueo, lo que facilita la identificación de la causa del error.

ejemplo:

Si desea analizar volcados de memoria, ejecute:

readelf -h 

Proporciona un punto de partida para comprender el colapso.

7. Optimización del rendimiento

Objetivo:

Los usuarios avanzados que deseen optimizar sus sistemas pueden analizar archivos binarios para ver si están vinculados dinámica o estáticamente, cuántas partes están cargadas en la memoria y otras características relacionadas con el rendimiento.

ejemplo:

usar objdump Examinar el código de máquina o la parte del enlace de un programa puede ayudar a los usuarios o desarrolladores a identificar código ineficiente.

Para el usuario promedio de Linux, es posible que estos comandos no se usen todos los días, pero pueden resultar útiles para solucionar problemas del sistema, verificar la integridad de los archivos, comprender las dependencias del programa o depurar software.

en conclusión

Los formatos ejecutables y vinculables (ELF) son una parte importante del funcionamiento de Linux. Ayuda a su computadora a ejecutar programas sin problemas al organizar diferentes tipos de archivos, como archivos ejecutables, archivos de objetos, bibliotecas compartidas y volcados de núcleo. Comprender ELF hace que sea más fácil solucionar problemas y optimizar su sistema.