Выполнение программы на маке arm64

[vak]

Удалось мне наконец с помощью bintrace оттрассировать выполнение простейшей программы на маке с процессором arm-64. Конкретно мак мини M1, но на M2/M3/M4 то же самое будет.

Как выяснилось, в MacOS на новых процессорах ARM невозможно собрать юзерный бинарник статически. То есть линкер-то можно вызвать с флагом -static, и даже выполняемый файл получится, но при запуске он упадёт с диагностикой "Killed: 9".

Так что всё теперь через ж... динамический загрузчик. А он штука серьёзная. Файл трассировки занял, на минуточку, 472 мегабайта. Выполнено 7838857 машинных команд загрузчика и 9 команд программы юзера. Вот она, расплата за гибкость. 😀

Вот такой исходник на ассемблере:

#include <sys/syscall.h>
        .text
        .align  2
        .globl  _main
_main:
        mov     x16, #SYS_write                 // syscall write(fd, message, size)
        mov     x0, #1                          // file descriptor 1 - stdout
        adrp    x1, message@PAGE                // high 20 bits of message address
        add     x1, x1, :lo12:message@PAGEOFF   // low 12 bits of message address
        mov     x2, 13                          // size
        svc     0x80                            // do system call

        mov     x16, #SYS_exit                  // syscall exit(status)
        mov     x0, #0                          // status - 0
        svc     0x80                            // do system call
message:
        .ascii  "Hello world!\n"

Начало трассы:

Starting program: ./demo-arm64-macos
        sp = 0x16fdffaf8
      cpsr = 0x1000
0x000000010000cb30:  910003e0   mov x0, sp
        x0 = 0x16fdffaf8
0x000000010000cb34:  927cec1f   and sp, x0, #0xfffffffffffffff0
        sp = 0x16fdffaf0
0x000000010000cb38:  d280001d   mov x29, #0
0x000000010000cb3c:  d280001e   mov x30, #0
0x000000010000cb40:  14000307   b #0x10000d75c
0x000000010000d75c:  d503237f   pacibsp
0x000000010000d760:  a9bb6ffc   stp x28, x27, [sp, #-0x50]!
        sp = 0x16fdffaa0

Вот конец трассы. Цветом выделен код пользователя:

0x00000001971b0258:  f94027e8   ldr x8, [sp, #0x48]
        x8 = 0x100003f74
0x00000001971b025c:  f94033e9   ldr x9, [sp, #0x60]
        x9 = 0x1fc3b04d0
0x00000001971b0260:  f9400529   ldr x9, [x9, #8]
        x9 = 0x1fc3b0150
0x00000001971b0264:  b9406920   ldr w0, [x9, #0x68]
        x0 = 0x1
0x00000001971b0268:  a9470921   ldp x1, x2, [x9, #0x70]
        x1 = 0x16fdffb08
        x2 = 0x16fdffb18
0x00000001971b026c:  f9404123   ldr x3, [x9, #0x80]
        x3 = 0x16fdffb98
0x00000001971b0270:  d63f091f   blraaz x8
        lr = 0x1971b0274
0x0000000100003f74:  d2800090   mov x16, #4
       x16 = 0x4
0x0000000100003f78:  d2800020   mov x0, #1
0x0000000100003f7c:  90000001   adrp x1, #0x100003000
        x1 = 0x100003000
0x0000000100003f80:  913e6021   add x1, x1, #0xf98
        x1 = 0x100003f98
0x0000000100003f84:  d28001a2   mov x2, #0xd
        x2 = 0xd
0x0000000100003f88:  d4001001   svc #0x80
Hello world!
        x0 = 0xd
        x1 = 0
      cpsr = 0x40001000
0x0000000100003f8c:  d2800030   mov x16, #1
       x16 = 0x1
0x0000000100003f90:  d2800000   mov x0, #0
        x0 = 0
0x0000000100003f94:  d4001001   svc #0x80
Process exited normally.

Comments

[juan_gandhi]

Свирепо. И ты отловил!

[vak]

Медленно спускаюсь с холма и приближаюсь к цели: разобраться, как динамический загрузчик в рантайме обновляет заглушки вызываемых функций из библиотеки.

[spamsink]

How exactly is the static executable killed? What happens under gdb, if you first put a breakpoint at the starting address?

[vak]

Вот что говорит lldb:

$ cpp demo.S | as -o demo.o -
$ ld -static demo.o -o demo
$ ./demo
Killed: 9
$ lldb demo 
(lldb) target create "demo"
Current executable set to '/home/vak/demo' (arm64).
(lldb) b start
Breakpoint 1: where = demo`start, address = 0x0000000100003fcc
(lldb) r
error: Bad executable (or shared library)

А gdb на армовских маках отсутствует как класс.

[spamsink]

error: Bad executable (or shared library)

Тонко :)

[an_3]

Ото пан мав час та натхнення.

[vak]

Хочу мати надійний інструмент для дослідження процесорних архітектур.

[dmarck]

как только что в соседнем чяте процитировали "до чего довёл планету этот фигляр ПэЖэ!"

"начиналось всё с rtld и ASLR"

[vak]

Я помню время, когда не было в FreeBSD никакого динамического загрузчика. Да и в Линуксе тоже.