Linux:perché vero e falso sono così grandi?

Dopo aver scoperto che diversi comandi comuni (come read ) sono in realtà Bash builtin (e quando li eseguo al prompt sto effettivamente eseguendo uno script di shell a due righe che inoltra solo al builtin), stavo cercando di vedere se lo stesso vale per true e false .

Bene, sono sicuramente binari.

sh-4.2$ which true
/usr/bin/true
sh-4.2$ which false
/usr/bin/false
sh-4.2$ file /usr/bin/true
/usr/bin/true: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=2697339d3c19235
06e10af65aa3120b12295277e, stripped
sh-4.2$ file /usr/bin/false
/usr/bin/false: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=b160fa513fcc13
537d7293f05e40444fe5843640, stripped
sh-4.2$

Tuttavia, ciò che ho trovato più sorprendente è stata la loro dimensione. Mi aspettavo che fossero solo pochi byte ciascuno, come true è fondamentalmente solo exit 0 e false è exit 1 .

sh-4.2$ true
sh-4.2$ echo $?
0
sh-4.2$ false
sh-4.2$ echo $?
1
sh-4.2$

Tuttavia, ho scoperto con mia sorpresa che entrambi i file hanno una dimensione superiore a 28 KB.

sh-4.2$ stat /usr/bin/true
  File: '/usr/bin/true'
  Size: 28920           Blocks: 64         IO Block: 4096   regular file
Device: fd2ch/64812d    Inode: 530320      Links: 1                     
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2018-01-25 19:46:32.703463708 +0000
Modify: 2016-06-30 09:44:27.000000000 +0100
Change: 2017-12-22 09:43:17.447563336 +0000
 Birth: -
sh-4.2$ stat /usr/bin/false
  File: '/usr/bin/false'
  Size: 28920           Blocks: 64         IO Block: 4096   regular file
Device: fd2ch/64812d    Inode: 530697      Links: 1                     
Access: (0755/-rwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2018-01-25 20:06:27.210764704 +0000
Modify: 2016-06-30 09:44:27.000000000 +0100
Change: 2017-12-22 09:43:18.148561245 +0000
 Birth: -
sh-4.2$

Quindi la mia domanda è:perché sono così grandi? Cosa c'è nell'eseguibile oltre al codice di ritorno?

PS:sto usando RHEL 7.4

Risposta accettata:

In passato, /bin/true e /bin/false nella shell c'erano in realtà degli script.

Ad esempio, in un sistema Unix PDP/11 7:

$ ls -la /bin/true /bin/false
-rwxr-xr-x 1 bin         7 Jun  8  1979 /bin/false
-rwxr-xr-x 1 bin         0 Jun  8  1979 /bin/true
$
$ cat /bin/false
exit 1
$
$ cat /bin/true
$  

Al giorno d'oggi, almeno in bash , il true e false i comandi sono implementati come comandi incorporati nella shell. Quindi nessun file binario eseguibile viene invocato per impostazione predefinita, sia quando si utilizza il false e true direttive in bash riga di comando e all'interno degli script della shell.

Dalla bash sorgente, builtins/mkbuiltins.c :

char *posix_builtins[] =
    {
      "alias", "bg", "cd", "command", "**false**", "fc", "fg", "getopts", "jobs",
      "kill", "newgrp", "pwd", "read", "**true**", "umask", "unalias", "wait",
      (char *)NULL
    };

Anche per i commenti di @meuh:

$ command -V true false
true is a shell builtin
false is a shell builtin

Quindi si può dire con un alto grado di certezza il true e false i file eseguibili esistono principalmente per essere chiamati da altri programmi .

D'ora in poi, la risposta si concentrerà sul /bin/true binario da coreutils pacchetto in Debian 9/64 bit. (/usr/bin/true eseguendo RedHat. RedHat e Debian usano entrambe le coreutils pacchetto, analizzato la versione compilata di quest'ultimo avendola più a portata di mano).

Come si può vedere nel file sorgente false.c , /bin/false è compilato con (quasi) lo stesso codice sorgente di /bin/true , restituendo invece EXIT_FAILURE (1), quindi questa risposta può essere applicata per entrambi i binari.

#define EXIT_STATUS EXIT_FAILURE
#include "true.c"

Come può essere confermato anche da entrambi gli eseguibili aventi la stessa dimensione:

$ ls -l /bin/true /bin/false
-rwxr-xr-x 1 root root 31464 Feb 22  2017 /bin/false
-rwxr-xr-x 1 root root 31464 Feb 22  2017 /bin/true

Ahimè, la domanda diretta alla risposta why are true and false so large? potrebbe essere, perché non ci sono più ragioni così pressanti per preoccuparsi delle loro massime prestazioni. Non sono essenziali per bash performance, non più utilizzato da bash (sceneggiatura).

Commenti simili si applicano alle loro dimensioni, 26 KB per il tipo di hardware che abbiamo al giorno d'oggi è insignificante. Lo spazio non è più prezioso per il tipico server/desktop e non si preoccupano nemmeno più di utilizzare lo stesso binario per false e true , poiché viene distribuito due volte nelle distribuzioni che utilizzano coreutils .

Concentrandoci, tuttavia, nel vero spirito della domanda, perché qualcosa che dovrebbe essere così semplice e piccolo diventa così grande?

La distribuzione reale delle sezioni di /bin/true è come mostrano questi grafici; il codice principale+dati ammonta a circa 3 KB su un binario da 26 KB, che equivale al 12% della dimensione di /bin/true .

Il true utility ha ottenuto davvero più codice cruft nel corso degli anni, in particolare il supporto standard per --version e --help .

Tuttavia, che non è la (unica) giustificazione principale per essere così grande, ma piuttosto, pur essendo collegato dinamicamente (usando librerie condivise), avendo anche parte di una libreria generica comunemente usata da coreutils binari collegati come una libreria statica. Il metada per costruire un elf il file eseguibile rappresenta anche una parte significativa del file binario, essendo un file relativamente piccolo per gli standard odierni.

Il resto della risposta serve a spiegare come siamo arrivati ​​a costruire i seguenti grafici che descrivono in dettaglio la composizione di /bin/true file binario eseguibile e come siamo arrivati ​​a tale conclusione.

Correlati:usa _roff per sottolineare le parole?

Come dice @Maks, il binario è stato compilato da C; come anche dal mio commento, è anche confermato che proviene da coreutils. Stiamo puntando direttamente agli autori git https://github.com/wertarbyte/coreutils/blob/master/src/true.c, invece di gnu git come @Maks (stesse fonti, repository diversi:questo repository è stato selezionato in quanto ha il sorgente completo di coreutils biblioteche)

Possiamo vedere i vari elementi costitutivi di /bin/true binario qui (Debian 9 – 64 bit da coreutils ):

$ file /bin/true
/bin/true: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=9ae82394864538fa7b23b7f87b259ea2a20889c4, stripped

$ size /bin/true
    text       data     bss     dec     hex filename
   24583       1160     416   26159    662f true

Di questi:

• il testo (di solito il codice) è di circa 24 KB
• i dati (variabili inizializzate, principalmente stringhe) sono circa 1 KB
• bss (dati non inizializzati) 0,5 KB

Dei 24 KB, circa 1 KB serve per riparare le 58 funzioni esterne.

Ciò lascia ancora circa 23 KB per il resto del codice. Mostreremo di seguito che il file principale effettivo - il codice main()+usage() è compilato di circa 1 KB e spiegheremo a cosa servono gli altri 22 KB.

Esaminando ulteriormente il binario con readelf -S true , possiamo vedere che mentre il binario è 26159 byte, il codice compilato effettivo è 13017 byte e il resto è un codice di inizializzazione/dati assortiti.

Tuttavia, true.c non è tutta la storia e 13 KB sembrano piuttosto eccessivi se fosse solo quel file; possiamo vedere le funzioni chiamate in main() che non sono elencate nelle funzioni esterne viste nell'elfo con objdump -T true; funzioni presenti in:

• https://github.com/coreutils/gnulib/blob/master/lib/progname.c
• https://github.com/coreutils/gnulib/blob/master/lib/closeout.c
• https://github.com/coreutils/gnulib/blob/master/lib/version-etc.c

Quelle funzioni extra non collegate esternamente in main() sono:

• set_program_name()
• close_stdout()
• versione_etc()

Quindi il mio primo sospetto era in parte corretto, mentre la libreria utilizza librerie dinamiche, il /bin/true binary è grande *perché ne ha alcuni librerie statiche incluse* (ma non è l'unica causa).

La compilazione del codice C di solito non è quello inefficiente per avere tale spazio non contabilizzato, da qui il mio sospetto iniziale che qualcosa non andasse.

Lo spazio extra, quasi il 90% della dimensione del file binario, è costituito da librerie/metadati elfi extra.

Mentre si utilizza Hopper per disassemblare/decompilare il binario per capire dove si trovano le funzioni, si può vedere che il codice binario compilato della funzione true.c/usage() è in realtà 833 byte e della funzione true.c/main() è 225 byte, che è all'incirca leggermente inferiore a 1 KB. La logica per le funzioni di versione, che è sepolta nelle librerie statiche, è di circa 1 KB.

L'effettiva compilazione main()+usage()+version()+strings+vars utilizza solo da 3 KB a 3,5 KB circa.

È davvero ironico che tali piccole e umili utility siano diventate di dimensioni maggiori per i motivi spiegati sopra.

domanda correlata:Capire cosa sta facendo un binario Linux

true.c main() con la funzione offensiva chiama:

int
main (int argc, char **argv)
{
  /* Recognize --help or --version only if it's the only command-line
     argument.  */
  if (argc == 2)
    {
      initialize_main (&argc, &argv);
      set_program_name (argv[0]);           <-----------
      setlocale (LC_ALL, "");
      bindtextdomain (PACKAGE, LOCALEDIR);
      textdomain (PACKAGE);

      atexit (close_stdout);             <-----

      if (STREQ (argv[1], "--help"))
        usage (EXIT_STATUS);

      if (STREQ (argv[1], "--version"))
        version_etc (stdout, PROGRAM_NAME, PACKAGE_NAME, Version,  AUTHORS,  <------
                     (char *) NULL);
    }

  exit (EXIT_STATUS);
}

La dimensione decimale delle varie sezioni del binario:

$ size -A -t true 
true  :
section               size      addr
.interp                 28       568
.note.ABI-tag           32       596
.note.gnu.build-id      36       628
.gnu.hash               60       664
.dynsym               1416       728
.dynstr                676      2144
.gnu.version           118      2820
.gnu.version_r          96      2944
.rela.dyn              624      3040
.rela.plt             1104      3664
.init                   23      4768
.plt                   752      4800
.plt.got                 8      5552
.text                13017      5568
.fini                    9     18588
.rodata               3104     18624
.eh_frame_hdr          572     21728
.eh_frame             2908     22304
.init_array              8   2125160
.fini_array              8   2125168
.jcr                     8   2125176
.data.rel.ro            88   2125184
.dynamic               480   2125272
.got                    48   2125752
.got.plt               392   2125824
.data                  128   2126240
.bss                   416   2126368
.gnu_debuglink          52         0
Total                26211

Output di readelf -S true

$ readelf -S true
There are 30 section headers, starting at offset 0x7368:

Section Headers:
  [Nr] Name              Type             Address           Offset
       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
  [ 0]                   NULL             0000000000000000  00000000
       0000000000000000  0000000000000000           0     0     0
  [ 1] .interp           PROGBITS         0000000000000238  00000238
       000000000000001c  0000000000000000   A       0     0     1
  [ 2] .note.ABI-tag     NOTE             0000000000000254  00000254
       0000000000000020  0000000000000000   A       0     0     4
  [ 3] .note.gnu.build-i NOTE             0000000000000274  00000274
       0000000000000024  0000000000000000   A       0     0     4
  [ 4] .gnu.hash         GNU_HASH         0000000000000298  00000298
       000000000000003c  0000000000000000   A       5     0     8
  [ 5] .dynsym           DYNSYM           00000000000002d8  000002d8
       0000000000000588  0000000000000018   A       6     1     8
  [ 6] .dynstr           STRTAB           0000000000000860  00000860
       00000000000002a4  0000000000000000   A       0     0     1
  [ 7] .gnu.version      VERSYM           0000000000000b04  00000b04
       0000000000000076  0000000000000002   A       5     0     2
  [ 8] .gnu.version_r    VERNEED          0000000000000b80  00000b80
       0000000000000060  0000000000000000   A       6     1     8
  [ 9] .rela.dyn         RELA             0000000000000be0  00000be0
       0000000000000270  0000000000000018   A       5     0     8
  [10] .rela.plt         RELA             0000000000000e50  00000e50
       0000000000000450  0000000000000018  AI       5    25     8
  [11] .init             PROGBITS         00000000000012a0  000012a0
       0000000000000017  0000000000000000  AX       0     0     4
  [12] .plt              PROGBITS         00000000000012c0  000012c0
       00000000000002f0  0000000000000010  AX       0     0     16
  [13] .plt.got          PROGBITS         00000000000015b0  000015b0
       0000000000000008  0000000000000000  AX       0     0     8
  [14] .text             PROGBITS         00000000000015c0  000015c0
       00000000000032d9  0000000000000000  AX       0     0     16
  [15] .fini             PROGBITS         000000000000489c  0000489c
       0000000000000009  0000000000000000  AX       0     0     4
  [16] .rodata           PROGBITS         00000000000048c0  000048c0
       0000000000000c20  0000000000000000   A       0     0     32
  [17] .eh_frame_hdr     PROGBITS         00000000000054e0  000054e0
       000000000000023c  0000000000000000   A       0     0     4
  [18] .eh_frame         PROGBITS         0000000000005720  00005720
       0000000000000b5c  0000000000000000   A       0     0     8
  [19] .init_array       INIT_ARRAY       0000000000206d68  00006d68
       0000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8
  [20] .fini_array       FINI_ARRAY       0000000000206d70  00006d70
       0000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8
  [21] .jcr              PROGBITS         0000000000206d78  00006d78
       0000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8
  [22] .data.rel.ro      PROGBITS         0000000000206d80  00006d80
       0000000000000058  0000000000000000  WA       0     0     32
  [23] .dynamic          DYNAMIC          0000000000206dd8  00006dd8
       00000000000001e0  0000000000000010  WA       6     0     8
  [24] .got              PROGBITS         0000000000206fb8  00006fb8
       0000000000000030  0000000000000008  WA       0     0     8
  [25] .got.plt          PROGBITS         0000000000207000  00007000
       0000000000000188  0000000000000008  WA       0     0     8
  [26] .data             PROGBITS         00000000002071a0  000071a0
       0000000000000080  0000000000000000  WA       0     0     32
  [27] .bss              NOBITS           0000000000207220  00007220
       00000000000001a0  0000000000000000  WA       0     0     32
  [28] .gnu_debuglink    PROGBITS         0000000000000000  00007220
       0000000000000034  0000000000000000           0     0     1
  [29] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  00007254
       000000000000010f  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info),
  L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS),
  C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude),
  l (large), p (processor specific)

Output di objdump -T true (funzioni esterne collegate dinamicamente in fase di esecuzione)

$ objdump -T true

true:     file format elf64-x86-64

DYNAMIC SYMBOL TABLE:
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __uflow
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 getenv
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 free
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 abort
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __errno_location
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 strncmp
0000000000000000  w   D  *UND*  0000000000000000              _ITM_deregisterTMCloneTable
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 _exit
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __fpending
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 textdomain
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fclose
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 bindtextdomain
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 dcgettext
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __ctype_get_mb_cur_max
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 strlen
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.4   __stack_chk_fail
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 mbrtowc
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 strrchr
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 lseek
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 memset
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fscanf
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 close
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __libc_start_main
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 memcmp
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fputs_unlocked
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 calloc
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 strcmp
0000000000000000  w   D  *UND*  0000000000000000              __gmon_start__
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.14  memcpy
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fileno
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 malloc
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fflush
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 nl_langinfo
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 ungetc
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __freading
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 realloc
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fdopen
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 setlocale
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.3.4 __printf_chk
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 error
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 open
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fseeko
0000000000000000  w   D  *UND*  0000000000000000              _Jv_RegisterClasses
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __cxa_atexit
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 exit
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 fwrite
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.3.4 __fprintf_chk
0000000000000000  w   D  *UND*  0000000000000000              _ITM_registerTMCloneTable
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 mbsinit
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 iswprint
0000000000000000  w   DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.2.5 __cxa_finalize
0000000000000000      DF *UND*  0000000000000000  GLIBC_2.3   __ctype_b_loc
0000000000207228 g    DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 stdout
0000000000207220 g    DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 __progname
0000000000207230  w   DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 program_invocation_name
0000000000207230 g    DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 __progname_full
0000000000207220  w   DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 program_invocation_short_name
0000000000207240 g    DO .bss   0000000000000008  GLIBC_2.2.5 stderr