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Linux共享庫(so)動態加載和升級
學習Linux共享庫動態加載緣于一個生產環境升級apache so文件常見錯誤操作：apache在運行中直接cp覆蓋目標so文件，一段時間后錯誤日志里面出現關鍵詞：
Segmentation fault (段錯誤)
，一個個worker進程就這樣漸漸退出，最后無法處理HTTP請求。
首先了解一下共享庫的創建，
源文件test.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
?
void
test1
(
void
)
{
printf
(
"This is do test1
\n
"
)
;
sleep
(
10
)
;
printf
(
"End of test1
\n
"
)
;
}
?
void
test2
(
void
)
{
printf
(
"This is do test2
\n
"
)
;
sleep
(
10
)
;
printf
(
"End of test2
\n
"
)
;
}
|
執行gcc -fPIC -shared -o libtest.so test.c 會生成共享庫文件 libtest.so
參數含義：
-fPIC/-fpic: Compiler directive to output position independent code, a characteristic required by shared libraries. 創建共享庫必須的參數
-shared: Produce a shared object which can then be linked with other objects to form an executable.
然后使用共享庫：源文件main2.c
#include <stdio.h>
?
int
main
(
)
{
test1
(
)
;
test2
(
)
;
return
0
;
}
|
動態庫鏈接：gcc -o main2 -L . -ltest main2.c 生成二進制程序main2
參數含義：
-L 指定動態庫目錄為當前目錄
-l 指定動態庫名test，不要寫libtest.so
執行main2程序發現報錯：
error while loading shared libraries: libtest.so: cannot open shared object file: No such file or directory
原因是共享庫不在系統默認的路徑里面，可以在shell執行
export LD_LIBRARY_PATH=./
添加當前路徑或者在
/etc/ld.so.conf 增加路徑并ldconfig生效
。
執行main2成功輸出：
This is do test1
End of test1
This is do test2
End of test2
接下來是主角：動態加載，源文件main.c
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h> /* 必須加這個頭文件 */
?
int
main
(
)
{
void
*
lib_handle
;
void
(
*
fn1
)
(
void
)
;
void
(
*
fn2
)
(
void
)
;
char
*
error
;
?
lib_handle
=
dlopen
(
"libtest.so"
,
RTLD_LAZY
)
;
if
(
!
lib_handle
)
{
fprintf
(
stderr
,
"%s
\n
"
,
dlerror
(
)
)
;
return
1
;
}
?
fn1
=
dlsym
(
lib_handle
,
"test1"
)
;
if
(
(
error
=
dlerror
(
)
)
!=
NULL
)
{
fprintf
(
stderr
,
"%s
\n
"
,
error
)
;
return
1
;
}
?
fn1
(
)
;
?
fn2
=
dlsym
(
lib_handle
,
"test2"
)
;
if
(
(
error
=
dlerror
(
)
)
!=
NULL
)
{
fprintf
(
stderr
,
"%s
\n
"
,
error
)
;
return
1
;
}
?
fn2
(
)
;
?
dlclose
(
lib_handle
)
;
?
return
0
;
}
|
接口函數介紹:
(1) dlopen
函數原型：void *dlopen(const char *libname,int flag);
功能描述：dlopen必須在dlerror，dlsym和dlclose之前調用，表示要將庫裝載到內存，準備使用。
如果要裝載的庫依賴于其它庫，必須首先裝載依賴庫。如果dlopen操作失敗，返回NULL值；如果庫已經被裝載過，則dlopen會返回同樣的句柄。
參數中的libname一般是庫的全路徑，這樣dlopen會直接裝載該文件；如果只是指定了庫名稱，在dlopen會按照下面的機制去搜尋：
a.根據環境變量LD_LIBRARY_PATH查找
b.根據/etc/ld.so.cache查找
c.查找依次在/lib和/usr/lib目錄查找。
flag參數表示處理未定義函數的方式，可以使用RTLD_LAZY或RTLD_NOW。RTLD_LAZY表示暫時不去處理未定義函數，先把庫裝載到內 存，等用到沒定義的函數再說；RTLD_NOW表示馬上檢查是否存在未定義的函數，若存在，則dlopen以失敗告終。
(2) dlerror
函數原型：char *dlerror(void);
功能描述：dlerror可以獲得最近一次dlopen,dlsym或dlclose操作的錯誤信息，返回NULL表示無錯誤。dlerror在返回錯誤信息的同時，也會清除錯誤信息。
(3) dlsym
函數原型：void *dlsym(void *handle,const char *symbol);
功能描述：在dlopen之后，庫被裝載到內存。dlsym可以獲得指定函數(symbol)在內存中的位置(指針)。
如果找不到指定函數，則dlsym會返回NULL值。但判斷函數是否存在最好的方法是使用dlerror函數，
(4) dlclose
函數原型：int dlclose(void *);
功能描述：將已經裝載的庫句柄減一，如果句柄減至零，則該庫會被卸載。如果存在析構函數，則在dlclose之后，析構函數會被調用。
編譯gcc -o main main.c -ldl 生成二進制程序main，執行輸出
This is do test1
End of test1
This is do test2
End of test2
到這里共享庫動態加載就介紹完了:)
最后模擬一下升級so故障：
在執行main的時候，趁sleep期間cp 另外的so文件覆蓋libtest.so，一會就出現Segmentation fault。
但是如果是mv 另外的so文件覆蓋libtest.so，則無此問題，或者先rm libtest.so 再cp/mv 也不會有問題，因此升級方法就是這兩種，當然最好是先停應用再升級。
至于原因，可以參考我前一篇博客
《Linux cp mv rm ln 命令對于 inode 和 dentry 的影響》
。
12.5更新：
今天咨詢了維揚同學，可以用strace觀察程序運行期間的系統調用，發現有不少mmap操作：
省略前面
open
(
"/root/so/libtest.so"
,
O_RDONLY
)
=
3
read
(
3
,
"
\177
ELF
\1
\1
\1
\3
\0
\0
\0
\0
\0
\0
\0
\0
\3
\0
\3
\0
\1
\0
\0
\0
\240
\3
\0
\000
4
\0
\0
\0
"
...
,
512
)
=
512
brk
(
0
)
=
0x8227000
brk
(
0x8248000
)
=
0x8248000
fstat64
(
3
,
{
st_dev
=
makedev
(
253
,
0
)
,
st_ino
=
17559
,
st_mode
=
S_IFREG
|
0755
,
st_nlink
=
1
,
st_uid
=
0
,
st_gid
=
0
,
st_blksize
=
4096
,
st_blocks
=
16
,
st_size
=
4348
,
st_atime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
13
:
18
,
st_mtime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
13
:
01
,
st_ctime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
13
:
01
}
)
=
0
mmap2
(
NULL
,
5772
,
PROT_READ
|
PROT_EXEC
,
MAP_PRIVATE
|
MAP_DENYWRITE
,
3
,
0
)
=
0x6e6000
mmap2
(
0x6e7000
,
4096
,
PROT_READ
|
PROT_WRITE
,
MAP_PRIVATE
|
MAP_FIXED
|
MAP_DENYWRITE
,
3
,
0
)
=
0x6e7000
close
(
3
)
=
0
munmap
(
0xb7753000
,
15020
)
=
0
fstat64
(
1
,
{
st_dev
=
makedev
(
0
,
11
)
,
st_ino
=
3
,
st_mode
=
S_IFCHR
|
0620
,
st_nlink
=
1
,
st_uid
=
0
,
st_gid
=
5
,
st_blksize
=
1024
,
st_blocks
=
0
,
st_rdev
=
makedev
(
136
,
0
)
,
st_
atime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
56
:
03
,
st_mtime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
56
:
03
,
st_ctime
=
2012
/
05
/
13
-
14
:
53
:
31
}
)
=
0
mmap2
(
NULL
,
4096
,
PROT_READ
|
PROT_WRITE
,
MAP_PRIVATE
|
MAP_ANONYMOUS
,
-
1
,
0
)
=
0xb7756000
write
(
1
,
"This is do test1
\n
"
,
17
)
=
17
rt_sigprocmask
(
SIG_BLOCK
,
[
CHLD
]
,
[
]
,
8
)
=
0
rt_sigaction
(
SIGCHLD
,
NULL
,
{
SIG_DFL
,
[
]
,
0
}
,
8
)
=
0
rt_sigprocmask
(
SIG_SETMASK
,
[
]
,
NULL
,
8
)
=
0
nanosleep
(
{
10
,
0
}
,
0xbfd63fe4
)
=
0
write
(
1
,
"End of test1
\n
"
,
13
)
=
13
write
(
1
,
"This is do test2
\n
"
,
17
)
=
17
rt_sigprocmask
(
SIG_BLOCK
,
[
CHLD
]
,
[
]
,
8
)
=
0
rt_sigaction
(
SIGCHLD
,
NULL
,
{
SIG_DFL
,
[
]
,
0
}
,
8
)
=
0
rt_sigprocmask
(
SIG_SETMASK
,
[
]
,
NULL
,
8
)
=
0
nanosleep
(
{
10
,
0
}
,
0xbfd63fe4
)
=
0
---
SIGSEGV
(
Segmentation fault
)
@
0
(
0
)
---
+++
killed by SIGSEGV
+++
|
SIGSEGV信號估計和mmap只讀映射之后寫入（覆蓋）文件有關？
詳見續篇
《為何cp覆蓋進程的動態庫(so)會導致coredump》
。
參考資料：
http://www.yolinux.com/TUTORIALS/LibraryArchives-StaticAndDynamic.html
http://hi.baidu.com/luoxsbupt/item/a9d346b7653a2771254b09bc
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