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![Prelink Map
# core system libraries
libdl.so 0xAFF00000 # [<64K]
libc.so 0xAFD00000 # [~2M]
libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K]
libm.so 0xAFB00000 # [~1M]
liblog.so 0xAFA00000 # [<64K]
libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base
0xAF900000 # [~1M]
libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K]
libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來
要 Prelink
libevent.so 0xAF600000 # [???]
libssl.so 0xAF400000 # [~2M]
libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M]
libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M]
# bluetooth
liba2dp.so 0xAEE00000 # [~1M]
audio.so 0xAED00000 # [~1M]
input.so 0xAEC00000 # [~1M]
…
liblept.so 0x9CA00000 # [~5M]](https://image.slidesharecdn.com/bionic-120416032725-phpapp01/85/Android-C-Library-Bionic-37-320.jpg)
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# core system libraries
libdl.so 0xAFF00000 # [<64K]
libc.so 0xAFD00000 # [~2M]
libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K]
libm.so 0xAFB00000 # [~1M]
liblog.so 0xAFA00000 # [<64K]
libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base
0xAF900000 # [~1M]
libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K]
libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來
要 Prelink
libevent.so 0xAF600000 # [???]
libssl.so 0xAF400000 # [~2M]
libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M]
libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M]
# bluetooth 把 libfoo 加進來
liba2dp.so 0xAEE00000 # [~1M]
audio.so 0xAED00000 # [~1M]
input.so 0xAEC00000 # [~1M]
…
liblept.so 0x9CA00000 # [~5M]
libfoo 0x9C900000](https://image.slidesharecdn.com/bionic-120416032725-phpapp01/85/Android-C-Library-Bionic-38-320.jpg)
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# core system libraries
libdl.so 0xAFF00000 # [<64K]
libc.so 0xAFD00000 # [~2M]
libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K]
libm.so 0xAFB00000 # [~1M]
liblog.so 0xAFA00000 # [<64K]
libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base
0xAF900000 # [~1M]
libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K]
libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來
要 Prelink
libevent.so 0xAF600000 # [???]
libssl.so 0xAF400000 # [~2M]
libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M]
libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M]
# bluetooth
liba2dp.so 0xAEE00000 # [~1M]
audio.so 0xAED00000 # [~1M]
input.so 0xAEC00000 # [~1M]
…
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# core system libraries
libdl.so 0xAFF00000 # [<64K]
libc.so 0xAFD00000 # [~2M]
libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K]
libm.so 0xAFB00000 # [~1M]
liblog.so 0xAFA00000 # [<64K]
libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base
0xAF900000 # [~1M]
libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K]
libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來
要 Prelink
libevent.so 0xAF600000 # [???]
libssl.so 0xAF400000 # [~2M]
libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M]
libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M]
# bluetooth 把 libfoo 加進來
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input.so 0xAEC00000 # [~1M]
…
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libfoo 0x9C900000](https://image.slidesharecdn.com/bionic-120416032725-phpapp01/75/Android-C-Library-Bionic-38-2048.jpg)
Uploaded byKito Cheng
Android C Library: Bionic 成長計畫
本文讨论了Android C库Bionic的成长计划，重点介绍了GNU风格哈希在程序启动过程中如何加速符号查找的优化方法。此外，文章还探讨了预链接在ICS中的应用和局限性，以及如何通过增量全局预链接提高库的加载效率。
![[Crypto Course] Block Cipher Mode](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/block-cipher-mode-201031064606-thumbnail.jpg?width=600ounds&width=560&fit=bounds)
![[ZigBee 嵌入式系統] ZigBee Architecture 與 TI Z-Stack Firmware](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/zigbeearchitecture-150613072045-lva1-app6892-thumbnail.jpg?width=600ounds&width=560&fit=bounds)
Android C Library: Bionic 成長計畫
- 1. Android C Library: Bionic 成長計畫 Kito Cheng ( 程皇嘉 ) Developer, 0xlab kito@0xlab.org April 14, 2012 / OSDC
- 2. Rights to copy © Copyright 2012 0xlab http://0xlab.org/ contact@0xlab.org Attribution – ShareAlike 3.0 Corrections, suggestions, contributions You are free and translations are welcome! to copy, distribute, display, and perform the work to make derivative works Latest update: Mar 21, 2012 to make commercial use of the work Under the following conditions Attribution. You must give the original author credit. Share Alike. If you alter, transform, or build upon this work, you may distribute the resulting work only under a license identical to this one. For any reuse or distribution, you must make clear to others the license terms of this work. Any of these conditions can be waived if you get permission from the copyright holder. Your fair use and other rights are in no way affected by the above. License text: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode
- 3. 簡短自我介紹 博班菸酒生 @ 熱血工讀生 @ 天大地大台科大 0xlab
- 4.
- 5.
- 6.
- 7. 可解讀 GNU- style 成長計畫 ! hash 的帥氣墨鏡 具備 S/L 大法的 時間魔法陣 針對 JNI 量測效 能 強化版 8-bit 的機械錶 prelink map
- 8. 可解讀 GNU- style hash 的帥氣墨鏡
- 9.
- 10. GNU-Style Hash GNU-Style Hash是啥 ? 先來看看他是用在哪 !
- 11. 程式啟動流程 執行檔讀入記憶體 libc/libm/ libdvm... 在更新符號的時候需要大量的符號查找操 載入相關動態函式庫 更新符號位址 (Relocation) printf, sin, cos, ... 開始執行 !
- 12. 程式載入範例 libc libfoo prog 使用到 libc 跟 libfoo 的東西 prog
- 13. 程式載入範例 strtoumax foo statfs bar wcsncmp ogc dlmallopt orz printf ... ... ox1ab strtoul getutent libc 及 libfoo 各自提供這堆符號 ( 函數 / libc libfoo prog 使用到 libc 跟 libfoo 的東西 prog
- 14. 程式載入範例 strtoumax foo statfs bar wcsncmp ogc dlmallopt orz printf ... ... ox1ab strtoul getutent libc 及 libfoo 各自提供這堆符號 ( 函數 / libc libfoo prog 使用到 libc 跟 libfoo 的東西 prog 假設 prog 只有使用到 printf, foo, bar 這 3 個函數
- 15. 程式載入範例 strtoumax foo statfs bar wcsncmp ogc dlmallopt orz printf ... ... ox1ab strtoul getutent libc libfoo 只用到 3 個符號 , 但在這個例子需要查找 5 次符號 prog 假設 prog 只有使用到 printf, foo, bar 這 3 個函數
- 16. 程式載入範例 strtoumax foo statfs bar wcsncmp ogc dlmallopt orz printf ... ... ox1ab strtoul 查找符號次數 : O(n*m) getutent n : 相依的函數庫數目 m : 符號數 libc libfoo 只用到 3 個符號 , 但在這個例子需要查找 5 次符號 prog 假設 prog 只有使用到 printf, foo, bar 這 3 個函數
- 17. GNU-Style Hash GNU-Style Hash 則是可以加速這個查詢過程的方法之一 !
- 18. GNU-Style Hash GNU-Style Hash 則是可以加速這個查詢過程的方法之一 ! 原本 ELF 中就有採用 Hash 來加速查找速度 , 但不盡理想
- 19. GNU-Style Hash elf 預設的 hash 方法 name 2sym collision # 3sym collision # 3+sym collision # sysv 1749 5 libiberty 42 dcache 37 gnu-style hash 的方法 djb2 29 sdbm 39 djb3 31 rot 337 39 61 sax 34 fnv 40 oat 30 原本 ELF 中就有採用 Hash 來加速查找速度 , 但不盡理想 Experiment by Jakub Jelinek http://cygwin.com/ml/libc-alpha/2006-06/msg00098.html
- 20. GNU-Style Hash Bit array v H = {x, y, z} = hash functions 並且使用 bloom filter 來進一步加速整體查找流程 !
- 21. GNU-Style Hash Bit array v H = {x, y, z} = hash functions 並且使用 bloom filter 來進一步加速整體查找流程 ! 號稱可以加速 50% 的載入時間 !
- 22.
- 23. GNU-Style Hash 所以在 Android使用則有些地方要注意 ... 某些傢伙自帶 Dynamic Linker 所以不支援 ex: Unity 3D, B2G... 因此必須要採用向後相容方案 , 新舊的 hash table 都要放 ,-Wl,--hash-style=both 但 gold 有 bug, 所以最好用 bfd 的 linker... http://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi? id=13597
- 24.
- 25. No prelink inICS Android 太貪吃 所以 prelink map 掉 了
- 26. No prelink inICS The speedup that it afforded in the early days of Android is now nullified by the speed of hardware, as well as by the presence of Zygote The space savings that come with prelinking are no longer important either. Prelinking reduces the effectiveness of Address- Space-Layout Randomization. Since it is not part of the gcc suite, the prelinker needs to be maintained separately. 官方說法 Git log from https://github.com/android/platform_build/commit/b375e71d306f2fd356b9b356b636e568c4581fa1
- 27. No prelink inICS 硬體進步跟 Zygote 機制 , Prelink 加速跟沒有一樣 只省一丁點空間 , 現在記憶體大又便宜 Prelink 後 Address-Space-Layout Randomization 效果會變弱 不是 GNU toolchain 的東西 , 要維護很麻煩 官方說法 ( 白話版 ) Git log from https://github.com/android/platform_build/commit/b375e71d306f2fd356b9b356b636e568c4581fa1
- 28. No prelink inICS 但 prelink 對於開機時間還是有影響阿阿
- 29. No prelink inICS 但 prelink 對於開機時間還是有影響阿阿 事實上 Prelink 在 ICS 可以撿回來用
- 30. 程式啟動流程 執行檔讀入記憶體 libc/libm/ libdvm... 在更新符號的時候需要大量的符號查找操 載入相關動態函式庫 更新符號位址 (Relocation) printf, sin, cos, ... 開始執行 !
- 31. 程式啟動流程 Prelink 就是把這邊要找的東西統統都先作掉 一勞永逸 執行檔讀入記憶體 libc/libm/ libdvm... 在更新符號的時候需要大量的符號查找操 載入相關動態函式庫 更新符號位址 (Relocation) printf, sin, cos, ... 開始執行 !
- 32. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { printf(“foo”); return bar(); } libc libfoo 本實驗中假設已經有一個建好的且 prelink 過後的 libc.so
- 33. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # arm-eabi-objdump libfoo.so -R printf(“foo”); return bar(); libfoo.so: file format elf32- } littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS OFFSET TYPE VALUE 000010e8 R_ARM_JUMP_SLOT printf libc 000010ec R_ARM_JUMP_SLOT __cxa_finalize 00000424 R_ARM_RELATIVE *ABS* 0000100c R_ARM_RELATIVE *ABS* libfoo objdump -R 可檢視 Relocation Record, libfoo.so 共有四個 R
- 34. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # arm-eabi-objdump libfoo.so -R printf(“foo”); return bar(); libfoo.so: file format elf32- } littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS OFFSET TYPE VALUE 000010e8 R_ARM_JUMP_SLOT printf libc 000010ec R_ARM_JUMP_SLOT __cxa_finalize 00000424 R_ARM_RELATIVE *ABS* 0000100c R_ARM_RELATIVE *ABS* libfoo 一個 *ABS* 是 bar 的位址 另一個是系統用的
- 35. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --locals-only printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } libc 接著對 libfoo.so 進行 prelink libfoo apriori 在 out/host/linux-x86/bin/ prelink map 在 build/core --locals-only(-l) 指定進行 local prelink
- 36. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --locals-only printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } build/tools/apriori/prelinkmap.c(183): libc library 'libfoo.so' not in prelink map 出現錯誤 , 抱怨在 prelink map 找不到 libfoo.. libfoo
- 37. Prelink Map # coresystem libraries libdl.so 0xAFF00000 # [<64K] libc.so 0xAFD00000 # [~2M] libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K] libm.so 0xAFB00000 # [~1M] liblog.so 0xAFA00000 # [<64K] libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base 0xAF900000 # [~1M] libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K] libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來 要 Prelink libevent.so 0xAF600000 # [???] libssl.so 0xAF400000 # [~2M] libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M] libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M] # bluetooth liba2dp.so 0xAEE00000 # [~1M] audio.so 0xAED00000 # [~1M] input.so 0xAEC00000 # [~1M] … liblept.so 0x9CA00000 # [~5M]
- 38. Prelink Map # coresystem libraries libdl.so 0xAFF00000 # [<64K] libc.so 0xAFD00000 # [~2M] libstdc++.so 0xAFC00000 # [<64K] libm.so 0xAFB00000 # [~1M] liblog.so 0xAFA00000 # [<64K] libcutils.so 預先分配每個動態函式庫的基底位址 (Base 0xAF900000 # [~1M] libthread_db.so 0xAF800000 # [<64K] libz.so 0xAF700000 # [~1M] 的函式庫都要加進來 要 Prelink libevent.so 0xAF600000 # [???] libssl.so 0xAF400000 # [~2M] libcrypto.so 0xAF000000 # [~4M] libsysutils.so 0xAEF00000 # [~1M] # bluetooth 把 libfoo 加進來 liba2dp.so 0xAEE00000 # [~1M] audio.so 0xAED00000 # [~1M] input.so 0xAEC00000 # [~1M] … liblept.so 0x9CA00000 # [~5M] libfoo 0x9C900000
- 39. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --locals-only printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } libc 加入 Prelink Map 後就可以順利進行 Prelink 了 libfoo
- 40. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R printf(“foo”); return bar(); libfoo.so: file format elf32-littlearm } DYNAMIC RELOCATION RECORDS OFFSET TYPE VALUE 000010e8 R_ARM_JUMP_SLOT printf 000010ec R_ARM_JUMP_SLOT __cxa_finalize libc 可以發現只剩下兩個 Relocation 了 ! libfoo
- 41. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R printf(“foo”); return bar(); libfoo.so: file format elf32-littlearm } DYNAMIC RELOCATION RECORDS OFFSET TYPE VALUE 000010e8 R_ARM_JUMP_SLOT printf 000010ec R_ARM_JUMP_SLOT __cxa_finalize libc oo.so 的 Base Address 在 prelink map 中固定 , 而事實上處理 Relocatio libfoo
- 42. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --locals-only printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } libc 回顧剛才的參數有個— locals-only, 通常有 local 就有相對的 global libfoo
- 43. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } build/tools/apriori/main.c(195): There are command-line-option errors. libc 但直接拔掉該參數會跟你抱怨參數錯誤 ... libfoo
- 44. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } build/tools/apriori/main.c(195): There are command-line-option errors. libc 不明原因在 apriori 的 global prelink 的部份程式沒有完成 , 但 libfoo
- 45. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } libc 所以接下來的實驗請記得先去 0xdroid 撿 patch 散落在下面三個地方 : libfoo build/ external/elfutils/ external/elfcopy/
- 46. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --inc-global-prelink printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); -L /system/lib } libfoo.so --output prelinked/libfoo.so libc patch 打上後把參數加上 --inc-global-prelink -L < 其他函數庫的路徑 > libfoo 就會開始進行 Incremental Global Prelink!
- 47. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --inc-global-prelink printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); -L /system/lib } libfoo.so --output prelinked/libfoo.so # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS (none) Incremental libfoo Global Prelink 完後就沒有任何 Relocation 要處 Local Prelink 再去處理 Global Prelink 的漸進方式 , 故命名之 , 因此輸
- 48. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --inc-global-prelink printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); -L /system/lib } libfoo.so --output prelinked/libfoo.so # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS (none) nk 的過程中 , 會試著搜索外部的符號 , 如果找的到且該函式庫也 Prelink 過 , libfoo
- 49. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --inc-global-prelink printf(“foo”); --prelinkmap prelink-linux-arm.map return bar(); -L /system/lib } libfoo.so --output prelinked/libfoo.so # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS (none) nk 的過程中 , 會試著搜索外部的符號 , 如果找的到且該函式庫也 Prelink 過 , libfoo 以發現 , 不在 Prelink Map 的函式庫事實上也是可以處理掉部份的 Relocation!
- 50. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { printf(“foo”); return bar(); } libc libfoo 現在為了實驗目的將 libfoo 從 prelink map 中驅逐出境 並且加上 LOCAL_PRELINK_MODULE := false 來建置
- 51. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --partial-global-prelink printf(“foo”); -L /system/lib return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } libc 接著加上新的參數 --partial-global-prelink 來進行 Partial Glo libfoo
- 52. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --partial-global-prelink printf(“foo”); -L /system/lib return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS 00000424 R_ARM_RELATIVE *ABS* 0000100c R_ARM_RELATIVE *ABS* libfoo 來自 libc 符號的 Relocation 都 Prelink 掉了 !
- 53. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --partial-global-prelink printf(“foo”); -L /system/lib return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS 00000424 R_ARM_RELATIVE *ABS* 0000100c R_ARM_RELATIVE *ABS* libfoo 進行 Prelink 後符號的位址都已經固定且已知 , 因此即使 libfoo 沒有分配 Base
- 54. int bar() { return 100; } 做個實驗 int foo () { # apriori --partial-global-prelink printf(“foo”); -L /system/lib return bar(); libfoo.so --output prelinked/libfoo.so } # arm-eabi-objdump prelinked/libfoo.so -R libc libfoo.so: file format elf32-littlearm DYNAMIC RELOCATION RECORDS 00000424 R_ARM_RELATIVE *ABS* 0000100c R_ARM_RELATIVE *ABS* libfoo 進行 Prelink 後符號的位址都已經固定且已知 , 因此即使 libfoo 沒有分配 Base 這個機制命名為 Partial Global Prelink
- 55.
- 56. 針對 JNI 量測效 能 的機械錶
- 57. Aprof : AndroidProfiler
- 58. Aprof : AndroidProfiler 針對 JNI 部份客製化 類似於常見的 gprof 工具 Sample Based Instrumentation Based
- 59. Aprof : AndroidProfiler
- 60. Aprof : AndroidProfiler Sample Based 定期查看程式跑到哪 Instrumentation Based 每次函數被呼叫時會紀錄
- 61. Aprof : AndroidProfiler % cumulative self self total time time time calls ms/call ms/call name 99.52 2170 2140 2178309 0 0 fib 0.00 2170 0 1 0 217 main 0.32 0 20 0 0 0 write 0.16 0 10 0 0 0 memcpy Call graph (explanation follows) ------------------------------------------------------------- Image : foo Cumulative time : 2170 ms Self time : 2140 ms Function % time cumulative self Count Call by fib 2170 2140 100.00 2170 0 1 main 100.00 2170 2140 2178308 fib main 2170 0 100.00 2170 0 1 __libc_init ------------------------------------------------------------- Image : foo Cumulative time : 2170 ms Self time : 30 ms write 0 20 memcpy 0 10
- 62. Aprof : AndroidProfiler
- 63. 具備 S/L 大法 的 時間魔法陣
- 64.
- 65.
- 66.
- 67. 現存的 Checkpoint 工具 CryoPID http://cryopid.berlios.de/ BLCR https://ftg.lbl.gov/projects/Checkpoint Restart/ DMTCP http://dmtcp.sourceforge.net/
- 68. DMTCP 支援大部分 OS 功能 檔案 , 網路 , Shared Memory, SysV IPC... 純 user-space checkpoint 實作 架構良好易於擴充且開發活耀 ! C++-based
- 69.
- 70. DMTCP for Android 但Android 上有許多特殊的機制 Logger, binder, ashmem, wakelock... 目前尚在進行中
- 71.
- 72.