Formato ejecutable y enlazable

En informática , el formato ejecutable y enlazable ^[2] ( ELF , anteriormente denominado Extensible Linking Format ) es un formato de archivo estándar común para archivos ejecutables , código objeto , bibliotecas compartidas y volcados de memoria . Publicado por primera vez en la especificación para la interfaz binaria de aplicación (ABI) de la versión del sistema operativo Unix denominada System V Release 4 (SVR4), ^[3] y más tarde en el Tool Interface Standard, ^[1] fue rápidamente aceptado entre los diferentes proveedores de sistemas Unix . En 1999, fue elegido como el formato de archivo binario estándar para Unix y sistemas similares a Unix en procesadores x86 por el proyecto 86open.

Por diseño, el formato ELF es flexible, extensible y multiplataforma . Por ejemplo, admite distintos ordenes de bytes y tamaños de direcciones, por lo que no excluye ninguna arquitectura de CPU o conjunto de instrucciones en particular. Esto ha permitido que muchos sistemas operativos diferentes lo adopten en muchas plataformas de hardware diferentes .

Cada archivo ELF se compone de un encabezado ELF, seguido de los datos del archivo. Los datos pueden incluir:

• Tabla de encabezado de programa, que describe cero o más segmentos de memoria
• Tabla de encabezado de sección, que describe cero o más secciones
• Datos a los que hacen referencia las entradas de la tabla de encabezado del programa o de la tabla de encabezado de sección

Los segmentos contienen información necesaria para la ejecución del archivo en tiempo de ejecución , mientras que las secciones contienen datos importantes para la vinculación y la reubicación. Cualquier byte de todo el archivo puede pertenecer a una sección como máximo, y pueden aparecer bytes huérfanos que no pertenecen a ninguna sección.

El encabezado ELF define si se deben utilizar direcciones de 32 o 64 bits . El encabezado contiene tres campos que se ven afectados por esta configuración y desplazan otros campos que los siguen. El encabezado ELF tiene una longitud de 52 o 64 bytes para binarios de 32 y 64 bits respectivamente.

La tabla de encabezados del programa le indica al sistema cómo crear una imagen de proceso. Se encuentra en el desplazamiento del archivo e_phoff y consta de entradas e_phnum , cada una con un tamaño e_phentsize . El diseño es ligeramente diferente en ELF de 32 bits frente a ELF de 64 bits , porque los p_flags están en una ubicación de estructura diferente por razones de alineación. Cada entrada está estructurada como:

• readelfes una utilidad binaria de Unix que muestra información sobre uno o más archivos ELF. GNU Binutils ofrece una implementación de software libre .
• elfutilsProporciona herramientas alternativas a GNU Binutils exclusivamente para Linux. ^[10]
• elfdumpes un comando para ver información ELF en un archivo ELF, disponible en Solaris y FreeBSD .
• objdumpProporciona una amplia gama de información sobre archivos ELF y otros formatos de objetos. objdumpUtiliza la biblioteca Binary File Descriptor como back-end para estructurar los datos ELF.
• La utilidad Unix filepuede mostrar cierta información sobre archivos ELF, incluida la arquitectura del conjunto de instrucciones para el cual está destinado el código en un archivo de objeto reubicable, ejecutable o compartido, o en el que se produjo un volcado de núcleo ELF.

El formato ELF ha reemplazado a los formatos ejecutables más antiguos en varios entornos. Ha reemplazado a los formatos a.out y COFF en sistemas operativos tipo Unix :

• Linux
• Solaris / Illumos
• IRIX
• FreeBSD ^[11]
• NetBSD
• OpenBSD
• Redox
• Libélula BSD
• Sílaba
• HP-UX (excepto los programas PA-RISC de 32 bits que continúan usando SOM )
• Neutrino QNX
• Minix ^[12]

ELF también ha sido adoptado en sistemas operativos no Unix, como:

• OpenVMS , en sus versiones Itanium y amd64 ^[13]
• Revisión 4 de BeOS y posteriores para computadoras basadas en x86 (donde reemplazó al formato ejecutable portátil ; la versión PowerPC se quedó con el formato ejecutable preferido )
• Haiku , una reimplementación de código abierto de BeOS
• Sistema operativo RISC ^[14]
• Stratus VOS , en versiones PA-RISC y x86
• Sistema operativo SkyOS
• Sistema operativo Fuchsia
• Z/TPF
• Sistema operativo HPE NonStop ^[15]
• Deos

Microsoft Windows también utiliza el formato ELF, pero sólo para su sistema de compatibilidad con el Subsistema de Windows para Linux . ^[16]

Algunas consolas de juegos también utilizan ELF:

• PlayStation Portable , ^[17] PlayStation Vita , PlayStation (consola) , PlayStation 2 , PlayStation 3 , PlayStation 4 , PlayStation 5
• GP2X
• Dreamcast
• Cubo de juego
• Nintendo 64
• Wii
• Wii U

Otros sistemas (operativos) que se ejecutan en PowerPC y que utilizan ELF:

• AmigaOS 4 , el ejecutable ELF ha reemplazado al anterior Extended Hunk Format (EHF) que se usaba en Amigas equipados con tarjetas de expansión de procesador PPC.
• MorphOS
• AROS
• Café OS (El sistema operativo que ejecuta la Wii U)

Algunos sistemas operativos para teléfonos móviles y dispositivos móviles utilizan ELF:

• Symbian OS v9 utiliza el formato E32Image ^[18] que se basa en el formato de archivo ELF;
• Sony Ericsson , por ejemplo, el W800i , W610 , W300 , etc.
• Siemens , las plataformas SGOLD y SGOLD2: desde Siemens C65 hasta S75 y BenQ-Siemens E71/ EL71 ;
• Motorola , por ejemplo, el E398, SLVR L7 , v360, v3i (y todos los teléfonos LTE2 que tengan el parche aplicado).
• Bada , por ejemplo, el Samsung Wave S8500 .
• Teléfonos o tabletas Nokia que ejecutan el sistema operativo Maemo o Meego, por ejemplo, el Nokia N900 .
• Android utiliza bibliotecas ELF .so (objeto compartido ^{[19] ) para la} interfaz nativa de Java . ^{[ cita requerida ]} Con Android Runtime (ART), el valor predeterminado desde Android 5.0 "Lollipop" , todas las aplicaciones se compilan en binarios ELF nativos en la instalación. ^[20] También es posible utilizar software nativo de Linux desde administradores de paquetes como Termux, o compilarlos desde fuentes a través de Clang o GCC, que están disponibles en repositorios.

Algunos teléfonos pueden ejecutar archivos ELF mediante el uso de un parche que agrega código ensamblador al firmware principal , que es una característica conocida como ELFPack en la cultura del modding underground . El formato de archivo ELF también se usa con las arquitecturas de microcontroladores Atmel AVR (8 bits), AVR32 ^[21] y Texas Instruments MSP430 . Algunas implementaciones de Open Firmware también pueden cargar archivos ELF, en particular la implementación de Apple utilizada en casi todas las máquinas PowerPC que produjo la compañía.

La base estándar de Linux (LSB) complementa algunas de las especificaciones anteriores para las arquitecturas en las que se especifica. ^[22] Por ejemplo, ese es el caso del suplemento AMD64 de System V ABI. ^{[23] [24]}

86open fue un proyecto para formar consenso sobre un formato de archivo binario común para sistemas operativos Unix y similares a Unix en la arquitectura x86 compatible con PC común, para alentar a los desarrolladores de software a migrar a la arquitectura. ^[25] La idea inicial era estandarizar un pequeño subconjunto de Spec 1170, un predecesor de la Single UNIX Specification , y la Biblioteca C de GNU (glibc) para permitir que binarios sin modificar se ejecuten en los sistemas operativos x86 similares a Unix. El proyecto originalmente se denominó "Spec 150".

El formato finalmente elegido fue ELF, específicamente la implementación de ELF para Linux, después de que resultó ser un estándar de facto respaldado por todos los proveedores y sistemas operativos involucrados.

El grupo comenzó a discutir por correo electrónico en 1997 y se reunió por primera vez en las oficinas de la Operación Santa Cruz el 22 de agosto de 1997.

El comité directivo estuvo formado por Marc Ewing , Dion Johnson, Evan Leibovitch, Bruce Perens , Andrew Roach, Bryan Wayne Sparks y Linus Torvalds . Otras personas que participaron en el proyecto fueron Keith Bostic , Chuck Cranor, Michael Davidson, Chris G. Demetriou, Ulrich Drepper, Don Dugger, Steve Ginzburg, Jon "maddog" Hall , Ron Holt, Jordan Hubbard , Dave Jensen, Kean Johnston, Andrew Josey, Robert Lipe, Bela Lubkin, Tim Marsland, Greg Page, Ronald Joe Record, Tim Ruckle, Joel Silverstein, Chia-pi Tien y Erik Troan. Los sistemas operativos y las empresas representadas fueron BeOS , BSDI , FreeBSD , Intel , Linux , NetBSD , SCO y SunSoft .

El proyecto progresó y a mediados de 1998, SCO comenzó a desarrollar lxrun , una capa de compatibilidad de código abierto capaz de ejecutar binarios de Linux en OpenServer , UnixWare y Solaris . SCO anunció el soporte oficial de lxrun en LinuxWorld en marzo de 1999. Sun Microsystems comenzó a soportar oficialmente lxrun para Solaris a principios de 1999, ^[26] y más tarde pasó al soporte integrado del formato binario de Linux a través de Solaris Containers for Linux Applications .

Como los BSD habían soportado durante mucho tiempo los binarios de Linux (a través de una capa de compatibilidad ) y los principales proveedores de Unix x86 habían agregado soporte para el formato, el proyecto decidió que Linux ELF era el formato elegido por la industria y "se declaró disuelto" el 25 de julio de 1999. ^[27]

FatELF es una extensión de formato binario ELF que agrega capacidades binarias fat . ^[28] Está destinado a Linux y otros sistemas operativos similares a Unix . Además de la abstracción de la arquitectura de la CPU ( orden de bytes , tamaño de palabra , conjunto de instrucciones de la CPU , etc.), existe la ventaja potencial de la abstracción de la plataforma de software, por ejemplo, binarios que admiten múltiples versiones de ABI del kernel . A partir de 2021 , FatELF no se ha integrado en el kernel principal de Linux. ^{[29] [30] [31][actualizar]}

• Interfaz binaria de la aplicación
• Comparación de formatos de archivos ejecutables
• DWARF  : un formato para depurar datos
• Estándar de compatibilidad binaria de Intel
• Ejecutable portátil  : formato utilizado por Windows
• vDSO  – DSO virtual
• Código independiente de la posición