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關(guān)于本系列

本系列文章幫助您學(xué)習(xí) Linux 系統(tǒng)管理任務(wù)相關(guān)知識。您可以使用本系列文章中的資料準(zhǔn)備Linux Professional InstituteCertification 級別 1 (LPIC-1)考試。

請參見我們的學(xué)習(xí) Linux，101：LPIC-1 路線圖，查看本系列中各文章的介紹和鏈接。該路線圖目前仍然在更新中，目前反映的最新內(nèi)容是 LPIC-1 考試的最新目標(biāo)（2009 年 4 月）。在我們完成文章后，我們會將其添加到路線圖中。但是，與此同時(shí)，您可以在我們的 LPI 認(rèn)證考試準(zhǔn)備教程中找到類似資料的早期版本，這些內(nèi)容支持 2009 年 4 月以前發(fā)布的 LPIC-1 目標(biāo)。

概述

在本文中，學(xué)習(xí)如何找到并加載 Linux 可執(zhí)行程序所需的共享庫。您將學(xué)到：

確定程序需要哪些共享庫
了解系統(tǒng)如何找到共享庫
加載共享庫

本文將幫助您準(zhǔn)備 Linux Professional Institute's Junior Level Administration (LPIC-1) 考試 101 中主題 102 下的目標(biāo) 102.3。該目標(biāo)的權(quán)值為 1。

先決條件

為了更有效利用這部分內(nèi)容，您需要具有基本的 Linux 知識，并需要準(zhǔn)備一個(gè) Linux 系統(tǒng)，用于練習(xí)本文介紹的命令。有時(shí)候不同版本的程序輸出格式不同，因此您所得到的結(jié)果未必總是與此處的相同。特別要指出,這里的很多例子來自 64 位系統(tǒng)。我們引入了很多來自 32 位系統(tǒng)的例子，來說明兩者的顯著差異。

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靜態(tài)與動態(tài)鏈接

聯(lián)系 Ian

Ian 是我們的一位最受歡迎、最高產(chǎn)的作者。查看 Ian 的個(gè)人信息，與 Ian、其他作者和 My developerWorks 的其他讀者聯(lián)系。

Linux 系統(tǒng)當(dāng)中有兩類可執(zhí)行程序：

靜態(tài)鏈接 可執(zhí)行程序包含了其所需的全部庫函數(shù)；所有庫函數(shù)都連接到程序中。這類程序是完整的，其運(yùn)行不需要外部庫的支持。靜態(tài)鏈接程序的優(yōu)點(diǎn)之一是其安裝之前不需要做環(huán)境準(zhǔn)備工作。
動態(tài)鏈接 可執(zhí)行程序要小得多；這類程序運(yùn)行時(shí)需要外部共享函數(shù)庫的支持，因此好像并不完整。除了程序體小之外，動態(tài)鏈接允許程序包指定必須的庫，而不必將庫裝入程序包內(nèi)。動態(tài)鏈接技術(shù)還允許多個(gè)運(yùn)行中的程序共享一個(gè)庫，這樣就不會出現(xiàn)同一代碼的多份拷貝共占內(nèi)存的情況了。由于這些原因，當(dāng)前多數(shù)程序采用動態(tài)鏈接技術(shù)。

在許多 Linux 系統(tǒng)中有個(gè)很有趣的例子，ln 命令（/bin/ln），用于在文件之間生成鏈接，不論是硬鏈接還是軟（或者符號）鏈接。該命令使用共享庫。共享庫經(jīng)常會引入庫通用名與庫特定層級之間的符號鏈接，所以如果因?yàn)槟承┰蜴溄記]有出現(xiàn)或已斷開，那么 ln命令本身就無法起作用，會發(fā)生循環(huán)錯(cuò)誤。為避免此類問題，一些 Linux 系統(tǒng)包含了lnsln（/sbin/sln）之間的靜態(tài)鏈接版本。清單 1 說明了采用動態(tài)鏈接的ln 與采用靜態(tài)鏈接的sln之間大小的顯著差別。該例子來自 Fedora 12 64-bit 系統(tǒng)。

清單 1. sln 與 ln 的大小

				
[ian@echidna ~]$  ls -l /sbin/sln /bin/ln 
-rwxr-xr-x. 1 root root  47384 2010-01-12 09:35 /bin/ln
-rwxr-xr-x. 1 root root 603680 2010-01-04 09:07 /sbin/sln

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需要哪些庫？

盡管當(dāng)前的 LPI 考試不涉及此類問題，但您還是應(yīng)當(dāng)明確當(dāng)今很多 Linux 系統(tǒng)所運(yùn)行的硬件同時(shí)支持 32 位及 64 位程序。很多庫同時(shí)編譯為 32 位及 64 位版本。64 位版本通常存放在文件系統(tǒng)的 /lib64 目錄樹中，而 32 位版本則位于 /lib 目錄樹中。您可能會在 64 位 Linux 系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)現(xiàn) /lib/libc-2.11.1.so 以及 /lib64/libc-2.11.1.so 。這兩個(gè)庫允許 32 位及 64 位 C 程序在 64 位 Linux 系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)行。

關(guān)于 ldd命令

除了明確靜態(tài)鏈接程序比較大之外，如何確定程序是否為靜態(tài)鏈接？如果是靜態(tài)鏈接，如何知道它需要哪些庫？ldd 命令能夠回答這些問題。如果您正在運(yùn)行 Debian 或 Ubuntu之類的程序，可能找不到 sln 命令，因此您可能會檢查 /sbin/ldconfig 能否執(zhí)行。清單 2 展示了ldd 命令關(guān)于 ln 以及 sln 執(zhí)行情況，還有 ldconfig 可執(zhí)行情況的輸出。該例子來自 Fedora 12 64-bit 系統(tǒng)（echidna）。為了進(jìn)行對比，還列出了來自舊版本 Fedora 8 32-bit 系統(tǒng)（pinguino）關(guān)于 /bin/ln 的輸出。

清單 2. ldd 關(guān)于 sln 以及 ln 的輸出

				
[ian@echidna ~]$  #Fedora 12 64-bit 
[ian@echidna ~]$  ldd /sbin/sln /sbin/ldconfig /bin/ln 
/sbin/sln:
        not a dynamic executable
/sbin/ldconfig:
        not a dynamic executable
/bin/ln:
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff644af000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000037eb800000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000037eb400000)

[ian@pinguino ~]$  # Fedora 8 32-bit 
[ian@pinguino ~]$  ldd /bin/ln 
        linux-gate.so.1 =>  (0x00110000)
        libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x00a57000)
        /lib/ld-linux.so.2 (0x00a38000)

因?yàn)?ldd 與動態(tài)鏈接有關(guān)，這告訴我們 sln 與 ldconfig 都是靜態(tài)鏈接的，它們 “不是一個(gè)動態(tài)可執(zhí)行文件”，同時(shí)告訴我們 ln 命令所需共享庫的名字（linux-vdso.so.1、libc.so.6 和 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2）。注意， .so 指明這些是 共享庫 或者動態(tài)庫。這一輸出結(jié)果提供了您想了解的三類不同信息。

linux-vdso.so.1: 是 Linux Virtual Dynamic Shared Object ，這一點(diǎn)我們稍后討論。您還可以在 Fedora 8 中發(fā)現(xiàn) linux-gate.so.1。
libc.so.6: 具有指向 /lib64/libc.so.6. 的指針。
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2: 指向其他庫的絕對路徑。

在清單 3 中，通過 ls -l 命令，發(fā)現(xiàn)最后的兩個(gè)庫依次與庫的特定版本之間具有符號鏈接。該例子來自 Fedora 12 64-bit系統(tǒng) 。

清單 3. 庫符號鏈接

				
[ian@echidna ~]$  ls -l /lib64/libc.so.6 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 
lrwxrwxrwx. 1 root root 12 2010-01-14 14:24 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -> ld-2.11.1.so
lrwxrwxrwx. 1 root root 14 2010-01-14 14:24 /lib64/libc.so.6 -> libc-2.11.1.so

Linux Virtual Dynamic SharedObjects

在早期的 x86 處理器中，用戶程序與管理服務(wù)之間的通信通過軟中斷實(shí)現(xiàn)。隨著處理器速度的提高，這已成為一個(gè)嚴(yán)重的瓶頸。自 Pentium? II 處理器開始，Intel? 引入了 FastSystem Call 裝置來提高系統(tǒng)調(diào)用速度，即采用 SYSENTER 和 SYSEXIT 指令，而不是中斷。

您所看到的 linux-vdso.so.1 是個(gè)虛擬庫，或者說是 Virtual Dynamic Shared Object ，它只存在于程序的地址空間當(dāng)中。在舊版本系統(tǒng)中該庫為 linux-gate.so.1。該虛擬庫為用戶程序以處理器可支持的最快的方式（對于特定處理器，采用中斷方式；對于大多數(shù)最新的處理器，采用快速系統(tǒng)調(diào)用方式）訪問系統(tǒng)函數(shù)提供了必要的邏輯。

動態(tài)加載

通過前面的內(nèi)容，您會很奇怪的發(fā)現(xiàn)/lib/ld-linux.so.2 以及它的 64 位版本，/lib64/ld-linux-x86-64.so.2，看上去都像是共享庫，都在其各自的權(quán)限內(nèi)可執(zhí)行。它們是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)動態(tài)加載的代碼。它們讀取可執(zhí)行程序的頭信息，這些信息采用 Executable andLinking Format 或者（ ELF ）格式。它們通過這些消息，來確定哪些庫是必須的，以及哪些庫需要加載。然后執(zhí)行動態(tài)鏈接，把可執(zhí)行程序當(dāng)中所有的地址指針與需要加載的庫聯(lián)系起來，這樣程序就可以運(yùn)行了。

有關(guān) ld-linux.so 的幫助也描述了 ld.so，它為早期的 a.out 二進(jìn)制格式提供類似的功能。清單 4 舉例說明，如何利用 ld-linux.so 的 --list 選項(xiàng)來顯示與清單 2 當(dāng)中ln命令與 ldd 命令顯示結(jié)果相同的內(nèi)容。

清單 4. 利用 ld-linux.so 來展示庫需求

				
[ian@echidna ~]$  /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 --list /bin/ln 
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fffc9fff000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000037eb800000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000037eb400000)

[ian@pinguino ~]$  /lib/ld-linux.so.2 --list /bin/ln 
        linux-gate.so.1 =>  (0x00110000)
        libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x00a57000)
        /lib/ld-linux.so.2 (0x00a38000)

注意，兩個(gè)清單中的十六進(jìn)制地址有可能不同。在兩次運(yùn)行 ldd 命令時(shí)，該地址也可能不相同。

動態(tài)庫配置

動態(tài)加載器怎樣找到可執(zhí)行程序？對于 Linux 當(dāng)中的很多問題，都在 /etc 當(dāng)中有相應(yīng)的配置文件。事實(shí)上，有兩個(gè)配置文件，/etc/ld/so/conf 以及 /etc/ld.so.cache。清單 5 展示了 Fedora 12 64 位系統(tǒng)當(dāng)中 /etc/ld.so.conf 的內(nèi)容。注意，/etc/ld.so.conf 文件指明所有來自 ld.so.conf.d 子目錄的 .conf 文件都應(yīng)當(dāng)被包含。舊版系統(tǒng)中可能包含 /etc/ld/so/conf 的所有條目，而不包含 /etc/ld.so.conf.d 目錄中的條目。您的系統(tǒng)當(dāng)中 /etc/ld.so.conf 或者 /etc/ld.so.conf.d 目錄的實(shí)際內(nèi)容可能與此處有所差別。

清單 5. /etc/ld.so.conf 的內(nèi)容

				
[ian@echidna ~]$  cat /etc/ld.so.conf 
include ld.so.conf.d/*.conf
[ian@echidna ~]$  ls /etc/ld.so.conf.d/*.conf 
/etc/ld.so.conf.d/kernel-2.6.31.12-174.2.19.fc12.x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/kernel-2.6.31.12-174.2.22.fc12.x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/kernel-2.6.31.12-174.2.3.fc12.x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/mysql-x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/qt-x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/tix-x86_64.conf
/etc/ld.so.conf.d/xulrunner-64.conf

程序需要快速加載，因此可以使用ldconfig 命令來處理 ld.so.conf 文件、所有 ld.so.conf.d 包含的文件、所有受信目錄當(dāng)中的庫、/lib 和 /usr/lib，以及命令行當(dāng)中所支持的其他內(nèi)容。ldconfig 命令在 /etc/ld.so.cache 中為最近使用過的共享庫生成必須的鏈接和 cache 。動態(tài)加載器利用來自 ld.so.cache 的緩存文件來定位需要?jiǎng)討B(tài)加載及鏈接的文件。如果改變了 ld.so.conf（或在 ld.so.conf.d 中增加新文件），必須運(yùn)行 ldconfig 命令（以 root 用戶身份）來重構(gòu) ld.so.cache 文件。

通常，可在不加參數(shù)的情況下，使用 ldconfig 命令來重構(gòu) ld.so.cache 文件?？梢岳靡恍﹨?shù)來改變這一使用習(xí)慣。一般情況下，可使用 man ldconfig 來獲得更多信息。清單 6 舉例說明利用參數(shù) -p 來展示 ld.so.cache 的內(nèi)容。

清單 6. 使用 ldconfig 來展示 ld.so.cache

				
[ian@lyrebird ian]$  /sbin/ldconfig -p | less 
1602 libs found in cache `/etc/ld.so.cache'
        libzip.so.1 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libzip.so.1
        libz.so.1 (libc6,x86-64) => /lib64/libz.so.1
        libz.so (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libz.so
        libx86.so.1 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libx86.so.1
        libx11globalcomm.so.1 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libx11globalcomm.so.1
        libxul.so (libc6,x86-64) => /usr/lib64/xulrunner-1.9.1/libxul.so
        libxtables.so.2 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libxtables.so.2
        libxslt.so.1 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libxslt.so.1
        libxslt.so (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libxslt.so
        libxpcom.so (libc6,x86-64) => /usr/lib64/xulrunner-1.9.1/libxpcom.so
        libxml2.so.2 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libxml2.so.2
        libxml2.so (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libxml2.so
       ...
        libABRTdUtils.so.0 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libABRTdUtils.so.0
        libABRTUtils.so.0 (libc6,x86-64) => /usr/lib64/libABRTUtils.so.0
        ld-linux.so.2 (ELF) => /lib/ld-linux.so.2
        ld-linux-x86-64.so.2 (libc6,x86-64) => /lib64/ld-linux-x86-64.so.2

加載指定的庫

如果您正在運(yùn)行需要特定舊版共享庫支持的程序，或者您正在開發(fā)新的共享庫或現(xiàn)有共享庫的新版本，您可能希望覆蓋加載器的默認(rèn)搜索路徑。使用安裝在 /opt 樹當(dāng)中特定于產(chǎn)品共享庫的腳本文件可能也需要這一功能。

就如同可通過設(shè)置變量 PATH 來為可執(zhí)行程序指定搜索路徑一樣，可以將變量 LD_LIBRARY_PATH 設(shè)置為用冒號分割的，為加載 ld.so.cache 當(dāng)中所指定的共享庫需要搜索的目錄清單。例如，可使用命令：

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib/oldstuff:/opt/IBM/AgentController/lib

參見下面的參考資料來獲得細(xì)節(jié)信息以及相關(guān)文章的鏈接。

參考資料

學(xué)習(xí)

使用學(xué)習(xí) Linux，101：LPIC-1 路線圖找到可以幫助您準(zhǔn)備基于 2009 年 4 月的目標(biāo)的 LPIC-1 認(rèn)證的 developerWorks 文章。
在 LPIC Program 站點(diǎn)中，可以找到 Linux Professional Institute 的 Linux 系統(tǒng)管理認(rèn)證的三個(gè)級別的具體目標(biāo)、任務(wù)列表、樣例問題。具體請參見 2009 年 4 月的 LPI 考試 101 和 LPI 考試 102 目標(biāo)。請隨時(shí)關(guān)注 LPIC Program 站點(diǎn)，以便了解最新目標(biāo)。
回顧 developerWorks 上的整個(gè) LPI 考試準(zhǔn)備系列，學(xué)習(xí) Linux 基礎(chǔ)知識，并為參加基于 2009 年 4 月之前的早期 LPI 考試目標(biāo)的系統(tǒng)管理員認(rèn)證考試準(zhǔn)備。
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IanShields 參與 developerWorks Linux 專區(qū)的許多 Linux 項(xiàng)目。他是 IBM 北卡羅來納州 ResearchTriangle Park 的一名高級程序員。他于 1973 年作為一名系統(tǒng)工程師加入 IBM位于澳大利亞堪培拉的子公司。此后，在加拿大蒙特利爾和北卡羅來納州 RTP 從事通信系統(tǒng)和普適計(jì)算。他擁有多項(xiàng)專利。他畢業(yè)于 AustralianNational University，本科學(xué)位是純粹數(shù)學(xué)和哲學(xué)。他擁有北卡羅來納州州立大學(xué)的計(jì)算機(jī)碩士和博士學(xué)位。

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