前言

不同版本的動態(tài)庫可能會不兼容，如果程序在編譯時指定動態(tài)庫是某個低版本，運行是用的一個高版本，可能會導致無法運行。Linux上對動態(tài)庫的命名采用libxxx.so.a.b.c的格式，其中a代表大版本號，b代表小版本號，c代表更小的版本號，我們以Linux自帶的cp程序為例，通過ldd查看其依賴的動態(tài)庫

 $ ldd /bin/cp            
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffff59df000)
libselinux.so.1 => /lib64/libselinux.so.1 (0x00007fb3357e0000)
librt.so.1 => /lib64/librt.so.1 (0x00007fb3355d7000)
libacl.so.1 => /lib64/libacl.so.1 (0x00007fb3353cf000)
libattr.so.1 => /lib64/libattr.so.1 (0x00007fb3351ca000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb334e35000)
libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x00007fb334c31000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb335a0d000)
libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x00007fb334a14000)

左邊是依賴的動態(tài)庫名字，右邊是鏈接指向的文件，再查看libacl.so相關(guān)的動態(tài)庫

 $ ll /lib64/libacl.so*           
lrwxrwxrwx. 1 root root 15 1月 7 2015 /lib64/libacl.so.1 -> libacl.so.1.1.0
-rwxr-xr-x. 1 root root 31280 12月 8 2011 /lib64/libacl.so.1.1.0

我們發(fā)現(xiàn)libacl.so.1實際上是一個軟鏈接，它指向的文件是libacl.so.1.1.0，命名方式符合我們上面的描述。也有不按這種方式命名的，比如

$ ll /lib64/libc.so*            
lrwxrwxrwx 1 root root 12 8月 12 14:18 /lib64/libc.so.6 -> libc-2.12.so

不管怎樣命名，只要按照規(guī)定的方式來生成和使用動態(tài)庫，就不會有問題。而且我們往往是在機器A上編譯程序，在機器B上運行程序，編譯和運行的環(huán)境其實是有略微不同的。下面就說說動態(tài)庫在生成和使用過程中的一些問題

動態(tài)庫的編譯

我們以一個簡單的程序作為例子

// filename:hello.c
#include <stdio.h>

void hello(const char* name)
{
 printf("hello %s!\n", name);
}

// filename:hello.h
void hello(const char* name);

采用如下命令進行編譯

gcc hello.c -fPIC -shared -Wl,-soname,libhello.so.0 -o libhello.so.0.0.1

需要注意的參數(shù)是-Wl,soname（中間沒有空格），-Wl選項告訴編譯器將后面的參數(shù)傳遞給鏈接器，
-soname則指定了動態(tài)庫的soname(簡單共享名，Short for shared object name)

現(xiàn)在我們生成了libhello.so.0.0.1，當我們運行ldconfig -n .命令時，當前目錄會多一個軟連接

 $ ll libhello.so.0            
lrwxrwxrwx 1 handy handy 17 8月 17 14:18 libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1

這個軟鏈接是如何生成的呢，并不是截取libhello.so.0.0.1名字的前面部分，而是根據(jù)libhello.so.0.0.1編譯時指定的-soname生成的。也就是說我們在編譯動態(tài)庫時通過-soname指定的名字，已經(jīng)記載到了動態(tài)庫的二進制數(shù)據(jù)里面。不管程序是否按libxxx.so.a.b.c格式命名，但Linux上幾乎所有動態(tài)庫在編譯時都指定了-soname，我們可以通過readelf工具查看soname，比如文章開頭列舉的兩個動態(tài)庫

 $ readelf -d /lib64/libacl.so.1.1.0                     

Dynamic section at offset 0x6de8 contains 24 entries:
Tag Type    Name/Value
0x0000000000000001 (NEEDED)  Shared library: [libattr.so.1]
0x0000000000000001 (NEEDED)  Shared library: [libc.so.6]
0x000000000000000e (SONAME)  Library soname: [libacl.so.1]

這里省略了一部分，可以看到最后一行SONAME為libacl.so.1，所以/lib64才會有一個這樣的軟連接

再看libc-2.12.so文件，該文件并沒有采用我們說的命名方式

 $ readelf -d /lib64/libc-2.12.so                     

Dynamic section at offset 0x18db40 contains 27 entries:
Tag Type    Name/Value
0x0000000000000001 (NEEDED)  Shared library: [ld-linux-x86-64.so.2]
0x000000000000000e (SONAME)  Library soname: [libc.so.6]

同樣可以看到最后一行SONAME為libc.so.6，即便該動態(tài)庫沒有按版本號的方式命名，但仍舊有一個軟鏈指向該動態(tài)庫，而該軟鏈的名字就是soname指定的名字

所以關(guān)鍵就是這個soname，它相當于一個中間者，當我們的動態(tài)庫只是升級一個小版本時，我們可以讓它的soname相同，而可執(zhí)行程序只認soname指定的動態(tài)庫，這樣依賴這個動態(tài)庫的可執(zhí)行程序不需重新編譯就能使用新版動態(tài)庫的特性

可執(zhí)行程序的編譯

還是以hello動態(tài)庫為例，我們寫一個簡單的程序

// filename:main.c
#include "hello.h"

int main()
{
 hello("handy");
 return 0;
}

現(xiàn)在目錄下是如下結(jié)構(gòu)

├── hello.c
├── hello.h
├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.1
└── main.c

libhello.so.0.0.1是我們編譯生成的動態(tài)庫，libhello.so.0是通過ldconfig生成的鏈接，采用如下命令編譯main.c

 $ gcc main.c -L. -lhello -o main                      
/usr/bin/ld: cannot find -lhello

報錯找不到hello動態(tài)庫，在Linux下，編譯時指定-lhello，鏈接器會去尋找libhello.so這樣的文件，當前目錄下沒有這個文件，所以報錯。建立這樣一個軟鏈，目錄結(jié)構(gòu)如下

├── hello.c
├── hello.h
├── libhello.so -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.1
└── main.c

讓libhello.so鏈接指向?qū)嶋H的動態(tài)庫文件libhello.so.0.0.1，再編譯main程序

gcc main.c -L. -lhello -o main

這樣可執(zhí)行文件就生成了。通過以上測試我們發(fā)現(xiàn)，在編譯可執(zhí)行程序時，鏈接器會去找它依賴的libxxx.so這樣的文件，因此必須保證libxxx.so的存在

用ldd查看其依賴的動態(tài)庫

 $ ldd main                        
 linux-vdso.so.1 => (0x00007fffe23f2000)
 libhello.so.0 => not found
 libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb6cd084000)
 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb6cd427000)

我們發(fā)現(xiàn)main程序依賴的動態(tài)庫名字是libhello.so.0，既不是libhello.so也不是libhello.so.0.0.1。其實在生成main程序的過程有如下幾步

1. 鏈接器通過編譯命令-L. -lhello在當前目錄查找libhello.so文件
2. 讀取libhello.so鏈接指向的實際文件，這里是libhello.so.0.0.1
3. 讀取libhello.so.0.0.1中的SONAME，這里是libhello.so.0
4. 將libhello.so.0記錄到main程序的二進制數(shù)據(jù)里
   

也就是說libhello.so.0是已經(jīng)存儲到main程序的二進制數(shù)據(jù)里的，不管這個程序在哪里，通過ldd查看它依賴的動態(tài)庫都是libhello.so.0

而為什么這里ldd查看main顯示libhello.so.0為not found呢，因為ldd是從環(huán)境變量$LD_LIBRARY_PATH指定的路徑里來查找文件的，我們指定環(huán)境變量再運行如下

 $ export LD_LIBRARY_PATH=. && ldd main                    
 linux-vdso.so.1 => (0x00007fff7bb63000)
 libhello.so.0 => ./libhello.so.0 (0x00007f2a3fd39000)
 libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f2a3f997000)
 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f2a3ff3b000)

可執(zhí)行程序的運行

現(xiàn)在測試目錄結(jié)果如下

├── hello.c
├── hello.h
├── libhello.so -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.1
├── main
└── main.c

這里我們把編譯環(huán)境和運行環(huán)境混在一起了，不過沒關(guān)系，只要我們知道其中原理，就可以將其理清楚

前面我們已經(jīng)通過ldd查看了main程序依賴的動態(tài)庫，并且指定了LD_LIBRARY_PATH變量，現(xiàn)在就可以直接運行了

 $ ./main                        
hello Handy!

看起來很順利。那么如果我們要部署運行環(huán)境，該怎么部署呢。顯然，源代碼是不需要的，我們只需要動態(tài)庫和可執(zhí)行程序。這里新建一個運行目錄，并拷貝相關(guān)文件，目錄結(jié)構(gòu)如下

├── libhello.so.0.0.1
└── main

這時運行會main會發(fā)現(xiàn)

 $ ./main                        
./main: error while loading shared libraries: libhello.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory

報錯說libhello.so.0文件找不到，也就是說程序運行時需要尋找的動態(tài)庫文件名其實是動態(tài)庫編譯時指定的SONAME，這也和我們用ldd查看的一致。通過ldconfig -n .建立鏈接，如下

├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.1
└── main

再運行程序，結(jié)果就會符合預期了

從上面的測試看出，程序在運行時并不需要知道libxxx.so，而是需要程序本身記載的該動態(tài)庫的SONAME，所以main程序的運行環(huán)境只需要以上三個文件即可

動態(tài)庫版本更新

假設動態(tài)庫需要做一個小小的改動，如下

// filename:hello.c
#include <stdio.h>

void hello(const char* name)
{
 printf("hello %s, welcom to our world!\n", name);
}

由于改動較小，我們編譯動態(tài)庫時仍然指定相同的soname

gcc hello.c -fPIC -shared -Wl,-soname,libhello.so.0 -o libhello.so.0.0.2

將新的動態(tài)庫拷貝到運行目錄，此時運行目錄結(jié)構(gòu)如下

├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.2
└── main

此時目錄下有兩個版本的動態(tài)庫，但libhello.so.0指向的是老本版，運行ldconfig -n .后我們發(fā)現(xiàn)，鏈接指向了新版本，如下

├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.2
├── libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.2
└── main

再運行程序

 $ ./main                        
hello Handy, welcom to our world!

沒有重新編譯就使用上了新的動態(tài)庫， wonderful！

同樣，假如我們的動態(tài)庫有大的改動，編譯動態(tài)庫時指定了新的soname，如下

gcc hello.c -fPIC -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0.0

將動態(tài)庫文件拷貝到運行目錄，并執(zhí)行ldconfig -n . ，目錄結(jié)構(gòu)如下

├── libhello.so.0 -> libhello.so.0.0.2
├── libhello.so.0.0.1
├── libhello.so.0.0.2
├── libhello.so.1 -> libhello.so.1.0.0
├── libhello.so.1.0.0
└── main

這時候發(fā)現(xiàn)，生成了新的鏈接libhello.so.1，而main程序還是使用的libhello.so.0，所以無法使用新版動態(tài)庫的功能，需要重新編譯才行

總結(jié)

在實際生產(chǎn)環(huán)境中，程序的編譯和運行往往是分開的，但只要搞清楚這一系列過程中的原理，就不怕被動態(tài)庫的版本搞暈。簡單來說，按如下方式來做

1. 編譯動態(tài)庫時指定-Wl, -soname ,libxxx.so.a，設置soname為libxxx.so.a，生成實際的動態(tài)庫文件libxxx.so.a.b.c，
2. 編譯可執(zhí)行程序時保證libxx.so存在，如果是軟鏈，必須指向?qū)嶋H的動態(tài)庫文件libxxx.so.a.b.c
3. 運行可執(zhí)行文件時保證libxxx.so.a.b.c文件存在，通過ldconfig生成libxxx.so.a鏈接指向libxxx.so.a.b.c
4. 設置環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH，運行可執(zhí)行程序

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