Linux статические динамические библиотеки
Как уже неоднократно упоминалось в предыдущей главе, библиотека — это набор скомпонованных особым образом объектных файлов. Библиотеки подключаются к основной программе во время линковки. По способу компоновки библиотеки подразделяют на архивы (статические библиотеки, static libraries) и совместно используемые (динамические библиотеки, shared libraries). В Linux, кроме того, есть механизмы динамической подгрузки библиотек. Суть динамической подгрузки состоит в том, что запущенная программа может по собственному усмотрению подключить к себе какую-либо библиотеку. Благодаря этой возможности создаются программы с подключаемыми плагинами, такие как XMMS. В этой главе мы не будем рассматривать динамическую подгрузку, а остановимся на классическом использовании статических и динамических библиотек.
С точки зрения модели КИС, библиотека — это сервер. Библиотеки несут в себе одну важную мысль: возможность использовать одни и те же механизмы в разных программах. В Linux библиотеки используются повсеместно, поскольку это очень удобный способ «не изобретать велосипеды». Даже ядро Linux в каком-то смысле представляет собой библиотеку механизмов, называемых системными вызовами.
Статическая библиотека — это просто архив объектных файлов, который подключается к программе во время линковки. Эффект такой же, как если бы вы подключали каждый из файлов отдельно.
В отличие от статических библиотек, код совместно используемых (динамических) библиотек не включается в бинарник. Вместо этого в бинарник включается только ссылка на библиотеку.
Рассмотрим преимущества и недостатки статических и совместно используемых библиотек. Статические библиотеки делают программу более автономной: программа, скомпонованная со статической библиотекой может запускаться на любом компьютере, не требуя наличия этой библиотеки (она уже «внутри» бинарника). Программа, скомпонованная с динамической библиотекой, требует наличия этой библиотеки на том компьютере, где она запускается, поскольку в бинарнике не код, а ссылка на код библиотеки. Не смотря на такую зависимость, динамические библиотеки обладают двумя существенными преимуществами. Во-первых, бинарник, скомпонованный с совместно используемой библиотекой меньше размером, чем такой же бинарник, с подключенной к нему статической библиотекой (статически скомпонованный бинарник). Во-вторых, любая модернизация динамической библиотеки, отражается на всех программах, использующих ее. Таким образом, если некоторую библиотеку foo используют 10 программ, то исправление какой-нибудь ошибки в foo или любое другое улучшение библиотеки автоматически улучшает все программы, которые используют эту библиотеку. Именно поэтому динамические библиотеки называют совместно используемыми. Чтобы применить изменения, внесенные в статическую библиотеку, нужно пересобрать все 10 программ.
В Linux статические библиотеки обычно имеют расширение .a (Archive), а совместно используемые библиотеки имеют расширение .so (Shared Object). Хранятся библиотеки, как правило, в каталогах /lib и /usr/lib. В случае иного расположения (относится только к совместно используемым библиотекам), приходится немного «подшаманить», чтобы программа запустилась.
3.2. Пример статической библиотеки
Теперь давайте создадим свою собственную библиотеку, располагающую двумя функциями: h_world() и g_world(), которые выводят на экран «Hello World» и «Goodbye World» соответственно. Начнем со статической библиотеки.
Начнем с интерфейса. Создадим файл world.h: Здесь просто объявлены функции, которые будут использоваться.
Теперь надо реализовать серверы. Создадим файл h_world.c: Теперь создадим файл g_world.c, содержащий реализацию функции g_world(): Можно было бы с таким же успехом уместить обе функции в одном файле (hello.c, например), однако для наглядности мы разнесли код на два файла.
Теперь создадим файл main.c. Это клиент, который будет пользоваться услугами сервера:
Теперь напишем сценарий для make. Для этого создаем Makefile: Не забывайте ставить табуляции перед каждым правилом в целевых связках.
Осталось только проверить, работает ли программа и разобраться, что же мы такое сделали:
Итак, в приведенном примере появились три новые вещи: опции -l и -L компилятора, а также команда ar. Начнем с последней. Как вы уже догадались, команда ar создает статическую библиотеку (архив). В нашем случае два объектных файла объединяются в один файл libworld.a. В Linux практически все библиотеки имеют префикс lib.
Как уже говорилось, компилятор gcc сам вызывает линковщик, когда это нужно. Опция -l, переданная компилятору, обрабатывается и посылается линковщику для того, чтобы тот подключил к бинарнику библиотеку. Как вы уже заметили, у имени библиотеки «обрублены» префикс и суффикс. Это делается для того, чтобы создать «видимое безразличие» между статическими и динамическими библиотеками. Но об этом речь пойдет в других главах книги. Сейчас важно знать лишь то, что и библиотека libfoo.so и библиотека libfoo.a подключаются к проекту опцией -lfoo. В нашем случае libworld.a «урезалось» до -lworld.
Опция -L указывает линковщику, где ему искать библиотеку. В случае, если библиотека располагается в каталоге /lib или /usr/lib, то вопрос отпадает сам собой и опция -L не требуется. В нашем случае библиотека находится в репозитории (в текущем каталоге). По умолчанию линковщик не просматривает текущий каталог в поиске библиотеки, поэтому опция -L. (точка означает текущий каталог) необходима.
3.3. Пример совместно используемой библиотеки
Для того, чтобы создать и использовать динамическую (совместно используемую) библиотеку, достаточно переделать в нашем проекте Makefile.
Внешне ничего не изменилось: программа компилируется, запускается и выполняет те же самые действия, что и в предыдущем случае. Изменилась внутренняя суть, которая играет для программиста первоочередную роль. Рассмотрим все по порядку.
Правило для сборки binary теперь содержит пугающую опцию -Wl,-rpath,. Ничего страшного тут нет. Как уже неоднократно говорилось, компилятор gcc сам вызывает линковщик ld, когда это надо и передает ему нужные параметры сборки, избавляя нас от ненужной платформенно-зависимой волокиты. Но иногда мы все-таки должны вмешаться в этот процесс и передать линковщику «свою» опцию. Для этого используется опция компилятора -Wl,option,optargs. Расшифровываю: передать линковщику (-Wl) опцию option с аргументами optargs. В нашем случае мы передаем линковщику опцию -rpath с аргументом . (точка, текущий каталог). Возникает вопрос: что означает опция -rpath? Как уже говорилось, линковщик ищет библиотеки в определенных местах; обычно это каталоги /lib и /usr/lib, иногда /usr/local/lib. Опция -rpath просто добавляет к этому списку еще один каталог. В нашем случае это текущий каталог. Без указания опции -rpath, линковщик «молча» соберет программу, но при запуске нас будет ждать сюрприз: программа не запустится из-за отсутствия библиотеки. Попробуйте убрать опцию -Wl,-rpath,. из Makefile и пересоберите проект. При попытке запуска программа binary завершится с кодом возврата 127 (о кодах возврата будет рассказано в последующих главах). То же самое произойдет, если вызвать программу из другого каталога. Верните обратно -Wl,-rpath. пересоберите проект, поднимитесь на уровень выше командой cd .. и попробуйте запустить бинарник командой world/binary. Ничего не получится, поскольку в новом текущем каталоге библиотеки нет.
Есть один способ не передавать линковщику дополнительных опций при помощи -Wl — это использование переменной окружения LD_LIBRARY_PATH. В последующих главах мы будем подробно касаться темы окружения (environment). Сейчас лишь скажу, что у каждого пользователя есть так называемое окружение (environment) представляющее собой набор пар ПЕРЕМЕННАЯ=ЗНАЧЕНИЕ, используемых программами. Чтобы посмотреть окружение, достаточно набрать команду env. Чтобы добавить в окружение переменную, достаточно набрать export ПЕРЕМЕННАЯ=ЗНАЧЕНИЕ, а чтобы удалить переменную из окружения, надо набрать export -n ПЕРЕМЕННАЯ. Будьте внимательны: export — это внутреннаяя команда оболочки BASH; в других оболочках (csh, ksh, . ) используются другие команды для работы с окружением. Переменная окружения LD_LIBRARY_PATH содержит список дополнительных «мест», разделенных двоеточиеями, где линковщих должен искать библиотеку.
Не смотря на наличие двух механизмов передачи информации о нестандартном расположении библиотек, лучше помещать библиотеки в конечных проектах в /lib и в /usr/lib. Допускается расположение библиотек в подкаталоги /usr/lib и в /usr/local/lib (с указанем -Wl,-rpath). Но заставлять конечного пользователя устанавливать LD_LIBRARY_PATH почти всегда является плохим стилем программирования.
Следующая немаловажная деталь — это процесс создания самой библиотеки. Статические библиотеки создаются при помощи архиватора ar, а совместно используемые — при помощи gcc с опцией -shared. В данном случае gcc опять же вызывает линковщик, но не для сборки бинарника, а для создания динамической библиотеки.
Источник
ИТ База знаний
Курс по Asterisk
Полезно
— Узнать IP — адрес компьютера в интернете
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Управление библиотеками в Linux
Когда библиотекарь — пингвин
4 минуты чтения
В данной статье мы посмотрим, что такое статические и динамические библиотеки. Местоположение библиотек по умолчанию. Определение используемых библиотек. Загрузка библиотек.
Мини — курс по виртуализации
Знакомство с VMware vSphere 7 и технологией виртуализации в авторском мини — курсе от Михаила Якобсена
Библиотеки это набор функций, которые могут использоваться в различных программах. Библиотеки могут быть статические (библиотека привязывается к определенной программе или софт содержит данную библиотеку в своем теле.) и динамическими (библиотеки грузятся в оперативную память и используются). Плюсы первого варианта нет проблемы совместимости, т. к. софт уже в себе содержит библиотеку, библиотека всегда с собой. Но при этом программы становятся большие по размеры и т.к каждая может загружать свои библиотеки, а иногда и одинаковые. Второй вариант значительно лучше, сами программы по своему размеру меньше. Библиотека загружается один раз в оперативку. И следующая программа, которой необходимы такие же функции, берет и использует эти данные.
По умолчанию библиотеки в Linux находятся в двух папках. Это корневая папка /lib в ней находятся библиотеки, которые используют программы, расположенные в корневой папке /bin.
И есть вторая папка /usr/lib. В ней находятся библиотеки, которые используют программы расположенные /usr/bin. Пути к библиотекам указаны файле /etc/ld.so.conf. Данный файл можно просмотреть стандартным способом, через утилиту cat.
Видим, что написано включить все библиотеки, которые расположены по пути, указанном в файле. Те которые оканчиваются на .conf. Он просто включает в себя все настройки, которые находятся в конфигурационных файлах, в данной директории. Переходим в данную директорию.
В данной директории мы можем видеть 2 файла конфигурации, в зависимости от версии и наполнения операционной системы их может быть и больше. Ну и соответственно в конфигурационных файлах находятся пути к директориям, где лежат необходимые для работы библиотеки. Если мы ставим какое, то свое программное обеспечение, которому необходимы дополнительные библиотеки, не идущие в составе дистрибутива linux, то в данной директории может создаться свой конфигурационный файл. Например: если мы используем систему виртуализации VMware, то к каждой VM устанавливаем VMware tools то данное программное обеспечение создаст свой конфигурационный файл с путями для своих библиотек.
Переходим в директорию cd /etc/ и отсортируем так, чтобы в результатах все, что содержит ld.
Видим 3 основных конфигурационных файла. ld.so.conf — это файл конфигурации в котором написано откуда брать дополнительные библиотеки. Директория ls.so.conf.d в которой находятся дополнительные конфигурационные файлы и ld.so.cache это кэш библиотек. Он у нас выстраивается каждый раз для того, чтобы программы при необходимости при запросе библиотек не копались в файлах, а сразу брали из загруженного в оперативную память кэша. Т.е. если мы вносим какие-то изменения в файл конфигурации, добавляем какие-то конфигурационные файлы нам необходимо обновить этот кэш. Кэш обновляется командой ldconfig. Этого, собственно, достаточно, чтобы прогрузить все библиотеки в кэш.
Давайте посмотрим, как, определить какими библиотеками пользуется какая программа.
Для этого мы будем использовать команду ldd и путь к бинарному файлу. Например: Программа ls которая используется для вывода списка файлов в каталоге. Она находится в каталоге /bin/ls.
В результате получим мы следующее:
Мы видим, какие so использует данная программа и соответственно ссылки на них, где они расположены, собственно, so — это наши библиотеки в данном случае.
Возможно добавление библиотек вручную, это может потребоваться если мы ставим совершенно стороннее программное обеспечение, которое очень трудно взаимодействует с Linux или устаревшее. Т.е. которое само не может создать конфигурационный файл и разнести библиотеки в системные директории Linux. Если мы хотим сделать это вручную, тогда нам необходим тот самый файл /etc/ld.so.conf. В данный файл мы можем дописать путь к файлу конфигурации библиотек тех, которые нам нужны. Либо есть более легкий вариант с использованием переменной export LD_LIBRARY_PATH и указать путь к тем особенным библиотекам, которые будет использовать наша «особенная» программа. Обычно все стороннее программное обеспечение устанавливается в папку /opt. Итоговый вариант будет выглядеть как: export LD_LIBRARY_PATH=/opt/soft/lib и когда пройдет экспорт, у нас попробует погрузится из этого пути библиотека, но перед этим необходимо не забыть сделать ldconfig.
Онлайн курс по Linux
Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps
Источник
