[컴퓨터 밑바닥의 비밀 내용 정리] 1.6 동적 라이브러리와 동적 링크

0. 들어가며

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• 굉장히 감명깊게 읽었던 [컴퓨터 밑바닥의 비밀] 책의 내용을 돌아보기 위해 정리글을 작성한다.
• 전공자로 어느정도 안다고 생각한 내용들에서도 부족한 부분이 보여 책을 다시 읽어보며 정리하고자 한다.

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컴퓨터 밑바닥의 비밀:컴퓨터 시스템의 본질을 알면 코드의 실마리가 보인다 - 보안과 해킹 | 쿠

 

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1. 주제

우선 동적 라이브러리는 정적 라이브러리와 마찬가지로

코드 영역, 데이터 영역이 포함되어 있다.

 

단지, 사용 방식과 생성 방식이 정적 라이브러리와 다를 뿐!

 

동적 라이브러리의 내용은

동적 링크 관련 필수 정보만 실행 파일에 포함된다.

 

→  실행 파일의 크기를 확 줄일 수 있다.

 

그러면 결국 동적 라이브러리에 의존하는 실행 파일에는

컴파일 단계에서 필수 정보만 저장된다.

 

→  동적 링크는 실제 프로그램 실행 시점까지 미뤄진다.

 

이는 너무도 흥미로운 부분인데,

조금 더 자세히 동적 링크의 실행 방식을 살펴보자.

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2. 동적 링크의 2가지 방식

프로그램이 메모리에 적재(loading)될 때 동적 링크 진행됨.

 

*적재 : 실행 파일을 실행하기 위해 디스크에서 읽어 메모리 특정 영역으로 이동시키는 과정

→  이 과정에서 적재 도구 loader라는 전용 프로세스가 실행된다

 

실행 파일을 적재하고 나면, 이제 적재 도구가

방금 적재한 이 실행 파일이 동적 라이브러리에 의존하는지 여부를 확인한다.

 

→  이 과정에서 동적 라이브러리가 필요하면 동적 링커라는 별도의 프로세스가 실행되어

참조하는 동적 라이브러리의 존재 여부, 위치, 심벌의 메모리 위치 등을 확인하고 링크 과정을 마무리한다.

 

이 동적 링크 과정이 정상 완료되어야 프로그램이 시작되고,

동적 링크 과정에서 문제가 생기면 오류 메시지 뜨고 실행이 종료된다.

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프로그램이 시작된 이후에 동적 링크 수행

 

즉, 런타임 동안 코드가 직접 동적 링크를 수행하는 방식이다. (!)

 

→  그러면 실행 파일 내부엔 동적 라이브러리 정보가 저장되어 있지 않고,

프로그래머가 코드에 특정 API를 사용해 필요할 때마다 직접 동적으로 적재할 수 있다.

 

: 이 방식의 원리로 플러그인을 개발해 프로그램의 기능을 확장할 수 있는 것이다.

 

→  코드에 프로그래머가 사전에 여러 함수를 미리 정의해두고, 플러그인에서 이 함수들을 구현.

그리고 동적 라이브러리의 방식을 따라 플러그인을 적재하면

새로운 동적 라이브러리를 프로그램에 정의하는 셈이다!

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3. 동적 라이브러리의 장단점

장점

 

• 정적 라이브러리와 달리 불필요한 복사본이 필요 x
• 동적 라이브러리 코드 수정 시 그 라이브러리만 다시 컴파일하면 됨
• 특정 부분의 성능이 중요하면 플러그인으로 C/C++로 작성된 함수를 직접 호출하고, 나머지는 파이썬으로 구현하는 등 한 프로젝트에서 여러 언어 적용 가능

 

단점

 

• 프로그램 적재 시 or 런타임 시 링크되므로 정적 라이브러리 보다 성능이 안 좋음.
• 일반적인 함수는 그 함수를 호출하는 명령어가 메모리의 특정 주소에 고정적으로 존재하지만, 동적 라이브러리의 코드는 여러 프로세스가 공유할 수 있으므로 임의의 메모리 주소로 참조할 수 없다. (프로세스는 각각 서로 다른 주소 공간을 갖기 때문)
• 실행 파일은 동적 라이브러리가 있어야만 사용 가능.