Библиотеки в Ubuntu
Как вы знаете каждая программа, установленная на вашем компьютере, состоит из нескольких частей. Это непосредственно исполняемый файл, который вы запускаете через терминал, а также библиотеки с набором функций, которые может использовать программа.
Все, без исключения, программы используют библиотеки. Даже если это ваша программа и у нее нет своих библиотек, она использует стандартную библиотеку языка программирования С.
В этой статье мы подробно рассмотрим что такое библиотеки Ubuntu, как их устанавливать, где брать и что делать если библиотека установлена, а программа говорит что ее нет. Мы не будем трогать создание библиотек, это совсем не наша тема. Как обычно, начнем с теории.
Что такое библиотеки
Библиотеки в Linux содержат наборы функций или если сказать проще алгоритмов или действий для решения определенных задач. Например, если программе нужно вывести строку на экран она не начинает сама закрашивать нужные пиксели, а просто обращается к отвечающей за это функции из библиотеки, то же самое если программе нужно прочитать содержимое файла, она не работает с секторами жесткого диска, ей достаточно вызвать функцию из стандартной библиотеки с (libc.so) и передать ей в параметрах имя нужного файла, а библиотека уже вернет ей запрашиваемые данные.
На самом деле, такая структура реализации программного обеспечения очень выгодна, поскольку достаточно написать алгоритм лишь один раз и его смогут использовать все программы просто загружая библиотеку.
Не нужно думать что библиотеки есть только в Linux, в Windows они тоже есть, только имеют другой формат и расширение dll. В Linux же все библиотеки находятся в папах /lib/, /usr/lib, /usr/local/lib или для 64 битных систем также появляется папка lib64 во всех этих подкаталогах, для библиотек специфичных для этой архитектуры. Библиотека имеет расширение .so и ее название начинается со слова lib. Например, libfuse.so, libc.so.
Дальше, после расширения файла .so идет номер версии библиотеки. Номер версии меняется всякий раз, когда разработчики вносят в нее изменения ломающие совместимость со всеми рассчитанными на нее программами. В таком случае в системе будут уже две библиотеки и каждая программа будет использовать правильную версию. Например, glibc.so.6 и glibc.so.5.
Если интересно можно даже посмотреть какие библиотеки и каких версий, использует та или иная программа, например:
linux-vdso.so.1 (0x00007ffd99167000)
libmount.so.1 => /usr/lib64/libmount.so.1 (0x00007f0f6beb0000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f0f6bb08000)
libblkid.so.1 => /usr/lib64/libblkid.so.1 (0x00007f0f6b8c8000)
libselinux.so.1 => /lib64/libselinux.so.1 (0x00007f0f6b6a4000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055aca8227000)
libuuid.so.1 => /usr/lib64/libuuid.so.1 (0x00007f0f6b49f000)
libpcre.so.1 => /usr/lib64/libpcre.so.1 (0x00007f0f6b238000)
libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x00007f0f6b034000)
libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x00007f0f6ae17000)
Также эта информация может быть полезна при создании портативных версий программ. А теперь давайте рассмотрим как устанавливаются библиотеки в Ubuntu.
Установка библиотек в Ubuntu
Обычно, если вы используете менеджер пакетов вашего дистрибутива для установки новых программ, то библиотеки устанавливаются автоматически. Но если вы хотите собрать программу из исходников или запустить 32 битную программу на 64 битной системе могут начаться проблемы. Например, при запуске или компиляции программы вы получаете ошибку:
error while loading shared libraries: xxxx.so.0
cannot open shared object file no such file or directory
Обычно, в Ubuntu имена пакетов библиотек соответствуют имени нужной библиотеки. Поэтому чтобы определить точное имя в большинстве случаев достаточно воспользоваться поиском по базе пакетов:
Как видите, найдено два варианта библиотеки, libfuse2 и libfuse-dev.
Если библиотека нужна обычной программе и ее не нужно собирать из исходников, то будет достаточно установить библиотеку ubuntu без префикса dev. Например:
sudo apt install libfuse2
Если же вам нужно собрать приложение из исходников, то кроме обычной библиотеки понадобятся заголовочные файлы, в которых содержится описание реализованных в библиотеке функций. Такие пакеты имеют приставку dev, например, libfuse-dev, тогда нужно устанавливать этот пакет, а он уже в зависимостях потянет и обычную библиотеку, если она еще не установлена:
sudo apt install libfuse-dev
Много проблем может вызвать ситуация, когда вам нужно запустить 32 битную программу в 64 битной системе. Например, если вы установили 64 битную версию библиотеки, а программа все равно говорит о том, что не может ее найти, возможно это 32 битная программа и ей необходима именно 32 библиотека. Если программа не устанавливается с помощью пакетного менеджера, вам тоже придется устанавливать библиотеки вручную.
Посмотреть разрядность бинарника можно с помощью утилиты file:
На скриншоте показаны два варианта вывода программы, для 32 бит, в нашем случае Skype и для 64 — mount.
Для того чтобы установить библиотеку Ubuntu с архитектурой i386 сначала необходимо добавить поддержку архитектуры i386 в dpkg:
sudo dpkg —add-architecture i386
Затем обновляем наши репозитории:
А во время установки нужной вам библиотеки теперь необходимо указать архитектуру через двоеточие после имени пакета:
sudo apt install libfuse-dev:i386
Если вы уверенны, что библиотека установлена, но программа все равно говорит, что такой библиотеки нет, то возможно, ей просто нужна другая версия библиотеки. Например, в системе есть libudev.so.0, а программе нужна libudev.so.0.1. Такое случается, если вы попытаетесь установить пакет для другого дистрибутива, особенно в Red Hat системах. Если в репозиториях нет нужной версии библиотеки, то скорее всего, они одинаковы, и можно просто создать символическую ссылку:
ln -s /lib/libudev.so.0 /lib/libudev.so.0.1
Затем программа найдет нужную библиотеку.
Управление библиотеками в Linux
Установка библиотек ubuntu уже рассмотрена, но хотелось бы упомянуть еще пару моментов. Как я сказал, библиотеки ubuntu размещаются в определенных каталогах, но расположение библиотек можно настроить.
Перед тем как библиотека будет подключена к программе, ее должна найти в системе специальная программа — менеджер библиотек. Он берет адреса библиотек из файла /etc/ld.cache, а этот файл формируется утилитой ldconfig, на основе файлов конфигурации /etc/ld.so.conf.
В этом файле перечислены все пути к библиотекам. Если вы хотите добавить свою папку для библиотек просто добавьте ее в этот файл:
Затем обновите кэш просто выполнив:
Теперь ваша библиотека может быть загружена программой, например, вы можете добавить путь /opt/lib или даже /home/user/lib. И система будет нормально грузить оттуда библиотеки.
Посмотреть какие библиотеки находятся в кеше ld.cache можно командой:
Также мы можем проверить находится ли там определенная библиотека:
Еще один способ указать программе где нужно искать библиотеки — это переменная LD_LIBRARY_PATH. Например:
Теперь программы, запускаемые в этом терминале, кроме стандартных путей поиска библиотек, будут использовать и указанную папку.
Выводы
Вот и все. Теперь вы знаете как работают библиотеки Ubuntu, как выполняется установка библиотек Ubuntu и делать так, чтобы программа видела нужную ей библиотеку. У новичков это может вызвать очень много головной боли, но теперь вы знаете что делать и избежите многих ошибок. Если у вас остались вопросы, пишите в комментариях!
Обнаружили ошибку в тексте? Сообщите мне об этом. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter.
Where do executables look for shared objects at runtime?
I understand how to define include shared objects at linking/compile time. However, I still wonder how do executables look for the shared object ( *.so libraries) at execution time. For instance, my app a.out calls functions defined in the lib.so library. After compiling, I move lib.so to a new directory in my $HOME . How can I tell a.out to go look for it there?
A quick solution is to use g++ -Wl,-R. this will force loader to look into the current folder for so libraries. Or -Wl,-R$HOME/path to specidy some other fixed folder.
4 Answers 4
The shared library HOWTO explains most of the mechanisms involved, and the dynamic loader manual goes into more detail. Each unix variant has its own way, but most use the same executable format (ELF) and have similar dynamic linkers¹ (derived from Solaris). Below I’ll summarize the common behavior with a focus on Linux; check your system’s manuals for the complete story.
(Terminology note: the part of the system that loads shared libraries is often called “dynamic linker”, but sometimes “dynamic loader” to be more precise. “Dynamic linker” can also mean the tool that generates instructions for the dynamic loader when compiling a program, or the combination of the compile-time tool and the run-time loader. In this answer, “linker” refers to the run-time part.)
In a nutshell, when it’s looking for a dynamic library ( .so file) the linker tries:
- directories listed in the LD_LIBRARY_PATH environment variable ( DYLD_LIBRARY_PATH on OSX);
- directories listed in the executable’s rpath;
- directories on the system search path, which (on Linux at least) consists of the entries in /etc/ld.so.conf plus /lib and /usr/lib .
The rpath is stored in the executable (it’s the DT_RPATH or DT_RUNPATH dynamic attribute). It can contain absolute paths or paths starting with $ORIGIN to indicate a path relative to the location of the executable (e.g. if the executable is in /opt/myapp/bin and its rpath is $ORIGIN/../lib:$ORIGIN/../plugins then the dynamic linker will look in /opt/myapp/lib and /opt/myapp/plugins ). The rpath is normally determined when the executable is compiled, with the -rpath option to ld , but you can change it afterwards with chrpath .
In the scenario you describe, if you’re the developer or packager of the application and intend for it to be installed in a …/bin , …/lib structure, then link with -rpath=’$ORIGIN/../lib’ . If you’re installing a pre-built binary on your system, either put the library in a directory on the search path ( /usr/local/lib if you’re the system administrator, otherwise a directory that you add to $LD_LIBRARY_PATH ), or try chrpath .