学习 Linux，101: 管理共享库

找到并加载程序所需要的共享库

简介： 学习如何为 Linux 中可执行程序选择共享库以及如何加载共享库。您可以使用本文中的资料来学习，备考 Linux 系统管理员认证的 LPI 101 考试，当然也可以是出于爱好而学习。

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发布日期： 2010 年 4 月 15 日
级别： 中级
其他语言版本： 英文
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关于本系列

本系列文章帮助您学习 Linux 系统管理任务相关知识。您可以使用本系列文章中的资料准备Linux Professional InstituteCertification 级别 1 (LPIC-1)考试 。

请参见我们的学习 Linux，101：LPIC-1 路线图，查看本系列中各文章的介绍和链接。该路线图目前仍然在更新中，目前反映的最新内容是 LPIC-1 考试的最新目标（2009 年 4 月）。在我们完成文章后，我们会将其添加到路线图中。但是，与此同时，您可以在我们的 LPI 认证考试准备教程 中找到类似资料的早期版本，这些内容支持 2009 年 4 月以前发布的 LPIC-1 目标。

概述

在本文中，学习如何找到并加载 Linux 可执行程序所需的共享库。您将学到：

• 确定程序需要哪些共享库
• 了解系统如何找到共享库
• 加载共享库

本文将帮助您准备 Linux Professional Institute's Junior Level Administration (LPIC-1) 考试 101 中主题 102 下的目标 102.3。该目标的权值为 1。

先决条件

为了更有效利用这部分内容，您需要具有基本的 Linux 知识，并需要准备一个 Linux 系统，用于练习本文介绍的命令。有时候不同版本的程序输出格式不同，因此您所得到的结果未必总是与此处的相同。特别要指出,这里的很多例子来自 64 位系统。我们引入了很多来自 32 位系统的例子，来说明两者的显著差异 。

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静态与动态链接

联系 Ian

Linux 系统当中有两类可执行程序：

• 静态链接 可执行程序包含了其所需的全部库函数；所有库函数都连接到程序中。 这类程序是完整的，其运行不需要外部库的支持。 静态链接程序的优点之一是其安装之前不需要做环境准备工作 。
• 动态链接 可执行程序要小得多；这类程序运行时需要外部 共享 函数库的支持，因此好像并不完整。除了程序体小之外，动态链接允许程序包指定必须的库，而不必将库装入程序包内。动态链接技术还允许多个运行中的程序共享一个库，这样就不会出现同一代码的多份拷贝共占内存的情况了。由于这些原因，当前多数程序采用动态链接技术。

在许多 Linux 系统中有个很有趣的例子，ln 命令（/bin/ln），用于在文件之间生成链接，不论是 硬 链接还是 软 （或者 符号 ）链接。 该命令使用共享库。共享库经常会引入库通用名与库特定层级之间的符号链接，所以如果因为某些原因链接没有出现或已断开，那么 ln命令本身就无法起作用，会发生循环错误。为避免此类问题，一些 Linux 系统包含了lnsln（/sbin/sln）之间的静态链接版本。清单 1 说明了采用动态链接的ln 与采用静态链接的sln之间大小的显著差别。该例子来自 Fedora 12 64-bit 系统。

[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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需要哪些库？

尽管当前的 LPI 考试不涉及此类问题，但您还是应当明确当今很多 Linux 系统所运行的硬件同时支持 32 位及 64 位程序。很多库同时编译为 32 位及 64 位版本。64 位版本通常存放在文件系统的 /lib64 目录树中，而 32 位版本则位于 /lib 目录树中。您可能会在 64 位 Linux 系统中同时发现 /lib/libc-2.11.1.so 以及 /lib64/libc-2.11.1.so 。这两个库允许 32 位及 64 位 C 程序在 64 位 Linux 系统当中运行。

关于 ldd命令

除了明确静态链接程序比较大之外，如何确定程序是否为静态链接？如果是静态链接，如何知道它需要哪些库？ldd 命令能够回答这些问题。如果您正在运行 Debian 或 Ubuntu之类的程序，可能找不到 sln 命令，因此您可能会检查 /sbin/ldconfig 能否执行。清单 2 展示了ldd 命令关于 ln 以及 sln 执行情况，还有 ldconfig 可执行情况的输出。该例子来自 Fedora 12 64-bit 系统（echidna）。为了进行对比，还列出了来自旧版本 Fedora 8 32-bit 系统（pinguino）关于 /bin/ln 的输出 。

[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)

因为 ldd 与动态链接有关，这告诉我们 sln 与 ldconfig 都是静态链接的，它们 “不是一个动态可执行文件”，同时告诉我们 ln 命令所需共享库的名字（linux-vdso.so.1、libc.so.6 和 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2）。注意， .so 指明这些是 共享库 或者动态库。这一输出结果提供了您想了解的三类不同信息。

linux-vdso.so.1

是 Linux Virtual Dynamic Shared Object ，这一点我们稍后讨论。您还可以在 Fedora 8 中发现 linux-gate.so.1。

libc.so.6

具有指向 /lib64/libc.so.6. 的指针。

/lib64/ld-linux-x86-64.so.2

指向其他库的绝对路径。

在清单 3 中，通过 ls -l 命令，发现最后的两个库依次与库的特定版本之间具有符号链接。该例子来自 Fedora 12 64-bit系统 。

[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 处理器中，用户程序与管理服务之间的通信通过软中断实现。随着处理器速度的提高，这已成为一个严重的瓶颈。自 Pentium® II 处理器开始，Intel® 引入了 FastSystem Call 装置来提高系统调用速度，即采用 SYSENTER 和 SYSEXIT 指令，而不是中断。

您所看到的 linux-vdso.so.1 是个虚拟库，或者说是 Virtual Dynamic Shared Object ，它只存在于程序的地址空间当中。在旧版本系统中该库为 linux-gate.so.1。该虚拟库为用户程序以处理器可支持的最快的方式（对于特定处理器，采用中断方式；对于大多数最新的处理器，采用快速系统调用方式）访问系统函数提供了必要的逻辑 。

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动态加载

通过前面的内容，您会很奇怪的发现/lib/ld-linux.so.2 以及它的 64 位版本，/lib64/ld-linux-x86-64.so.2，看上去都像是共享库，都在其各自的权限内可执行。它们是负责实现动态加载的代码。它们读取可执行程序的头信息，这些信息采用 Executable andLinking Format 或者（ ELF ）格式。它们通过这些消息，来确定哪些库是必须的，以及哪些库需要加载。然后执行动态链接，把可执行程序当中所有的地址指针与需要加载的库联系起来，这样程序就可以运行了。

有关 ld-linux.so 的帮助也描述了 ld.so，它为早期的 a.out 二进制格式提供类似的功能。清单 4 举例说明，如何利用 ld-linux.so 的 --list 选项来显示与清单 2 当中ln命令与 ldd 命令显示结果相同的内容。

[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，两个清单中的十六进制地址有可能不同。在两次运行 ldd 命令时，该地址也可能不相同。

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动态库配置

动态加载器怎样找到可执行程序？对于 Linux 当中的很多问题，都在 /etc 当中有相应的配置文件。事实上，有两个配置文件，/etc/ld/so/conf 以及 /etc/ld.so.cache。清单 5 展示了 Fedora 12 64 位系统当中 /etc/ld.so.conf 的内容。注意，/etc/ld.so.conf 文件指明所有来自 ld.so.conf.d 子目录的 .conf 文件都应当被包含。旧版系统中可能包含 /etc/ld/so/conf 的所有条目，而不包含 /etc/ld.so.conf.d 目录中的条目。您的系统当中 /etc/ld.so.conf 或者 /etc/ld.so.conf.d 目录的实际内容可能与此处有所差别。

[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

程序需要快速加载，因此可以使用ldconfig 命令来处理 ld.so.conf 文件、所有 ld.so.conf.d 包含的文件、所有受信目录当中的库、/lib 和 /usr/lib，以及命令行当中所支持的其他内容 。ldconfig 命令在 /etc/ld.so.cache 中为最近使用过的共享库生成必须的链接和 cache 。动态加载器利用来自 ld.so.cache 的缓存文件来定位需要动态加载及链接的文件。如果改变了 ld.so.conf（或在 ld.so.conf.d 中增加新文件），必须运行 ldconfig 命令（以 root 用户身份）来重构 ld.so.cache 文件。

通常，可在不加参数的情况下，使用 ldconfig 命令来重构 ld.so.cache 文件。可以利用一些参数来改变这一使用习惯。一般情况下，可使用 man ldconfig 来获得更多信息。清单 6 举例说明利用参数 -p 来展示 ld.so.cache 的内容。

[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

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加载指定的库

如果您正在运行需要特定旧版共享库支持的程序，或者您正在开发新的共享库或现有共享库的新版本，您可能希望覆盖加载器的默认搜索路径。使用安装在 /opt 树当中特定于产品共享库的脚本文件可能也需要这一功能。

就如同可通过设置变量 PATH 来为可执行程序指定搜索路径一样，可以将变量 LD_LIBRARY_PATH 设置为用冒号分割的，为加载 ld.so.cache 当中所指定的共享库需要搜索的目录清单。例如，可使用命令：

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

参见下面的 参考资料 来获得细节信息以及相关文章的链接。

参考资料

学习

• 使用 学习 Linux，101：LPIC-1 路线图 找到可以帮助您准备基于 2009 年 4 月的目标的 LPIC-1 认证的 developerWorks 文章。
  
  
• 在 LPIC Program 站点中，可以找到 Linux Professional Institute 的 Linux 系统管理认证的三个级别的具体目标、任务列表、样例问题。具体请参见 2009 年 4 月的 LPI 考试 101 和 LPI 考试 102 目标。请随时关注 LPIC Program 站点，以便了解最新目标。
  
  
• 回顾 developerWorks 上的整个 LPI 考试准备系列，学习 Linux 基础知识，并为参加基于 2009 年 4 月之前的早期 LPI 考试目标的系统管理员认证考试准备。
  
  
• Linux 文档项目 提供了大量有用的文档，特别是 HOWTO 文档。
  
  
• 在 developerWorks Linux 专区 寻找为 Linux 开发人员（包括 Linux 新手入门）准备的更多参考资料，查阅我们 最受欢迎的文章和教程。
  
  
• 在 developerWorks 上查阅所有 Linux 技巧 和 Linux 教程。
  
  
• 随时关注 developerWorks 技术活动和网络广播。
  
  
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关于作者

IanShields 参与 developerWorks Linux 专区的许多 Linux 项目。他是 IBM 北卡罗来纳州 ResearchTriangle Park 的一名高级程序员。他于 1973 年作为一名系统工程师加入 IBM位于澳大利亚堪培拉的子公司。此后，在加拿大蒙特利尔和北卡罗来纳州 RTP 从事通信系统和普适计算。他拥有多项专利。他毕业于 AustralianNational University，本科学位是纯粹数学和哲学。他拥有北卡罗来纳州州立大学的计算机硕士和博士学位。