6/libexec/rtld-elf/alpha/reloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright 1996, 1997, 1998, 1999 John D. Polstra.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  17  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  18  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  19  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  20  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  21  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  22  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  23  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  *
  25  * $FreeBSD$
  26  */
  27
  28 /*
  29  * Dynamic linker for ELF.
  30  *
  31  * John Polstra <jdp@polstra.com>.
  32  */
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/mman.h>
  36
  37 #include <dlfcn.h>
  38 #include <err.h>
  39 #include <errno.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <stdarg.h>
  42 #include <stdio.h>
  43 #include <stdlib.h>
  44 #include <string.h>
  45 #include <unistd.h>
  46
  47 #include "debug.h"
  48 #include "rtld.h"
  49
  50 extern Elf_Dyn _GOT_END_;
  51
  52 /*
  53  * Macros for loading/storing unaligned 64-bit values.  These are
  54  * needed because relocations can point to unaligned data.  This
  55  * occurs in the DWARF2 exception frame tables generated by the
  56  * compiler, for instance.
  57  *
  58  * We don't use these when relocating jump slots and GOT entries,
  59  * since they are guaranteed to be aligned.
  60  */
  61
  62 struct ualong {
  63         Elf_Addr x __attribute__((packed));
  64 };
  65
  66 #define load64(p)       (((struct ualong *)(p))->x)
  67 #define store64(p,v)    (((struct ualong *)(p))->x = (v))
  68
  69 /* Relocate a non-PLT object with addend. */
  70 static int
  71 reloc_non_plt_obj(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
  72         SymCache *cache)
  73 {
  74         Elf_Addr *where = (Elf_Addr *) (obj->relocbase + rela->r_offset);
  75
  76         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
  77
  78                 case R_ALPHA_NONE:
  79                         break;
  80
  81                 case R_ALPHA_REFQUAD: {
  82                         const Elf_Sym *def;
  83                         const Obj_Entry *defobj;
  84
  85                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
  86                             &defobj, false, cache);
  87                         if (def == NULL)
  88                                 return -1;
  89                         store64(where,
  90                             (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value) +
  91                             load64(where) + rela->r_addend);
  92                 }
  93                 break;
  94
  95                 case R_ALPHA_GLOB_DAT: {
  96                         const Elf_Sym *def;
  97                         const Obj_Entry *defobj;
  98                         Elf_Addr val;
  99
 100                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 101                             &defobj, false, cache);
 102                         if (def == NULL)
 103                                 return -1;
 104                         val = (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value +
 105                             rela->r_addend);
 106                         if (load64(where) != val)
 107                                 store64(where, val);
 108                 }
 109                 break;
 110
 111                 case R_ALPHA_RELATIVE: {
 112                         if (obj != obj_rtld ||
 113                             (caddr_t)where < (caddr_t)_GLOBAL_OFFSET_TABLE_ ||
 114                             (caddr_t)where >= (caddr_t)&_GOT_END_)
 115                                 store64(where,
 116                                     load64(where) + (Elf_Addr) obj->relocbase);
 117                 }
 118                 break;
 119
 120                 case R_ALPHA_COPY: {
 121                         /*
 122                          * These are deferred until all other relocations
 123                          * have been done.  All we do here is make sure
 124                          * that the COPY relocation is not in a shared
 125                          * library.  They are allowed only in executable
 126                          * files.
 127                         */
 128                         if (!obj->mainprog) {
 129                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 130                                     " relocation in shared library",
 131                                     obj->path);
 132                                 return -1;
 133                         }
 134                 }
 135                 break;
 136
 137                 default:
 138                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 139                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 140                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 141                         return -1;
 142         }
 143         return(0);
 144 }
 145
 146 /* Process the non-PLT relocations. */
 147 int
 148 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld)
 149 {
 150         const Elf_Rel *rellim;
 151         const Elf_Rel *rel;
 152         const Elf_Rela *relalim;
 153         const Elf_Rela *rela;
 154         SymCache *cache;
 155         int bytes = obj->nchains * sizeof(SymCache);
 156         int r = -1;
 157
 158         /*
 159          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 160          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 161          */
 162         cache = mmap(NULL, bytes, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANON, -1, 0);
 163         if (cache == MAP_FAILED)
 164             cache = NULL;
 165
 166         /* Perform relocations without addend if there are any: */
 167         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) obj->rel + obj->relsize);
 168         for (rel = obj->rel;  obj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 169                 Elf_Rela locrela;
 170
 171                 locrela.r_info = rel->r_info;
 172                 locrela.r_offset = rel->r_offset;
 173                 locrela.r_addend = 0;
 174                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, &locrela, cache))
 175                         goto done;
 176         }
 177
 178         /* Perform relocations with addend if there are any: */
 179         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) obj->rela + obj->relasize);
 180         for (rela = obj->rela;  obj->rela != NULL && rela < relalim;  rela++) {
 181                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, rela, cache))
 182                         goto done;
 183         }
 184         r = 0;
 185 done:
 186         if (cache)
 187             munmap(cache, bytes);
 188         return(r);
 189 }
 190
 191 /* Process the PLT relocations. */
 192 int
 193 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 194 {
 195     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 196     if (obj->pltrelsize != 0) {
 197         const Elf_Rel *rellim;
 198         const Elf_Rel *rel;
 199
 200         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 201         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 202             Elf_Addr *where;
 203
 204             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 205
 206             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 207             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 208             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 209         }
 210     } else {
 211         const Elf_Rela *relalim;
 212         const Elf_Rela *rela;
 213
 214         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 215         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 216             Elf_Addr *where;
 217
 218             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 219
 220             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 221             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 222             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 223         }
 224     }
 225     return 0;
 226 }
 227
 228 /* Relocate the jump slots in an object. */
 229 int
 230 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj)
 231 {
 232     if (obj->jmpslots_done)
 233         return 0;
 234     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 235     if (obj->pltrelsize != 0) {
 236         const Elf_Rel *rellim;
 237         const Elf_Rel *rel;
 238
 239         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 240         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 241             Elf_Addr *where;
 242             const Elf_Sym *def;
 243             const Obj_Entry *defobj;
 244
 245             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 246             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 247             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj, true,
 248                 NULL);
 249             if (def == NULL)
 250                 return -1;
 251             reloc_jmpslot(where,
 252               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value),
 253               defobj, obj, rel);
 254         }
 255     } else {
 256         const Elf_Rela *relalim;
 257         const Elf_Rela *rela;
 258
 259         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 260         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 261             Elf_Addr *where;
 262             const Elf_Sym *def;
 263             const Obj_Entry *defobj;
 264
 265             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 266             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 267             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj, true,
 268                 NULL);
 269             if (def == NULL)
 270                 return -1;
 271             reloc_jmpslot(where,
 272               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value),
 273               defobj, obj, (Elf_Rel *)rela);
 274         }
 275     }
 276     obj->jmpslots_done = true;
 277     return 0;
 278 }
 279
 280 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 281 Elf_Addr
 282 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target, const Obj_Entry *obj,
 283               const Obj_Entry *refobj, const Elf_Rel *rel)
 284 {
 285     Elf_Addr stubaddr;
 286
 287     dbg(" reloc_jmpslot: where=%p, target=%p", (void *)where, (void *)target);
 288     stubaddr = *where;
 289     if (stubaddr != target) {
 290         int64_t delta;
 291         u_int32_t inst[3];
 292         int instct;
 293         Elf_Addr pc;
 294         int64_t idisp;
 295         u_int32_t *stubptr;
 296
 297         /* Point this GOT entry directly at the target. */
 298         *where = target;
 299
 300         /*
 301          * There may be multiple GOT tables, each with an entry
 302          * pointing to the stub in the PLT.  But we can only find and
 303          * fix up the first GOT entry.  So we must rewrite the stub as
 304          * well, to perform a call to the target if it is executed.
 305          *
 306          * When the stub gets control, register pv ($27) contains its
 307          * address.  We adjust its value so that it points to the
 308          * target, and then jump indirect through it.
 309          *
 310          * Each PLT entry has room for 3 instructions.  If the
 311          * adjustment amount fits in a signed 32-bit integer, we can
 312          * simply add it to register pv.  Otherwise we must load the
 313          * GOT entry itself into the pv register.
 314          */
 315         delta = target - stubaddr;
 316         dbg("  stubaddr=%p, where-stubaddr=%ld, delta=%ld", (void *)stubaddr,
 317           (long)where - (long)stubaddr, (long)delta);
 318         instct = 0;
 319         if ((int32_t)delta == delta) {
 320             /*
 321              * We can adjust pv with a LDA, LDAH sequence.
 322              *
 323              * First build an LDA instruction to adjust the low 16 bits.
 324              */
 325             inst[instct++] = 0x08 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 326               (delta & 0xffff);
 327             dbg("  LDA  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 328             /*
 329              * Adjust the delta to account for the effects of the LDA,
 330              * including sign-extension.
 331              */
 332             delta -= (int16_t)delta;
 333             if (delta != 0) {
 334                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 335                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 336                   (delta >> 16 & 0xffff);
 337                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(delta >> 16));
 338             }
 339         } else {
 340             int64_t dhigh;
 341
 342             /* We must load the GOT entry from memory. */
 343             delta = (Elf_Addr)where - stubaddr;
 344             /*
 345              * If the GOT entry is too far away from the PLT entry,
 346              * then punt. This PLT entry will have to be looked up
 347              * manually for all GOT entries except the first one.
 348              * The program will still run, albeit very slowly.  It's
 349              * extremely unlikely that this case could ever arise in
 350              * practice, but we might as well handle it correctly if
 351              * it does.
 352              */
 353             if ((int32_t)delta != delta) {
 354                 dbg("  PLT stub too far from GOT to relocate");
 355                 return target;
 356             }
 357             dhigh = delta - (int16_t)delta;
 358             if (dhigh != 0) {
 359                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 360                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 361                   (dhigh >> 16 & 0xffff);
 362                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(dhigh >> 16));
 363             }
 364             /* Build an LDQ to load the GOT entry. */
 365             inst[instct++] = 0x29 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 366               (delta & 0xffff);
 367             dbg("  LDQ  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 368         }
 369
 370         /*
 371          * Build a JMP or BR instruction to jump to the target.  If
 372          * the instruction displacement fits in a sign-extended 21-bit
 373          * field, we can use the more efficient BR instruction.
 374          * Otherwise we have to jump indirect through the pv register.
 375          */
 376         pc = stubaddr + 4 * (instct + 1);
 377         idisp = (int64_t)(target - pc) >> 2;
 378         if (-0x100000 <= idisp && idisp < 0x100000) {
 379             inst[instct++] = 0x30 << 26 | 31 << 21 | (idisp & 0x1fffff);
 380             dbg("  BR   $31,%p", (void *)target);
 381         } else {
 382             inst[instct++] = 0x1a << 26 | 31 << 21 | 27 << 16 |
 383               (idisp & 0x3fff);
 384             dbg("  JMP  $31,($27),%d", (int)(idisp & 0x3fff));
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Fill in the tail of the PLT entry first for reentrancy.
 389          * Until we have overwritten the first instruction (an
 390          * unconditional branch), the remaining instructions have no
 391          * effect.
 392          */
 393         stubptr = (u_int32_t *)stubaddr;
 394         while (instct > 1) {
 395             instct--;
 396             stubptr[instct] = inst[instct];
 397         }
 398         /*
 399          * Commit the tail of the instruction sequence to memory
 400          * before overwriting the first instruction.
 401          */
 402         __asm__ __volatile__("wmb" : : : "memory");
 403         stubptr[0] = inst[0];
 404     }
 405
 406     return target;
 407 }
 408
 409 /* Process an R_ALPHA_COPY relocation. */
 410 static int
 411 do_copy_relocation(Obj_Entry *dstobj, const Elf_Rela *rela)
 412 {
 413         void *dstaddr;
 414         const Elf_Sym *dstsym;
 415         const char *name;
 416         unsigned long hash;
 417         size_t size;
 418         const void *srcaddr;
 419         const Elf_Sym *srcsym;
 420         Obj_Entry *srcobj;
 421
 422         dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
 423         dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
 424         name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
 425         hash = elf_hash(name);
 426         size = dstsym->st_size;
 427
 428         for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next)
 429                 if ((srcsym = symlook_obj(name, hash, srcobj, false)) != NULL)
 430                         break;
 431
 432         if (srcobj == NULL) {
 433                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 434                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 435                 return -1;
 436         }
 437
 438         srcaddr = (const void *) (srcobj->relocbase + srcsym->st_value);
 439         memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * Process the special R_ALPHA_COPY relocations in the main program.  These
 445  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
 446  * segment.
 447  *
 448  * Returns 0 on success, -1 on failure.
 449  */
 450 int
 451 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
 452 {
 453         const Elf_Rel *rellim;
 454         const Elf_Rel *rel;
 455         const Elf_Rela *relalim;
 456         const Elf_Rela *rela;
 457
 458         assert(dstobj->mainprog);       /* COPY relocations are invalid elsewhere */
 459
 460         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) dstobj->rel + dstobj->relsize);
 461         for (rel = dstobj->rel; dstobj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 462                 if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 463                         Elf_Rela locrela;
 464
 465                         locrela.r_info = rel->r_info;
 466                         locrela.r_offset = rel->r_offset;
 467                         locrela.r_addend = 0;
 468                         if (do_copy_relocation(dstobj, &locrela))
 469                                 return -1;
 470                 }
 471         }
 472
 473         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
 474             dstobj->relasize);
 475         for (rela = dstobj->rela; dstobj->rela != NULL && rela < relalim;
 476             rela++) {
 477                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 478                         if (do_copy_relocation(dstobj, rela))
 479                                 return -1;
 480                 }
 481         }
 482
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 /* Initialize the special PLT entries. */
 487 void
 488 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 489 {
 490         u_int32_t *pltgot;
 491
 492         if (obj->pltgot != NULL &&
 493             (obj->pltrelsize != 0 || obj->pltrelasize != 0)) {
 494                 /*
 495                  * This function will be called to perform the relocation.
 496                  * Look for the ldah instruction from the old PLT format since
 497                  * that will tell us what format we are trying to relocate.
 498                  */
 499                 pltgot = (u_int32_t *) obj->pltgot;
 500                 if ((pltgot[8] & 0xffff0000) == 0x279f0000)
 501                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start_old;
 502                 else
 503                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 504                 /* Identify this shared object */
 505                 obj->pltgot[3] = (Elf_Addr) obj;
 506         }
 507 }
 508
 509 void
 510 allocate_initial_tls(Obj_Entry *list)
 511 {
 512     void *tls;
 513
 514     /*
 515      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 516      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 517      * use.
 518      */
 519     tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 520     tls = allocate_tls(list, 0, 16, 16);
 521     alpha_pal_wrunique((u_int64_t) tls);
 522 }
 523
 524 void *__tls_get_addr(tls_index* ti)
 525 {
 526     Elf_Addr** tp = (Elf_Addr**) alpha_pal_rdunique();
 527
 528     return tls_get_addr_common(tp, ti->ti_module, ti->ti_offset);
 529 }