Executable and Linkable Format

Executable and Linkable Format lyhyesti ELF on yleinen tiedostomuoto suoritettaville ohjelmille, objektitiedostoille, jaetuille kirjastoille ja coredump-tiedostoille.^[1] Rakenteeltaan ELF on joustava, laajennettavissa oleva ja alustariippumaton tiedostomuoto.

ELF on määritelty System V ABI -määrittelyssä^[2] ja Tool Interface Standards (TIS) määrittelyssä: alkuperäisen ELF-muodon kehitti ja julkaisi Unix System Laboratories (USL).^[3]

Tiedoston rakenne

ELF-tiedosto sisältää ELF-ylätunnisteen (engl. header), joka muun muassa määrittää onko ohjelma 32 vai 64-bittinen. ELF-ylätunnisteen jälkeen tiedostossa on ohjelman ylätunnistetaulukko (engl. Program header table), itse ohjelma ja viimeiseksi ohjelman osuuksien ylätunnistetaulukko (engl. Section header table).^[1]

00000000 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|
00000010 02 00 3e 00 01 00 00 00 c5 48 40 00 00 00 00 00 |..>......H@.....|

Esimerkki ELF-ylätunnisteen hexdumpista^[4]

ELF-ylätunniste

ELF-ylätunniste määrittää onko ohjelma 32- vai 64-bittinen. Bittisyys vaikuttaa tietueiden offsettiin.

Offset Koko (tavuja) Nimi Kuvaus

32-bittinen 64-bittinen 32-bittinen 64-bittinen

0x00 4 e_ident[EI_MAG0] e_ident[EI_MAG3] 0x7F ja 45 4c 46 (ELF) muodostavat maagisen numeron.

0x04 1 e_ident[EI_CLASS] Tämä tavu on 1 jos kyseessä on 32-bittinen ohjelma tai jos 2 niin ohjelma on 64-bittinen.

0x05 1 e_ident[EI_DATA] Määrittää ohjelman tavujärjestyksen.

0x06 1 e_ident[EI_VERSION] Määrittää ELF-version. 1 tarkoittaa alkuperäistä.

0x07

1

e_ident[EI_OSABI]

Määrittää ohjelman ABI:n.

Arvo	ABI
0x00	System V
0x01	HP-UX
0x02	NetBSD
0x03	Linux
0x04	GNU Hurd
0x06	Solaris
0x07	AIX
0x08	IRIX
0x09	FreeBSD
0x0A	Tru64
0x0B	Novell Modesto
0x0C	OpenBSD
0x0D	OpenVMS
0x0E	NonStop Kernel
0x0F	AROS
0x10	Fenix OS
0x11	CloudABI

Usein määritetty nollaan riippumatta alustasta.

0x08 1 e_ident[EI_ABIVERSION] Tarkempi määritys ABI:n versiosta.

0x09 7 e_ident[EI_PAD] Toistaiseksi ei käytössä.

0x10 2 e_type Määrittää objektin tyypin.

0x12

2

e_machine

Määrittää prosessoriarkkitehtuurin

Arvo	ISA
0x00	Arkkitehtuuria ei määritetty
0x02	SPARC
0x03	x86
0x08	MIPS
0x14	PowerPC
0x16	S390
0x28	ARM
0x2A	SuperH
0x32	IA-64
0x3E	x86-64
0xB7	AArch64
0xF3	RISC-V

0x14 4 e_version Määrittää ELF-version. 1 tarkoittaa alkuperäistä.

0x18 4 8 e_entry Määrittää osoitteen muistista, mistä ohjelman suoritus alkaa. Voi olla 32- tai 64-bittinen.

0x1C 0x20 4 8 e_phoff Osoittaa ohjelman ylätunnistetaulukon alkuun.

0x20 0x28 4 8 e_shoff Osoittaa osuuksien ylätunnistetaulukon alkuun.

0x24 0x30 4 e_flags Kentän tulkinta riippuu kohdearkkitehtuurista.

0x28 0x34 2 e_ehsize Sisältää ELF-ylätunnisteen koon.

0x2A 0x36 2 e_phentsize Contains the size of a program header table entry.

0x2C 0x38 2 e_phnum Sisältää osuuksien määrän ohjelman ylätunnistetaulukosta.

0x2E 0x3A 2 e_shentsize Contains the size of a section header table entry.

0x30 0x3C 2 e_shnum Sisältää osuuksen määrän osuuksien ylätunnistetaulukosta.

0x32 0x3E 2 e_shstrndx Contains index of the section header table entry that contains the section names.

Ohjelman ylätunniste

Ohjelman ylätunnistetaulukko kertoo, kuinka ohjelma tulee ladata muistiin.

Offset Koko (tavuja) Nimi Kuvaus

32-bittinen 64-bittinen 32-bittinen 64-bittinen

0x00

4

p_type

Määrittää segmentin tyypin.

Value	Name
0x00000000	`PT_NULL`
0x00000001	`PT_LOAD`
0x00000002	`PT_DYNAMIC`
0x00000003	`PT_INTERP`
0x00000004	`PT_NOTE`
0x00000005	`PT_SHLIB`
0x00000006	`PT_PHDR`
0x60000000	`PT_LOOS`
0x6FFFFFFF	`PT_HIOS`
0x70000000	`PT_LOPROC`
0x7FFFFFFF	`PT_HIPROC`

PT_LOOS to PT_HIOS (PT_LOPROC to PT_HIPROC) is an inclusive reserved ranges for operating system (processor) specific semantics.

0x04 4 p_flags Segmentti kohtainen tietue.

0x04 0x08 4 8 p_offset Segmentin offsetti.

0x08 0x10 4 8 p_vaddr Segmentin virtuaalinen muistiosoite.

0x0C 0x18 4 8 p_paddr Fyysinen muistiosoite

0x10 0x20 4 8 p_filesz Segmentin koko.

0x14 0x28 4 8 p_memsz Segmentin koko muistissa.

0x18 4 p_flags Segmentti kohtainen tietue.

0x1C 0x30 4 8 p_align 0 and 1 specify no alignment. Otherwise should be a positive, integral power of 2, with p_vaddr equating p_offset modulus p_align.

0x20 0x38 Ohjelman ylätunnisteen loppu (koko).

Osion ylätunniste

Offset

Koko (Tavuja)

Nimi

Kuvaus

32-bittinen

64-bittinen

32-bittinen

64-bittinen

0x00

4

sh_name

An offset to a string in the .shstrtab section that represents the name of this section

0x04

4

sh_type

Identifies the type of this header.

Value	Name	Meaning
0x0	SHT_NULL	Section header table entry unused
0x1	SHT_PROGBITS	Program data
0x2	SHT_SYMTAB	Symbol table
0x3	SHT_STRTAB	String table
0x4	SHT_RELA	Relocation entries with addends
0x5	SHT_HASH	Symbol hash table
0x6	SHT_DYNAMIC	Dynamic linking information
0x7	SHT_NOTE	Notes
0x8	SHT_NOBITS	Program space with no data (bss)
0x9	SHT_REL	Relocation entries, no addends
0x0A	SHT_SHLIB	Reserved
0x0B	SHT_DYNSYM	Dynamic linker symbol table
0x0E	SHT_INIT_ARRAY	Array of constructors
0x0F	SHT_FINI_ARRAY	Array of destructors
0x10	SHT_PREINIT_ARRAY	Array of pre-constructors
0x11	SHT_GROUP	Section group
0x12	SHT_SYMTAB_SHNDX	Extended section indeces
0x13	SHT_NUM	Number of defined types.
0x60000000	SHT_LOOS	Start OS-specific.
...	...	...

0x08

4

8

sh_flags

Identifies the attributes of the section.

Value	Name	Meaning
0x1	SHF_WRITE	Writable
0x2	SHF_ALLOC	Occupies memory during execution
0x4	SHF_EXECINSTR	Executable
0x10	SHF_MERGE	Might be merged
0x20	SHF_STRINGS	Contains nul-terminated strings
0x40	SHF_INFO_LINK	'sh_info' contains SHT index
0x80	SHF_LINK_ORDER	Preserve order after combining
0x100	SHF_OS_NONCONFORMING	Non-standard OS specific handling required
0x200	SHF_GROUP	Section is member of a group
0x400	SHF_TLS	Section hold thread-local data
0x0ff00000	SHF_MASKOS	OS-specific
0xf0000000	SHF_MASKPROC	Processor-specific
0x4000000	SHF_ORDERED	Special ordering requirement (Solaris)
0x8000000	SHF_EXCLUDE	Section is excluded unless referenced or allocated (Solaris)

0x0C

0x10

4

8

sh_addr

Virtual address of the section in memory, for sections that are loaded.

0x10

0x18

4

8

sh_offset

Offset of the section in the file image.

0x14

0x20

4

8

sh_size

Size in bytes of the section in the file image. May be 0.

0x18

0x28

4

sh_link

Contains the section index of an associated section. This field is used for several purposes, depending on the type of section.

0x1C

0x2C

4

sh_info

Contains extra information about the section. This field is used for several purposes, depending on the type of section.

0x20

0x30

4

8

sh_addralign

Contains the required alignment of the section. This field must be a power of two.

0x24

0x38

4

8

sh_entsize

Contains the size, in bytes, of each entry, for sections that contain fixed-size entries. Otherwise, this field contains zero.

0x28

0x40

End of Section Header (size)

Käyttökohteet

Unixin kaltaiset alustat

ELF-muoto on korvannut vanhempia muotoja useilla alustoilla kuten a.out ja COFF-muodot Unixin kaltaisissa käyttöjärjestelmissä:

Linux
Solaris / Illumos
IRIX
FreeBSD^[7]
NetBSD
OpenBSD
Redox
DragonFly BSD
Syllable
HP-UX (pois lukien 32-bittiset PA-RISC-ohjelmat jotka jatkavat SOM-muodon käyttämistä)
QNX Neutrino
MINIX^[8]

Ei-Unix -alustat

ELF on myös käytössä eräillä ei-Unix alustoilla kuten:

OpenVMS, Itanium ja x86-64 versiot^[9]^[10]
BeOS Revision 4 ja myöhemmät x86-pohjaisille tietokoneille (joissa se korvasi Portable Executable -muodon; PowerPC-versio pysyi Preferred Executable Format -muodossa)
Haiku, avoimen lähdekoodin uudelleentoteutus BeOSista
RISC OS^[11]
Stratus VOS, PA-RISC ja x86 versioissa
Windows 10 Anniversary Update using the Windows Subsystem for Linux.^[12]^[13]
SkyOS
Fuchsia OS
Z/TPF
HPE NonStop OS^[14]

Pelikonsolit

Eräät pelikonsolit käyttävät ELF-muotoa:

PowerPC

Muut alustat PowerPC-suorittimilla jotka käyttävät ELF-muotoa:

AmigaOS 4, ELF on korvannut aiemman Extended Hunk Format (EHF) muodon, jota käytettiin PPC-suorittimella varustettujen laajennuskorttien kanssa
MorphOS
AROS

Mobiililaitteet

Eräät käyttöjärjestelmät matkapuhelimille ja muille mobiililaitteille käyttävät ELF-muotoa:

Symbian OS v9 käyttää E32Image^[16] -muotoa joka perustuu ELF-muodolle;
Sony Ericsson, muun muassa W800i, W610, W300 ja niin edelleen
Siemens, SGOLD ja SGOLD2 alustat: Siemens C65:stä S75:een ja BenQ-Siemens E71/EL71;
Motorola, muun muassa E398, SLVR L7, v360, v3i (ja kaikki LTE2-puhelimet joissa on päivitys).
Bada, esimerkiksi Samsung Wave S8500.
Nokia puhelimet ja tabletit Maemo- tai Meego-käyttöjärjestelmällä kuten Nokia N900.
Android käyttää ELF .so (shared object^[17]) kirjastoja Java Native Interfacelle. Android Runtime (ART) (oletuksena Android 5.0 "Lollipop" versiosta alkaen) kaikki sovellukset käännetään natiivisti ELF-binääreiksi asennuksen yhteydessä.

Käännös suomeksi

Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Executable and Linkable Format

Ohjelmia

readelf ohjelma joka näyttää tietoa elf-tiedostoista.
elfutils vaihtoehtoinen ohjelmapaketti GNU Binutilsin tilalle, joka on tehty erityisesti Linuxia varten.^[18]
elfdump ohjelma joka näyttää tietoa elf-tiedostosta.
objdump ohjelma jolla voidaan tarkastella monipuolisesti eri tietoja elf-tiedostoista ja muista binääriformaateista.
file ohjelma joka näyttää tietoa elf-tiedostoista.

Lähteet

1 2 0xax.gitbooks.io 0xax.gitbooks.io. Arkistoitu 25.2.2018. Viitattu 25.2.2018. (englanniksi)
↑ System V Application Binary Interface (PDF) (Edition 4.1) sco.com. 18.3.1997. Viitattu 22.11.2020. (englanniksi)
↑ Tool Interface Standard (TIS) Executable and Linking Format (ELF) Specification (PDF) (Version 1.2) refspecs.linuxbase.org. toukokuu 1995. Viitattu 22.11.2020. (englanniksi)
↑ Available lexers — Pygments pygments.org.
↑ ELF Header July 2000. Sco.com. Viitattu 7.2.2014.
↑ Program Header July 2000. Sco.com. Viitattu 5.4.2017.
↑ Binary Formats docs.freebsd.org. Arkistoitu 31.3.2019. Viitattu 16.8.2019.
↑ MinixReleases – Minix Wiki Wiki.minix3.org. Arkistoitu 30.3.2013. Viitattu 19.1.2014.
↑ https://vmssoftware.com/pdfs/State_of_Port_20160906.pdf (Arkistoitu – Internet Archive)
↑ HP OpenVMS Linker Utility Manual h30266.www3.hpe.com. Arkistoitu 14.7.2018. Viitattu 14.7.2018.
↑ GCCSDK – RISC OS 22.4.2012. Riscos.info. Arkistoitu 19.2.2014. Viitattu 19.1.2014.
↑ Announcing Windows 10 Insider Preview Build 14316 blogs.windows.com. 6.4.2016. Viitattu 10.4.2016. (englanniksi)
↑ Foley, Mary Jo: Under the hood of Microsoft's Windows Subsystem for Linux | ZDNet zdnet.com. Viitattu 19.8.2016.
↑ Guardian Programmer's Guide Hewlett Packard Enterprise. Arkistoitu 30.5.2018. Viitattu 30.5.2018. p. 44 archived from the original (Arkistoitu – Internet Archive) on 2018-5-30
↑ PlayStation Portable use encrypted & relocated ELF : PSP
↑ Symbian OS executable file format
↑ Rosen, Kenneth; Host, Douglas; Klee, Rachel; Rosinski, Richard: UNIX: The Complete Reference, s. 707. 2 painos. McGraw Hill Professional, 2007. ”Dynamically linked libraries are also called shared objects (.so).” ISBN 9780071706988 Teoksen verkkoversio.
↑ elfutils sourceware.org. Viitattu 30 April 2017.

Aiheesta muualla

Dokumentaatio

[gitbooks-1] 1 2 0xax.gitbooks.io 0xax.gitbooks.io. Arkistoitu 25.2.2018. Viitattu 25.2.2018. (englanniksi)

[2] System V Application Binary Interface (PDF) (Edition 4.1) sco.com. 18.3.1997. Viitattu 22.11.2020. (englanniksi)

[3] Tool Interface Standard (TIS) Executable and Linking Format (ELF) Specification (PDF) (Version 1.2) refspecs.linuxbase.org. toukokuu 1995. Viitattu 22.11.2020. (englanniksi)

[4] Available lexers — Pygments pygments.org.

[5] ELF Header July 2000. Sco.com. Viitattu 7.2.2014.

[6] Program Header July 2000. Sco.com. Viitattu 5.4.2017.

[7] Binary Formats docs.freebsd.org. Arkistoitu 31.3.2019. Viitattu 16.8.2019.

[8] MinixReleases – Minix Wiki Wiki.minix3.org. Arkistoitu 30.3.2013. Viitattu 19.1.2014.

[9] ttps://vmssoftware.com/pdfs/State_of_Port_20160906.pdf (Arkistoitu – Internet Archive)

[10] HP OpenVMS Linker Utility Manual h30266.www3.hpe.com. Arkistoitu 14.7.2018. Viitattu 14.7.2018.

[11] GCCSDK – RISC OS 22.4.2012. Riscos.info. Arkistoitu 19.2.2014. Viitattu 19.1.2014.

[12] Announcing Windows 10 Insider Preview Build 14316 blogs.windows.com. 6.4.2016. Viitattu 10.4.2016. (englanniksi)

[13] Foley, Mary Jo: Under the hood of Microsoft's Windows Subsystem for Linux | ZDNet zdnet.com. Viitattu 19.8.2016.

[14] Guardian Programmer's Guide Hewlett Packard Enterprise. Arkistoitu 30.5.2018. Viitattu 30.5.2018. p. 44 archived from the original (Arkistoitu – Internet Archive) on 2018-5-30

[15] PlayStation Portable use encrypted & relocated ELF : PSP

[16] Symbian OS executable file format

[17] Rosen, Kenneth; Host, Douglas; Klee, Rachel; Rosinski, Richard: UNIX: The Complete Reference, s. 707. 2 painos. McGraw Hill Professional, 2007. ”Dynamically linked libraries are also called shared objects (.so).” ISBN 9780071706988 Teoksen verkkoversio.

[18] utils sourceware.org. Viitattu 30 April 2017.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]