Executable and Linkable Format

Executable and Linkable Format (zkratka ELF) je v informatice standardní souborový formát pro uložení spustitelných souborů, linkovatelných objektů, dynamických (sdílených) knihoven a ladících výpisů (core dumps). ELF formát je poměrně rozšířený, v současnosti ho využívají operační systémy jako Linux, Solaris, IRIX, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD a další. ELF formát se také objevuje u konzolí (PlayStation 2, PlayStation Portable a PlayStation 3). Formát byl původně vyvinut v Unix System Laboratories pro operační systém UNIX System V.

Základní schéma souborového formátu Executable and Linkable Format (ELF), používaného např. operačním systémem Linux.

Nasazení

ELF nahradil formáty spustitelných souborů jako jsou a.out, COFF, PE, Mach-O nebo COM. Podle mnohých uživatelů ELF překonává ostatní formáty proto, že jsou buď závislé na platformě nebo jsou méně rozšiřitelné. Mimo unixové systémy je ELF použit v operačním systému OpenVMS ve verzi pro Itanium procesor nebo v systému BeOS Revision 4, kde nahrazuje PE formát (Portable Executable) na starších x86 počítačích (PPC verze zůstala při formátu Preferred Executable Format a nikdy nepoužívala PE).

Popis formátu ELF

Soubor ELF vždy obsahuje hlavičku, která může být následována segmenty a sekcemi. Segmenty obsahují informace nutné pro běh programového kódu. Jsou mapovány operačním systémem UN*X do virtuálního adresového prostoru pomocí systémového volání mmap(2)^[1]. Sekce obsahují informace pro linker (spojování) a relokaci (přepočet adresy) objektů, které jsou umístěny v operační paměti počítače.

Typy souborů

• spustitelný soubor (ET_EXEC) – musí obsahovat segmenty^[1]
• objektový soubor (ET_REL, *.o) – musí obsahovat sekce, odkazuje na další objektové soubory^[1]
• dynamické knihovny (ET_DYN, *.so) – musí obsahovat segmenty i sekce, odkazuje na další objektové nebo spustitelné soubory^[1]
• soubor s výpisem ladících informací (ET_CORE) – neobsahuje segmenty ani sekce^[1], generován při fatální chybě a selhání programu

Struktura

• hlavička ELF – základní informace o typu souboru, umístění dalších částí ELF souboru
• hlavička tabulky programů – popis dostupných segmentů
• hlavička tabulky sekcí – popis dostupných sekcí
• údaje odkazované položkami z hlavičky tabulky programů nebo sekcí

V případě unixového spustitelného souboru obsahuje každý segment několik sekcí. Platí, že každý bajt souboru je součástí nejvýše jedné sekce.

ELF hlavička

Atribut	Význam
e_ident	identifikace ELF (magic number), typ architektury, verze ABI,...[1]
e_type	typ objektového souboru[1]
e_machine	cílová architektura[1]
e_version	verze objektového souboru[2]
e_entry	virtuální adresa vstupního bodu programu[1]
e_phoff	ukazatel na pozici tabulky programů v souboru[1]
e_shoff	ukazatel na pozici tabulky sekcí v souboru[1]
e_flags	procesorové příznaky[1]
e_ehsize	velikost ELF hlavičky (v bajtech)[1]
e_phentsize	velikost záznamu v tabulce programů (v bajtech)[1]
e_phnum	počet záznamů v tabulce programů[1]
e_shentsize	velikost záznamu v tabulce sekcí (v bajtech)[1]
e_shnum	počet záznamů v tabulce sekcí[1]
e_shstrndx	odkaz na tabulku řetězců[1]

Hlavička tabulky programů

Atribut	Význam
p_type	typ segmentu[1]
p_offset	pozice 1. bajtu segmentu od počátku souboru[2]
p_vaddr	virtuální adresa 1. bajtu segmentu v operační paměti[2]
p_paddr	fyzická adresa uložení segmentu v operační paměti[1]
p_filesz	délka segmentu v souboru (v bajtech)[2]
p_memsz	velikost paměti pro daný segment (v bajtech)[2]
p_flags	příznaky daného segmentu[2]
p_align	zarovnání segmentu v operační paměti a v rámci souboru[2]

Typy segmentů
Atribut	Hodnota	Popis
PT_NULL	0	[nevyužito][1]
PT_LOAD	1	označuje segment, který bude nahrán do operační paměti[2]
PT_DYNAMIC	2	informace pro zavaděč[2]
PT_INTERP	3	cesta k interpretu programu ELF[1][2]
PT_NOTE	4	pomocné informace o programu (požadavky na OS/ABI, min. verzi jádra,...)[1][2]
PT_SHLIB	5	[rezervováno][2]
PT_PHDR	6	pozice a velikost tabulky programů[2]

Nástroje

• readelf je Unixová binární utilita, která zobrazuje informace o jednom nebo více ELF souborech; GNU implementace pochází z GNU Binutils
• elfdump je příkaz v Solarisu na prohlížení informací uložených v ELF souboru
• objdump poskytuje široký rozsah informací o ELF souborech a jiných objektových formátech

ELF v operačních systémech

Formát ELF nahradil některé starší spustitelné soubory v různých aplikačních prostředích. Je využíván v těchto operačních systémech:

• Linux
• Solaris
• Irix
• FreeBSD
• NetBSD
• OpenBSD
• DragonFly BSD
• Syllable
• HP-UX
• BeOS
• Syllable
• Haiku

Kromě již zmíněných herních konzolí je používán také v některých operačních systémech pro mobilní zařízení:

• Symbian OS 9
• Bada OS

FatELF

FatELF je rozšířením binárního formátu ELF, který umožňuje, aby spustitelný soubor obsahoval kód pro různé počítačové platformy. Kromě oddělení architektury procesoru (pořadí bajtů, velikost slova (32/64bit), instrukční sady atd.) je potenciální výhodou oddělení softwarových platforem (např. soubory, které podporují několik verzí ABI jádra pro stejnou platformu).