GLIBC中的Symbol Versioning

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前言

由glibc编译得到的动态库是libc.so, glibc可以通过改变soname来发布新的版本,比如libc.so.6等等, 在实际中, 改变soname通常是大的发布, 如果需要一些小的改动,可以通过Symbol Versioning的方式实现.

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一、Symbol Versioning的作用

Symbol Versioning主要有以下作用:

• 允许同一个库中导出单个符号的多个实现,也就是说对于同一个函数声明,可以有多个实现版本
• 不同的程序可以在链接时决定使用特定的版本
• 可以不用改变soname, 来发布新的库(非兼容性的)

当然symbol versioning不仅仅可以使用在glibc中,也可以使用到其它c语言的代码中.

二、Symbol Versioning的使用

这里按照Reference 3中的例子,来说明如何使用symbol versioning:

1. 首先定义一个函数以及它的version map 文件, 编译这个文件并生成动态库:

   bash$ cat sv_lib_v1.c
   #include 
   void xyz(void) { 
       printf("v1 xyz\n"); 
   }
   
   bash$ cat sv_v1.map
   VER_1 {
           global: xyz;
           local:  *;      # Hide all other symbols
   };
   
   bash$ gcc -g -c -fPIC -Wall sv_lib_v1.c
   bash$ gcc -g -shared -o libsv.so sv_lib_v1.o -Wl,--version-script,sv_v1.map
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2. 运行程序, 该程序使用生成的动态库中VER_1的xyz的函数:

   bash$ cat sv_prog.c
   #include 
   
   int main(int argc, char *argv[])
   {
       void xyz(void);
   
       xyz();
       exit(EXIT_SUCCESS);
   }
   bash$ gcc -g -o p1 sv_prog.c libsv.so
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3. 修改动态库的源文件增加一个新的xyz实现:

   $ cat sv_lib_v2.c 
   #include  
   __asm__(".symver xyz_old,xyz@VER_1");
   __asm__(".symver xyz_new,xyz@@VER_2");
   
   void xyz_old(void)
   {
      printf("v1 xyz\n");
   }
   
   void xyz_new(void)
   {
      printf("v2 xyz\n");
   }
   
   void pqr(void)
   {
      printf("v2 pqr()\n");
   }
   
   bash$ cat sv_v2.map
   VER_1 {
          global: xyz;
          local:  *;      # Hide all other symbols
   };
   
   VER_2 {
          global: xyz; pqr;
          local:  *;      # Hide all other symbols
   };
   bash$ gcc -g -c -fPIC -Wall sv_lib_v2.c
   bash$ gcc -g -shared -o libsv.so sv_lib_v2.o -Wl,--version-script,sv_v2.map
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   上面源文件中的汇编指令分别说明了xyz_old是VER_1版本的xyz函数的实现, xyz_new是VER_2版本的xyz函数的实现; sv_v2.map是新的symbol versioning map. 重新生成新的binary:

   $ gcc -g -o p2 sv_prog.c libsv.so.1
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   运行:

   $ LD_LIBRARY_PATH=. ./p2
   v2 xyz
   
   $ LD_LIBRARY_PATH=. ./p1
   v1 xyz
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   这里, 我们如果删除最初的libsv.so, 然后运行p1, 会发现找不到库, 但是如果继续添加一个libsv.so软链接到lib.sv.so.1, 则可以运行成功:

   $ mv libsv.so libsv.so.bak
   
   $ LD_LIBRARY_PATH=. ./p1
   ./p1: error while loading shared libraries: libsv.so: cannot open shared object file: No such file or directory
   
   $ ln -sf libsv.so.1 libsv.so
   
   $ LD_LIBRARY_PATH=. ./p1
   v1 xyz
   
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   这是因为libsv.so.1中含有VER_1的xyz和VER_2的xyz:

   $  readelf -W --dyn-syms libsv.so.1 | grep @
        3: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@GLIBC_2.2.5 (4)
        7: 0000000000000000     0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5 (4)
        8: 0000000000000709    18 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 pqr@@VER_2
       11: 00000000000006f7    18 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 xyz@@VER_2
       12: 00000000000006e5    18 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 xyz@VER_1
   
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Reference

1. https://www.gnu.org/software/libtool/manual/html_node/Updating-version-info.html
2. https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/abi.html
3. https://man7.org/conf/lca2006/shared_libraries/slide19a.html#:~:text=Allows%20a%20single%20library%20to,version%20number%20of%20the%20library.