libexec/rtld-elf/powerpc/reloc.c

   1 /*      $NetBSD: ppc_reloc.c,v 1.10 2001/09/10 06:09:41 mycroft Exp $   */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (C) 1998   Tsubai Masanari
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  16  *    derived from this software without specific prior written permission.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  23  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  24  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  25  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  26  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  27  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  * $FreeBSD$
  30  */
  31
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/mman.h>
  34
  35 #include <errno.h>
  36 #include <stdio.h>
  37 #include <stdlib.h>
  38 #include <string.h>
  39 #include <unistd.h>
  40 #include <machine/cpu.h>
  41 #include <machine/cpufunc.h>
  42 #include <machine/md_var.h>
  43
  44 #include "debug.h"
  45 #include "rtld.h"
  46
  47 #define _ppc_ha(x) ((((u_int32_t)(x) & 0x8000) ? \
  48                         ((u_int32_t)(x) + 0x10000) : (u_int32_t)(x)) >> 16)
  49 #define _ppc_la(x) ((u_int32_t)(x) & 0xffff)
  50
  51 #define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
  52 #define max(a,b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
  53
  54 #define PLT_EXTENDED_BEGIN      (1 << 13)
  55 #define JMPTAB_BASE(N)          (18 + N*2 + ((N > PLT_EXTENDED_BEGIN) ? \
  56                                     (N - PLT_EXTENDED_BEGIN)*2 : 0))
  57
  58 /*
  59  * Process the R_PPC_COPY relocations
  60  */
  61 int
  62 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  63 {
  64         const Elf_Rela *relalim;
  65         const Elf_Rela *rela;
  66
  67         /*
  68          * COPY relocs are invalid outside of the main program
  69          */
  70         assert(dstobj->mainprog);
  71
  72         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
  73             dstobj->relasize);
  74         for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  75                 void *dstaddr;
  76                 const Elf_Sym *dstsym;
  77                 const char *name;
  78                 unsigned long hash;
  79                 size_t size;
  80                 const void *srcaddr;
  81                 const Elf_Sym *srcsym = NULL;
  82                 Obj_Entry *srcobj;
  83                 const Ver_Entry *ve;
  84
  85                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) != R_PPC_COPY) {
  86                         continue;
  87                 }
  88
  89                 dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  90                 dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  91                 name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  92                 hash = elf_hash(name);
  93                 size = dstsym->st_size;
  94                 ve = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  95
  96                 for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;
  97                      srcobj = srcobj->next) {
  98                         if ((srcsym = symlook_obj(name, hash, srcobj, ve, 0))
  99                             != NULL) {
 100                                 break;
 101                         }
 102                 }
 103
 104                 if (srcobj == NULL) {
 105                         _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" "
 106                                     " referenced from COPY"
 107                                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 108                         return (-1);
 109                 }
 110
 111                 srcaddr = (const void *) (srcobj->relocbase+srcsym->st_value);
 112                 memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 113                 dbg("copy_reloc: src=%p,dst=%p,size=%d\n",srcaddr,dstaddr,size);
 114         }
 115
 116         return (0);
 117 }
 118
 119
 120 /*
 121  * Perform early relocation of the run-time linker image
 122  */
 123 void
 124 reloc_non_plt_self(Elf_Dyn *dynp, Elf_Addr relocbase)
 125 {
 126         const Elf_Rela *rela = 0, *relalim;
 127         Elf_Addr relasz = 0;
 128         Elf_Addr *where;
 129
 130         /*
 131          * Extract the rela/relasz values from the dynamic section
 132          */
 133         for (; dynp->d_tag != DT_NULL; dynp++) {
 134                 switch (dynp->d_tag) {
 135                 case DT_RELA:
 136                         rela = (const Elf_Rela *)(relocbase+dynp->d_un.d_ptr);
 137                         break;
 138                 case DT_RELASZ:
 139                         relasz = dynp->d_un.d_val;
 140                         break;
 141                 }
 142         }
 143
 144         /*
 145          * Relocate these values
 146          */
 147         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)rela + relasz);
 148         for (; rela < relalim; rela++) {
 149                 where = (Elf_Addr *)(relocbase + rela->r_offset);
 150                 *where = (Elf_Addr)(relocbase + rela->r_addend);
 151         }
 152 }
 153
 154
 155 /*
 156  * Relocate a non-PLT object with addend.
 157  */
 158 static int
 159 reloc_nonplt_object(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
 160                     SymCache *cache)
 161 {
 162         Elf_Addr        *where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 163         const Elf_Sym   *def;
 164         const Obj_Entry *defobj;
 165         Elf_Addr         tmp;
 166
 167         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 168
 169         case R_PPC_NONE:
 170                 break;
 171
 172         case R_PPC_ADDR32:    /* word32 S + A */
 173         case R_PPC_GLOB_DAT:  /* word32 S + A */
 174                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 175                                   false, cache);
 176                 if (def == NULL) {
 177                         return (-1);
 178                 }
 179
 180                 tmp = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value +
 181                     rela->r_addend);
 182
 183                 /* Don't issue write if unnecessary; avoid COW page fault */
 184                 if (*where != tmp) {
 185                         *where = tmp;
 186                 }
 187                 break;
 188
 189         case R_PPC_RELATIVE:  /* word32 B + A */
 190                 tmp = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 191
 192                 /* As above, don't issue write unnecessarily */
 193                 if (*where != tmp) {
 194                         *where = tmp;
 195                 }
 196                 break;
 197
 198         case R_PPC_COPY:
 199                 /*
 200                  * These are deferred until all other relocations
 201                  * have been done.  All we do here is make sure
 202                  * that the COPY relocation is not in a shared
 203                  * library.  They are allowed only in executable
 204                  * files.
 205                  */
 206                 if (!obj->mainprog) {
 207                         _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 208                                     " relocation in shared library",
 209                                     obj->path);
 210                         return (-1);
 211                 }
 212                 break;
 213
 214         case R_PPC_JMP_SLOT:
 215                 /*
 216                  * These will be handled by the plt/jmpslot routines
 217                  */
 218                 break;
 219
 220         case R_PPC_DTPMOD32:
 221                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 222                     false, cache);
 223
 224                 if (def == NULL)
 225                         return (-1);
 226
 227                 *where = (Elf_Addr) defobj->tlsindex;
 228
 229                 break;
 230
 231         case R_PPC_TPREL32:
 232                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 233                     false, cache);
 234
 235                 if (def == NULL)
 236                         return (-1);
 237
 238                 /*
 239                  * We lazily allocate offsets for static TLS as we
 240                  * see the first relocation that references the
 241                  * TLS block. This allows us to support (small
 242                  * amounts of) static TLS in dynamically loaded
 243                  * modules. If we run out of space, we generate an
 244                  * error.
 245                  */
 246                 if (!defobj->tls_done) {
 247                         if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 248                                 _rtld_error("%s: No space available for static "
 249                                     "Thread Local Storage", obj->path);
 250                                 return (-1);
 251                         }
 252                 }
 253
 254                 *(Elf_Addr **)where = *where * sizeof(Elf_Addr)
 255                     + (Elf_Addr *)(def->st_value + rela->r_addend
 256                     + defobj->tlsoffset - TLS_TP_OFFSET);
 257
 258                 break;
 259
 260         case R_PPC_DTPREL32:
 261                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 262                     false, cache);
 263
 264                 if (def == NULL)
 265                         return (-1);
 266
 267                 *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend
 268                     - TLS_DTV_OFFSET);
 269
 270                 break;
 271
 272         default:
 273                 _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 274                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 275                             ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 276                 return (-1);
 277         }
 278         return (0);
 279 }
 280
 281
 282 /*
 283  * Process non-PLT relocations
 284  */
 285 int
 286 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld)
 287 {
 288         const Elf_Rela *relalim;
 289         const Elf_Rela *rela;
 290         SymCache *cache;
 291         int bytes = obj->nchains * sizeof(SymCache);
 292         int r = -1;
 293
 294         /*
 295          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 296          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 297          */
 298         if (obj != obj_rtld) {
 299                 cache = mmap(NULL, bytes, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANON,
 300                     -1, 0);
 301                 if (cache == MAP_FAILED)
 302                         cache = NULL;
 303         } else
 304                 cache = NULL;
 305
 306         /*
 307          * From the SVR4 PPC ABI:
 308          * "The PowerPC family uses only the Elf32_Rela relocation
 309          *  entries with explicit addends."
 310          */
 311         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 312         for (rela = obj->rela; rela < relalim; rela++) {
 313                 if (reloc_nonplt_object(obj_rtld, obj, rela, cache) < 0)
 314                         goto done;
 315         }
 316         r = 0;
 317 done:
 318         if (cache) {
 319                 munmap(cache, bytes);
 320         }
 321         return (r);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Initialise a PLT slot to the resolving trampoline
 326  */
 327 static int
 328 reloc_plt_object(Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela)
 329 {
 330         Elf_Word *where = (Elf_Word *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 331         Elf_Addr *pltresolve, *pltlongresolve, *jmptab;
 332         Elf_Addr distance;
 333         int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 334         int reloff;
 335
 336         reloff = rela - obj->pltrela;
 337
 338         if (reloff < 0)
 339                 return (-1);
 340
 341         pltlongresolve = obj->pltgot + 5;
 342         pltresolve = pltlongresolve + 5;
 343
 344         distance = (Elf_Addr)pltresolve - (Elf_Addr)(where + 1);
 345
 346         dbg(" reloc_plt_object: where=%p,pltres=%p,reloff=%x,distance=%x",
 347             (void *)where, (void *)pltresolve, reloff, distance);
 348
 349         if (reloff < PLT_EXTENDED_BEGIN) {
 350                 /* li   r11,reloff  */
 351                 /* b    pltresolve  */
 352                 where[0] = 0x39600000 | reloff;
 353                 where[1] = 0x48000000 | (distance & 0x03fffffc);
 354         } else {
 355                 jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 356                 jmptab[reloff] = (u_int)pltlongresolve;
 357
 358                 /* lis  r11,jmptab[reloff]@ha */
 359                 /* lwzu r12,jmptab[reloff]@l(r11) */
 360                 /* mtctr r12 */
 361                 /* bctr */
 362                 where[0] = 0x3d600000 | _ppc_ha(&jmptab[reloff]);
 363                 where[1] = 0x858b0000 | _ppc_la(&jmptab[reloff]);
 364                 where[2] = 0x7d8903a6;
 365                 where[3] = 0x4e800420;
 366         }
 367
 368
 369         /*
 370          * The icache will be sync'd in init_pltgot, which is called
 371          * after all the slots have been updated
 372          */
 373
 374         return (0);
 375 }
 376
 377
 378 /*
 379  * Process the PLT relocations.
 380  */
 381 int
 382 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 383 {
 384         const Elf_Rela *relalim;
 385         const Elf_Rela *rela;
 386
 387         if (obj->pltrelasize != 0) {
 388
 389                 relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela +
 390                     obj->pltrelasize);
 391                 for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 392                         assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_PPC_JMP_SLOT);
 393
 394                         if (reloc_plt_object(obj, rela) < 0) {
 395                                 return (-1);
 396                         }
 397                 }
 398         }
 399
 400         return (0);
 401 }
 402
 403
 404 /*
 405  * LD_BIND_NOW was set - force relocation for all jump slots
 406  */
 407 int
 408 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj)
 409 {
 410         const Obj_Entry *defobj;
 411         const Elf_Rela *relalim;
 412         const Elf_Rela *rela;
 413         const Elf_Sym *def;
 414         Elf_Addr *where;
 415         Elf_Addr target;
 416
 417         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 418         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 419                 assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_PPC_JMP_SLOT);
 420                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 421                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 422                    true, NULL);
 423                 if (def == NULL) {
 424                         dbg("reloc_jmpslots: sym not found");
 425                         return (-1);
 426                 }
 427
 428                 target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 429
 430 #if 0
 431                 /* PG XXX */
 432                 dbg("\"%s\" in \"%s\" --> %p in \"%s\"",
 433                     defobj->strtab + def->st_name, basename(obj->path),
 434                     (void *)target, basename(defobj->path));
 435 #endif
 436
 437                 reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj,
 438                     (const Elf_Rel *) rela);
 439         }
 440
 441         obj->jmpslots_done = true;
 442
 443         return (0);
 444 }
 445
 446
 447 /*
 448  * Update the value of a PLT jump slot. Branch directly to the target if
 449  * it is within +/- 32Mb, otherwise go indirectly via the pltcall
 450  * trampoline call and jump table.
 451  */
 452 Elf_Addr
 453 reloc_jmpslot(Elf_Addr *wherep, Elf_Addr target, const Obj_Entry *defobj,
 454               const Obj_Entry *obj, const Elf_Rel *rel)
 455 {
 456         Elf_Addr offset;
 457         const Elf_Rela *rela = (const Elf_Rela *) rel;
 458
 459         dbg(" reloc_jmpslot: where=%p, target=%p",
 460             (void *)wherep, (void *)target);
 461
 462         /*
 463          * At the PLT entry pointed at by `wherep', construct
 464          * a direct transfer to the now fully resolved function
 465          * address.
 466          */
 467         offset = target - (Elf_Addr)wherep;
 468
 469         if (abs(offset) < 32*1024*1024) {     /* inside 32MB? */
 470                 /* b    value   # branch directly */
 471                 *wherep = 0x48000000 | (offset & 0x03fffffc);
 472                 __syncicache(wherep, 4);
 473         } else {
 474                 Elf_Addr *pltcall, *jmptab;
 475                 int distance;
 476                 int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 477                 int reloff = rela - obj->pltrela;
 478
 479                 if (reloff < 0)
 480                         return (-1);
 481
 482                 pltcall = obj->pltgot;
 483
 484                 dbg(" reloc_jmpslot: indir, reloff=%x, N=%x\n",
 485                     reloff, N);
 486
 487                 jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 488                 jmptab[reloff] = target;
 489                 powerpc_mb(); /* Order jmptab update before next changes */
 490
 491                 if (reloff < PLT_EXTENDED_BEGIN) {
 492                         /* for extended PLT entries, we keep the old code */
 493
 494                         distance = (Elf_Addr)pltcall - (Elf_Addr)(wherep + 1);
 495
 496                         /* li   r11,reloff */
 497                         /* b    pltcall  # use indirect pltcall routine */
 498
 499                         /* first instruction same as before */
 500                         wherep[1] = 0x48000000 | (distance & 0x03fffffc);
 501                         __syncicache(wherep, 8);
 502                 }
 503         }
 504
 505         return (target);
 506 }
 507
 508
 509 /*
 510  * Setup the plt glue routines.
 511  */
 512 #define PLTCALL_SIZE            20
 513 #define PLTLONGRESOLVE_SIZE     20
 514 #define PLTRESOLVE_SIZE         24
 515
 516 void
 517 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 518 {
 519         Elf_Word *pltcall, *pltresolve, *pltlongresolve;
 520         Elf_Word *jmptab;
 521         int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 522
 523         pltcall = obj->pltgot;
 524
 525         if (pltcall == NULL) {
 526                 return;
 527         }
 528
 529         /*
 530          * From the SVR4 PPC ABI:
 531          *
 532          * 'The first 18 words (72 bytes) of the PLT are reserved for
 533          * use by the dynamic linker.
 534          *   ...
 535          * 'If the executable or shared object requires N procedure
 536          *  linkage table entries, the link editor shall reserve 3*N
 537          *  words (12*N bytes) following the 18 reserved words. The
 538          *  first 2*N of these words are the procedure linkage table
 539          *  entries themselves. The static linker directs calls to bytes
 540          *  (72 + (i-1)*8), for i between 1 and N inclusive. The remaining
 541          *  N words (4*N bytes) are reserved for use by the dynamic linker.'
 542          */
 543
 544         /*
 545          * Copy the absolute-call assembler stub into the first part of
 546          * the reserved PLT area.
 547          */
 548         memcpy(pltcall, _rtld_powerpc_pltcall, PLTCALL_SIZE);
 549
 550         /*
 551          * Determine the address of the jumptable, which is the dyn-linker
 552          * reserved area after the call cells. Write the absolute address
 553          * of the jumptable into the absolute-call assembler code so it
 554          * can determine this address.
 555          */
 556         jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 557         pltcall[1] |= _ppc_ha(jmptab);     /* addis 11,11,jmptab@ha */
 558         pltcall[2] |= _ppc_la(jmptab);     /* lwz   11,jmptab@l(11) */
 559
 560         /*
 561          * Skip down 20 bytes into the initial reserved area and copy
 562          * in the standard resolving assembler call. Into this assembler,
 563          * insert the absolute address of the _rtld_bind_start routine
 564          * and the address of the relocation object.
 565          *
 566          * We place pltlongresolve first, so it can fix up its arguments
 567          * and then fall through to the regular PLT resolver.
 568          */
 569         pltlongresolve = obj->pltgot + 5;
 570
 571         memcpy(pltlongresolve, _rtld_powerpc_pltlongresolve,
 572             PLTLONGRESOLVE_SIZE);
 573         pltlongresolve[0] |= _ppc_ha(jmptab);   /* lis  12,jmptab@ha    */
 574         pltlongresolve[1] |= _ppc_la(jmptab);   /* addi 12,12,jmptab@l  */
 575
 576         pltresolve = pltlongresolve + PLTLONGRESOLVE_SIZE/sizeof(uint32_t);
 577         memcpy(pltresolve, _rtld_powerpc_pltresolve, PLTRESOLVE_SIZE);
 578         pltresolve[0] |= _ppc_ha(_rtld_bind_start);
 579         pltresolve[1] |= _ppc_la(_rtld_bind_start);
 580         pltresolve[3] |= _ppc_ha(obj);
 581         pltresolve[4] |= _ppc_la(obj);
 582
 583         /*
 584          * Sync the icache for the byte range represented by the
 585          * trampoline routines and call slots.
 586          */
 587         __syncicache(obj->pltgot, JMPTAB_BASE(N)*4);
 588 }
 589
 590 void
 591 allocate_initial_tls(Obj_Entry *list)
 592 {
 593         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 594         Elf_Addr **_tp;
 595
 596         /*
 597         * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 598         * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 599         * use.
 600         */
 601
 602         tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 603
 604         _tp = (Elf_Addr **) ((char *) allocate_tls(list, NULL, TLS_TCB_SIZE, 8)
 605             + TLS_TP_OFFSET + TLS_TCB_SIZE);
 606
 607         /*
 608          * XXX gcc seems to ignore 'tp = _tp;'
 609          */
 610
 611         __asm __volatile("mr %0,%1" : "=r"(tp) : "r"(_tp));
 612 }
 613
 614 void*
 615 __tls_get_addr(tls_index* ti)
 616 {
 617         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 618         char *p;
 619
 620         p = tls_get_addr_common((Elf_Addr**)((Elf_Addr)tp - TLS_TP_OFFSET
 621             - TLS_TCB_SIZE), ti->ti_module, ti->ti_offset);
 622
 623         return (p + TLS_DTV_OFFSET);
 624 }