Executable and Linkable Format

Kuva ELF-tiedoston rakenteesta. Program headerista osoittavat nuolet osoittavat segmenttejä ja section headerista ohjelman osioita.

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.

ELF header^[5]

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.

Program header^[6]

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:

• PlayStation Portable,^[15] PlayStation Vita, PlayStation 2, PlayStation 3, PlayStation 4
• GP2X
• Dreamcast
• Wii

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. 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. https://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. elfutils sourceware.org. Viitattu 30 April 2017.

Aiheesta muualla

• Dokumentaatio