AndroidOSの共有ライブラリはLinuxで利用できないのでしょうか？

Question

前提・実現したいこと

Androidの共有ライブラリ（.soファイル）をLinux(ARM32)で利用したいです。
Androidの共有ライブラリ（.soファイル）をAndroid(ARM32)で実行は問題なく出来ました。
（Java経由の呼び出しでは無く、実行ファイルから共有ライブラリの関数を呼び出す形です。）

AndroidもLinuxの一種のはずです。
しかしなぜLinuxのRaspbian(Raspberry Pi 4)では共有ライブラリ（.soファイル）を利用するとSegmentation faultになるのでしょうか？

LinuxであればELF形式でアーキテクチャが一致していれば動作すると思っていたのですが、そもそもこの理解が間違っているのでしょうか？

発生している問題・エラーメッセージ

$ ./a.out
Segmentation fault

libhelloworld.soのソースコード

• jni/Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := helloworld
LOCAL_SRC_FILES := ../main.c
LOCAL_CFLAGS += -fPIE

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

• jni/Application.mk

APP_ABI := armeabi-v7a
APP_PLATFORM := android-19

• main.c

#include <stdio.h>

int say_helloworld ()
{
  printf("helloworld\n");
  return 0;
}

実行ファイル(a.out)のソースコード

// AndroidOS用はndk-buildでコンパイルした。
// Raspberry Pi用は以下コマンドでコンパイルした。
// gcc main.c -ldl
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

void (*say_helloworld)();

int main()
{
  void* handle = dlopen("./libhelloworld.so", RTLD_LAZY);
  say_helloworld = (void (*)())dlsym(handle, "say_helloworld");
  say_helloworld();

  return 0;
}

試したこと

• Android OSのシェルで実行すると問題なく実行できました。

> adb shell
$ ./main 
helloworld

• アーキテクチャが一致しているかの確認
  Android, LinuxどちらもARM32環境で一致しています。

• straceの確認

$ strace ./a.out 
execve("./a.out", ["./a.out"], 0xbe816680 /* 26 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x344000
mmap2(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb6f55000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = 0
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.preload", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=54, ...}) = 0
mmap2(NULL, 54, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb6f54000
close(3)                                = 0
readlink("/proc/self/exe", "/home/pi/a.out", 4096) = 20
openat(AT_FDCWD, "/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libarmmem-v7l.so", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0(\0\1\0\0\0\254\3\0\0004\0\0\0"..., 512) = 512
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
_llseek(3, 16748, [16748], SEEK_SET)    = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 960) = 960
_llseek(3, 16424, [16424], SEEK_SET)    = 0
read(3, "A,\0\0\0aeabi\0\1\"\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\2\n\3\f\1\22\4\24"..., 45) = 45
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=17708, ...}) = 0
mmap2(NULL, 81964, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6f12000
mprotect(0xb6f16000, 61440, PROT_NONE)  = 0
mmap2(0xb6f25000, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x3000) = 0xb6f25000
close(3)                                = 0
munmap(0xb6f54000, 54)                  = 0
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=80552, ...}) = 0
mmap2(NULL, 80552, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb6efe000
close(3)                                = 0
openat(AT_FDCWD, "/lib/arm-linux-gnueabihf/libdl.so.2", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0(\0\1\0\0\0 \n\0\0004\0\0\0"..., 512) = 512
_llseek(3, 8688, [8688], SEEK_SET)      = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 1080) = 1080
_llseek(3, 8340, [8340], SEEK_SET)      = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 8688, [8688], SEEK_SET)      = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 1080) = 1080
_llseek(3, 8340, [8340], SEEK_SET)      = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 8688, [8688], SEEK_SET)      = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 1080) = 1080
_llseek(3, 8340, [8340], SEEK_SET)      = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=9768, ...}) = 0
mmap2(NULL, 73924, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6eeb000
mprotect(0xb6eed000, 61440, PROT_NONE)  = 0
mmap2(0xb6efc000, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1000) = 0xb6efc000
close(3)                                = 0
openat(AT_FDCWD, "/lib/arm-linux-gnueabihf/libc.so.6", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0(\0\1\0\0\0\300x\1\0004\0\0\0"..., 512) = 512
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
_llseek(3, 1293204, [1293204], SEEK_SET) = 0
read(3, "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0"..., 2800) = 2800
_llseek(3, 1289788, [1289788], SEEK_SET) = 0
read(3, "A.\0\0\0aeabi\0\1$\0\0\0\0056\0\6\6\10\1\t\1\n\2\22\4\23\1\24"..., 47) = 47
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1296004, ...}) = 0
mmap2(NULL, 1364764, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xb6d9d000
mprotect(0xb6ed5000, 65536, PROT_NONE)  = 0
mmap2(0xb6ee5000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x138000) = 0xb6ee5000
mmap2(0xb6ee8000, 8988, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb6ee8000
close(3)                                = 0
set_tls(0xb6f564d0)                     = 0
mprotect(0xb6ee5000, 8192, PROT_READ)   = 0
mprotect(0xb6efc000, 4096, PROT_READ)   = 0
mprotect(0xb6f25000, 4096, PROT_READ)   = 0
mprotect(0x20000, 4096, PROT_READ)      = 0
mprotect(0xb6f57000, 4096, PROT_READ)   = 0
munmap(0xb6efe000, 80552)               = 0
brk(NULL)                               = 0x344000
brk(0x365000)                           = 0x365000
openat(AT_FDCWD, "./libhelloworld.so", O_RDONLY|O_LARGEFILE|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0(\0\1\0\0\0\0\0\0\0004\0\0\0"..., 512) = 512
close(3)                                = 0
--- SIGSEGV {si_signo=SIGSEGV, si_code=SEGV_MAPERR, si_addr=NULL} ---
+++ killed by SIGSEGV +++
Segmentation fault

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

• OnePlus One(ARM32)(Android 9)
  CPU: Snapdragon 801(MSM8974PRO-AC)

• Raspberry Pi 4 Model B Rev 1.2 (ARM32)(Raspbian 32bit GNU/Linux 10 (buster))
  CPU: BCM2711(Cortex-A72)

$ ndk-build -version
GNU Make 4.2.1
Built for x86_64-w64-mingw32
Copyright (C) 1988-2016 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

Answer 1

結論からすると出来ない。

AndroidはC言語ライブラリの実装としてBionic libcを採用しています。
これは一般的なLinuxのglibcとは仕様が大きく異なる為動作しないようです。

以下代替案です。
全て動作確認を取っていません。

• libhybrisを利用する
• fake_libcを利用する
• AnboxのLXC内で実行する
• QEMU等でAndroidOSをエミュレートして実行する

参考

• https://stackoverflow.com/questions/31378792
• https://stackoverflow.com/questions/25727517
• https://en.wikipedia.org/wiki/Bionic_(software)
• https://en.wikipedia.org/wiki/Hybris_(software)
• https://github.com/libhybris/libhybris
• https://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/41412587
• https://gsj987.github.io/posts/use-android-library-on-raspberry-pi-with-libhybris/
• https://github.com/unverbraucht/libhybris-sample
• https://github.com/unverbraucht/bionic-jpeg
• http://happyseeker.github.io/android/2016/04/13/about-libhybris.html
• https://github.com/c55jeremy/libhybris/blob/3a1098d97d4b5314b53b39e961dd43210231ef11/hybris/tests/test_p.c
• https://github.com/wdv4758h/notes/blob/master/operating-system/cases/android/libhybris.rst
• https://github.com/krnlyng/fake_libc
• https://github.com/anbox/anbox
• http://dsas.blog.klab.org/archives/52155870.html