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Version: 2024

Devoir 4 - Chargeur d'exécutable

Informations générales​

info

Date limite: 2 juin, 23:59
Points: 2 points de la note finale
Lien: Rustyloader
Télécharger en retard: 1 points / jour (maximum 4 jours)

Connaissances évaluées​

  • Apprendre comment un exécutable est chargé et exécuté par le système d'exploitation.
  • Acquérir des compétences pour travailler avec les exceptions de mémoire sur les systèmes Linux.
  • Approfondir l'API Linux pour travailler avec l'espace d'adressage, la mémoire virtuelle et la pagination à la demande.

Suggestions​

  • Avant de commencer la mise en œuvre du devoir, il est recommandé de se familiariser avec des notions et des concepts spécifiques, tels que:
    • l'espace d'adressage
    • les droits d'accès aux pages
    • le format des fichiers exécutables
    • pagination à la demande
    • défaut de page
    • mappage de fichiers dans l'espace d'adressage - mappage de fichiers
  • Suivez les ressources décrites dans la section Ressources d'assistance.

Règles​

  1. Le devoir doit contenir un fichier nommé Readme.md avec des explications concernant la manière choisie pour résoudre le devoir (-0.1p)
  2. Le devoir doit être implémenté en Rust et seulement en utilisant des fonctions de la bibliothèque standard Rust. Toute autre implémentation conduira à l'annulation du devoir.(0 points)
astuce

Exception: Vous pouvez utiliser la bibliotheque chrono pour l'affichage de date et heure et la bibliotheque regex pour le bonus.

Copiage​

Le devoir est individuel. Toute tentative de copier entraînera 0p pour les devoirs. On utilisera un système automatisé pour détecter le copiage. Si on a des doutes, on va vous adresser des questions supplémentaires concernant le devoir.

Questions​

Si vous avez des questions concernant le devoir, posez-les en publiant un issue sur le github https://github.com/UPB-FILS-SdE2/questions avec le format [rustyloader] "le titre de votre question" . Vous aurez besoin d'un compte github pour publier des questions.

danger

NE PUBLIEZ PAS DE CODE SOURCE. Cela est considéré comme copiage et vous aller recevoir 0p pour le devoir.

Si vous voulez recevoir un e-mail lorsque des problèmes sont signalés ou lorsqu'il y a de nouveaux messages, accédez au site github repository et cliquez sur Watch.

Chargeur d'exécutable​

Implémenter un chargeur de fichier exécutable ELF pour Linux. Le chargeur chargera le fichier exécutable en mémoire page par page, en utilisant un mécanisme de pagination à la demande - une page ne sera chargée que lorsqu'elle sera nécessaire. Pour des raisons de simplicité, le chargeur n'exécutera que des exécutables statiques - qui ne sont pas liés à des bibliothèques partagées/dynamiques.

Pour exécuter un fichier exécutable, le chargeur effectue les étapes suivantes :

  • Il initialisera ses structures internes.
  • Il affichera sur stderr (2) la liste des segments du fichier exécutable.
  • Il affichera sur stderr (2) l'adresse de base du fichier exécutable (adresse mémoire minimale pour charger les segments)
  • Affichage sur stderr (2) de l'adresse du point d'entrée
  • Analyse le fichier binaire - la bibliothèque object est disponible pour ce faire.
  • Exécute la première instruction de l'exécutable (le point d'entrée).
    • Tout au long de l'exécution, un défaut de page sera généré pour chaque accès à une page non appariée en mémoire ;
  • Il détectera chaque accès à une page non appariée et vérifiera à quel segment de l'exécutable elle appartient.
    • s'il n'est pas trouvé dans un segment, il s'agit d'un accès mémoire non valide - le programme sort avec l'erreur -200 ;
    • si le défaut de page est généré dans une page déjà mappée, un accès mémoire non autorisé est tenté (ce segment n'a pas les permissions requises) - là encore, le programme se termine par une erreur -200 ;
    • si la page se trouve dans un segment et qu'elle n'a pas encore été mappée, elle est mappée à l'adresse correspondante, avec les autorisations de ce segment ;
  • Vous utiliserez les fonctions mmap (variante rust).
  • La page doit être mappée de manière fixe à l'adresse spécifiée dans le segment.

Format d'affichage​

Segments
#       address         size    offset  length  flags
0       0x8048000       1012    0x0     1012    r-x
1       0x804a000       8192    0x1000  8192    rw-
Entry point 8048120
Base address 8048000
info

L'alignement des champs se fait à l'aide de TAB (\t). Si l'alignement n'est pas bon, ajouter deux caractères TAB.

La bibliothèque object​

La bibliothèque object vous fournit un analyseur de fichiers binaires (ELF sous Linux). Vous avez besoin de la liste des segments (ElfFile32).

L'image ci-dessous est une représentation graphique d'un segment.

Segments

Recommandations pour la mise en œuvre​

  • L'implémentation du gestionnaire de défauts de page se fait par l'intermédiaire d'une routine de gestion du signal SIGSEGV.
  • Pour mettre en œuvre la logique de pagination à la demande, vous devez intercepter les erreurs de page produites lorsqu'un accès non valide à une zone de mémoire se produit. Lors de l'interception des défauts de page, il convient de les traiter de manière appropriée, en fonction du segment auquel ils appartiennent :
    • s'il ne se trouve pas dans un segment connu, exécutez le gestionnaire par défaut ;
    • s'il se trouve dans une page non mappée, le mapper en mémoire, puis copier les données du segment dans le fichier ;
    • s'il se trouve dans une page déjà mappée, exécuter le gestionnaire par défaut (puisqu'il s'agit d'un accès non autorisé à la mémoire) ;
  • Les pages de deux segments différents ne peuvent pas se chevaucher.
  • La taille d'un segment n'est pas alignée au niveau de la page ; la mémoire qui ne fait pas partie d'un segment ne doit être manipulée d'aucune manière - le comportement d'un accès dans cette zone n'est pas défini.

Détails​

  • Pour la gestion de la mémoire virtuelle, utilisez les fonctions mmap, munmap et mprotect.
  • Pour intercepter un accès non valide à une zone de mémoire, vous devez intercepter le signal SIGSEGV à l'aide des appels de la famille sigaction.
  • Vous devez enregistrer un gestionnaire dans le champ sa_sigaction de la structure sigaction.
  • Pour déterminer l'adresse qui a généré le défaut de page, utilisez le champ si_addr de la structure siginfo_t.
  • Lors de l'accès à une nouvelle page dans un segment, mappez la page où le défaut de page s'est produit à l'aide de MAP_FIXED, puis copiez les données de l'exécutable sur la page

Ressources d'assistance​