如何在Linux上基于CPU功能进行运行时绑定

Question

是否可以让linux库（例如“ libloader.so”）加载另一个库来解析任何外部符号？

我有一堆代码，这些代码有条件地被编译以支持SIMD级别（SSE2，AVX，AVX2）。如果构建平台与运行时平台相同，则此方法运行良好。但这阻碍了不同处理器代之间的重用。

一种想法是让executable哪个调用function链接libloader.so不直接实现function。而是根据cpuflags
从另一个已加载的库（例如libimpl_sse2.so，libimpl_avx2.so等等）中解析（绑定？）该符号。

需要以这种方式动态绑定数百个函数，因此更改声明或调用代码不切实际。程序链接相当容易更改。运行时环境变量也可以更改，但我不希望更改。

我已经通过ld标志制作了一个以未解决的外部符号（UES）开头并生成的可执行文件 --unresolved-symbols=ignore- all。但是，随后加载impl lib不会使UES函数的值从NULL更改。

Answer 1

编辑：
我后来发现，下面描述的技术仅在有限的情况下有效。具体来说，您的共享库必须仅包含函数，而没有任何全局变量。如果要分派到的库中有全局变量，则最终将出现运行时动态链接器错误。这是因为全局变量在调用共享库构造函数之前已重定位。因此，链接器需要尽早解析这些引用，然后才能运行这里描述的调度方案。

完成所需操作的一种方法是（ab）使用DT_SONAME共享库的ELF标头中的字段。这可用于更改动态加载程序（ld-linux- so*）在运行时加载的文件的名称，以解决共享库的依赖性。最好用一个例子来解释。说我libtest.so用以下命令行编译共享库：

g++ test.cc -shared -o libtest.so -Wl,-soname,libtest_dispatch.so

这将创建一个共享库，其名称为libtest.so，但其DT_SONAME字段设置为libtest_dispatch.so。让我们看看将程序链接到该程序时会发生什么：

g++ testprog.cc -o test -ltest

让我们检查生成的应用程序二进制文件的运行时库依赖项test：

> ldd test
linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fffcc5fe000)
libtest_dispatch.so => not found
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fd1e4a55000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fd1e4e4f000)

请注意，libtest.so动态加载程序不是要查找而是要加载libtest_dispatch.so。您可以利用它来实现所需的调度功能。这是我的处理方式：

• 创建共享库的各种版本。我假设有一些“通用”版本可以始终使用，并在运行时适当地使用其他优化版本。我会说出通用版“普通的”库名libtest.so，并命名无论您选择的其他人（例如libtest_sse2.so，libtest_avx.so等）。

• 链接库的通用版本时，请将其覆盖DT_SONAME到其他名称，例如libtest_dispatch.so。

• 创建一个名为的调度程序库libtest_dispatch.so。在应用程序启动时加载调度程序时，它负责加载库的适当实现。以下是伪代码，其实现libtest_dispatch.so可能如下所示：

  #include <dlfcn.h>
  

  // the attribute ensures that this function is called when the library is loaded
  attribute((constructor)) void init()
  {
  // manually load the appropriate shared library based upon what the CPU supports
  // at runtime
  if (avx_is_available) dlopen(“libtest_avx.so”, RTLD_NOW | RTLD_GLOBAL);
  else if (sse2_is_available) dlopen(“libtest_sse2.so”, RTLD_NOW | RTLD_GLOBAL);
  else dlopen(“libtest.so”, RTLD_NOW | RTLD_GLOBAL);
  // NOTE: this is just an example; you should check the return values from
  // dlopen() above and handle errors accordingly
  }
  

• 将应用程序与您的库链接时，请将其与“ vanilla”链接libtest.so，该文件已DT_SONAME被覆盖以指向调度程序库。这使得分派对于使用您的库的所有应用程序作者基本上都是透明的。

这应该如上所述在Linux上工作。在Mac OS上，共享库的“安装名称”类似于DT_SONAMEELF共享库中使用的“安装名称”
，因此可以改用与上述过程非常相似的过程。我不确定Windows是否可以使用类似的东西。

注意：上面
有一个重要的假设：库的各种实现之间的ABI兼容性。也就是说，您的库的设计应使其在链接时可以安全地链接到最通用的版本，而libtest_avx.so在运行时使用优化的版本（例如）。