RISC-V on Rust 从零开始(10) - 实作ELF loader

在实际的硬体上，开机後执行的第一道指令已经烧录在ROM上面，对於CPU来说程序在开机时就已经位於位址空间的某处，但对於我们的模拟器来说，开机後的记忆体是一片空白，因此是必须要有人先把程序码放到记忆体中，CPU才能开始执行，这就是这次要实作的loader的主要功能。

由於目前开发的平台以Linux为主，因此选用的执行档格是为Linux系统上常见的ELF档。完整的loader程序码如下：

use goblin::elf;
use std::fs;

fn load_elf(mem: &mut memory_model::MemoryModel, path: &str) -> AddressType {
    let bytes = fs::read(path).unwrap();
    let elf = elf::Elf::parse(&bytes).unwrap(); //呼叫goblin函式库提供的parse function
    for ph in elf.program_headers {
        if ph.p_type == goblin::elf::program_header::PT_LOAD {
            for offset in 0..ph.p_filesz {
                mem.write_byte(
                    (ph.p_paddr + offset) as AddressType,
                    bytes[(ph.p_offset + offset) as usize],
                );
            }
        }
    }

    elf.entry as AddressType
}

这边使用了goblin函式库来处理elf档，elf档格式在此不细谈，只要知道所有的code以及data会分成多个section存放，而相同属性的section又会被合并成为一个个segment，这些segment资讯就存放在program header中。

需要特别注意的是目前只需要将type为PT_LOAD的segment载入，可能的type如下：

#define PT_NULL         0               /* Program header table entry unused */
#define PT_LOAD         1               /* Loadable program segment */
#define PT_DYNAMIC      2               /* Dynamic linking information */
#define PT_INTERP       3               /* Program interpreter */
#define PT_NOTE         4               /* Auxiliary information */
#define PT_SHLIB        5               /* Reserved */
#define PT_PHDR         6               /* Entry for header table itself */
#define PT_TLS          7               /* Thread-local storage segment */
#define PT_NUM          8               /* Number of defined types */
#define PT_LOOS         0x60000000      /* Start of OS-specific */
#define PT_GNU_EH_FRAME 0x6474e550      /* GCC .eh_frame_hdr segment */
#define PT_LOSUNW       0x6ffffffa
#define PT_SUNWBSS      0x6ffffffa      /* Sun Specific segment */
#define PT_SUNWSTACK    0x6ffffffb      /* Stack segment */
#define PT_HISUNW       0x6fffffff
#define PT_HIOS         0x6fffffff      /* End of OS-specific */
#define PT_LOPROC       0x70000000      /* Start of processor-specific */
#define PT_HIPROC       0x7fffffff      /* End of processor-specific */

一般程序的code与data都会属於PT_LOAD type的segment，故目前仅需载入此类segment。