patchelf 的功能以及使用 patchelf 修改 rpath 以解决动态库问题

在 低版本 libc 库运行高版本 libc 库编译的程序 这篇博客中我描述了使用 patchelf 来修改动态库链接器的方法，在本篇文章中，我完整的列举下 patchelf 的功能，并介绍另外一个实际的应用。

patchelf 具有的功能

运行 patchelf -h 能够得到如下信息：

syntax: patchelf
  [--set-interpreter FILENAME]
  [--page-size SIZE]
  [--print-interpreter]
  [--print-soname]              Prints 'DT_SONAME' entry of .dynamic section. Raises an error if DT_SONAME doesn't exist
  [--set-soname SONAME]         Sets 'DT_SONAME' entry to SONAME.
  [--set-rpath RPATH]
  [--remove-rpath]
  [--shrink-rpath]
  [--allowed-rpath-prefixes PREFIXES]           With '--shrink-rpath', reject rpath entries not starting with the allowed prefix
  [--print-rpath]
  [--force-rpath]
  [--add-needed LIBRARY]
  [--remove-needed LIBRARY]
  [--replace-needed LIBRARY NEW_LIBRARY]
  [--print-needed]
  [--no-default-lib]
  [--debug]
  [--version]
  FILENAME

中文翻译如下：

• 设置动态库解析器
• 设置页大小
• 设置 DT_SONAME
• 设置 rpath
• 删除 rpath
• 添加允许的 rpath 前缀
• 打印 rpath
• 强制使用 rpath
• 添加需要的动态库
• 删除需要的动态库
• 替换旧的动态库为新的
• 打印帮助信息
• 不链接默认的动态库
• 输出调试信息
• 打印版本号

从上面的功能描述中可以看到，patchelf 的主要功能与动态库解析器、rpath、动态库本身相关，可能在解决一些动态库链接程序执行的问题时能够用到。

下面是一个具体的实例。

patchelf 修改 rpath 以使用自动以目录中的动态库

最近有同事找我们帮忙解决一个动态库的问题，问题的具体情况是他编译出来的 httpd 程序一直使用的是系统默认路径中的动态库，而他的需求是要使用自定义目录中的动态库。

他尝试过设定 LD_LIBRARY_PATH 结果没有生效，就来找我们帮忙看看。

我在 man ld.so 的翻译 这篇文章中翻译了 ld.so 动态库链接器执行的过程，其中查找动态库的步骤如下：

1. 针对 ELF 格式文件，当 DT_RUNPATH 属性不存在的情况下，使用二进制程序 dynamic section 中存在的 DT_RPATH 属性指定的路径来搜索 。DT_RPATH 已经被弃用。

2. 使用环境变量 LD_LIBRARY_PATH 中指定的路径来搜索。如果可执行程序设定了 setuid/setgid，这一步将被跳过。

3. 从缓存文件 /etc/ld.so.cache 中查找。如果程序在链接时使用了 -z nodeflib 选项，默认库路径中的库及那个会被跳过。安装到硬件兼容目录中的库将会比其它库优先查找。

4. 在默认的 /lib 然后时 /usr/lib 中寻找，如果程序在链接时使用了 -z nodeflib 选项，这一步将被跳过

可以看到在搜索 LD_LIBRARY_PATH 之前会先以 ELF 文件中存在的 DT_RPATH 属性中指定的路径来搜索动态库，看上去这个问题就出在这里。

确定问题

运行 readelf -a httpd 搜索与 rpath 相关的内容，果然搜索到了，发现确实设定了这个变量的值，并且指向默认路径，这就是导致 LD_LIBRARY_PATH 不能生效的原因。

确定了问题后，搜索 httpd 编译目录中的 Makefile 文件，发现 rpath 的设定是通过向编译器传参设置的，确定问题应该是 configure 的时候没有进行某种配置。

临时让 httpd 程序先跑起来的方法

httpd 的配置与编译过程相对复杂，要解决上面的问题可能要搞一会，这时我们想用一些更简单的方法先让 httpd 程序跑起来，这其实可以通过 patchelf 来实现。

运行如下命令，将 rpath 的只修改为自定义的动态库目录就解决了这个问题。

patchelf --set-rpath '/home/xx/local/apr/apr/lib/:/home/xx/local/apr/util/lib/' httpd

有没有其它的方法？

其实这个问题也可以直接删除 rpath 的设定，然后设定 LD_LIBRARY_PATH 来解决，这其实与修改 ELF 文件中的 rpath 属性的内容大同小异。

总结

我们解决问题依赖我们掌握的知识、阅读过的书、写过的代码、运行过的 demo、做过的解决相同问题的记录。在真正解决问题的时候，可能我们还是存在一定的欠缺，这些欠缺在我看来很多是我们对现有的工具的大致工作原理与其提供的功能存在盲点，其实我们不必要知道所有的细节，但是对于我们的业务范围内使用到的工具提供的功能需要有全面的了解，这样我们才可能能够轻松的解决一些因欠缺知识而看似困难的问题。