libexec/rtld-elf/aarch64/reloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2014-2015 The FreeBSD Foundation
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Portions of this software were developed by Andrew Turner
   6  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #include <sys/cdefs.h>
  31 __FBSDID("$FreeBSD$");
  32
  33 #include <sys/types.h>
  34
  35 #include <stdlib.h>
  36
  37 #include "debug.h"
  38 #include "rtld.h"
  39 #include "rtld_printf.h"
  40
  41 /*
  42  * It is possible for the compiler to emit relocations for unaligned data.
  43  * We handle this situation with these inlines.
  44  */
  45 #define RELOC_ALIGNED_P(x) \
  46         (((uintptr_t)(x) & (sizeof(void *) - 1)) == 0)
  47
  48 /*
  49  * This is not the correct prototype, but we only need it for
  50  * a function pointer to a simple asm function.
  51  */
  52 void *_rtld_tlsdesc(void *);
  53 void *_rtld_tlsdesc_dynamic(void *);
  54
  55 void _exit(int);
  56
  57 void
  58 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
  59 {
  60
  61         if (obj->pltgot != NULL) {
  62                 obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
  63                 obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
  64         }
  65 }
  66
  67 int
  68 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  69 {
  70         const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  71         const Elf_Rela *relalim;
  72         const Elf_Rela *rela;
  73         const Elf_Sym *srcsym;
  74         const Elf_Sym *dstsym;
  75         const void *srcaddr;
  76         const char *name;
  77         void *dstaddr;
  78         SymLook req;
  79         size_t size;
  80         int res;
  81
  82         /*
  83          * COPY relocs are invalid outside of the main program
  84          */
  85         assert(dstobj->mainprog);
  86
  87         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)dstobj->rela +
  88             dstobj->relasize);
  89         for (rela = dstobj->rela; rela < relalim; rela++) {
  90                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) != R_AARCH64_COPY)
  91                         continue;
  92
  93                 dstaddr = (void *)(dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  94                 dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  95                 name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  96                 size = dstsym->st_size;
  97
  98                 symlook_init(&req, name);
  99                 req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
 100                 req.flags = SYMLOOK_EARLY;
 101
 102                 for (srcobj = dstobj->next; srcobj != NULL;
 103                      srcobj = srcobj->next) {
 104                         res = symlook_obj(&req, srcobj);
 105                         if (res == 0) {
 106                                 srcsym = req.sym_out;
 107                                 defobj = req.defobj_out;
 108                                 break;
 109                         }
 110                 }
 111                 if (srcobj == NULL) {
 112                         _rtld_error(
 113 "Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY relocation in %s",
 114                             name, dstobj->path);
 115                         return (-1);
 116                 }
 117
 118                 srcaddr = (const void *)(defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 119                 memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 120         }
 121
 122         return (0);
 123 }
 124
 125 struct tls_data {
 126         int64_t index;
 127         Obj_Entry *obj;
 128         const Elf_Rela *rela;
 129 };
 130
 131 static struct tls_data *
 132 reloc_tlsdesc_alloc(Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela)
 133 {
 134         struct tls_data *tlsdesc;
 135
 136         tlsdesc = xmalloc(sizeof(struct tls_data));
 137         tlsdesc->index = -1;
 138         tlsdesc->obj = obj;
 139         tlsdesc->rela = rela;
 140
 141         return (tlsdesc);
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Look up the symbol to find its tls index
 146  */
 147 static int64_t
 148 rtld_tlsdesc_handle_locked(struct tls_data *tlsdesc, int flags,
 149     RtldLockState *lockstate)
 150 {
 151         const Elf_Rela *rela;
 152         const Elf_Sym *def;
 153         const Obj_Entry *defobj;
 154         Obj_Entry *obj;
 155
 156         rela = tlsdesc->rela;
 157         obj = tlsdesc->obj;
 158
 159         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj, flags, NULL,
 160             lockstate);
 161         if (def == NULL)
 162                 rtld_die();
 163
 164         tlsdesc->index = defobj->tlsoffset + def->st_value + rela->r_addend;
 165
 166         return (tlsdesc->index);
 167 }
 168
 169 int64_t
 170 rtld_tlsdesc_handle(struct tls_data *tlsdesc, int flags)
 171 {
 172         RtldLockState lockstate;
 173
 174         /* We have already found the index, return it */
 175         if (tlsdesc->index >= 0)
 176                 return (tlsdesc->index);
 177
 178         wlock_acquire(rtld_bind_lock, &lockstate);
 179         /* tlsdesc->index may have been set by another thread */
 180         if (tlsdesc->index == -1)
 181                 rtld_tlsdesc_handle_locked(tlsdesc, flags, &lockstate);
 182         lock_release(rtld_bind_lock, &lockstate);
 183
 184         return (tlsdesc->index);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * Process the PLT relocations.
 189  */
 190 int
 191 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 192 {
 193         const Elf_Rela *relalim;
 194         const Elf_Rela *rela;
 195
 196         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 197         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 198                 Elf_Addr *where;
 199
 200                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 201
 202                 switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 203                 case R_AARCH64_JUMP_SLOT:
 204                         *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 205                         break;
 206                 case R_AARCH64_TLSDESC:
 207                         if (ELF_R_SYM(rela->r_info) == 0) {
 208                                 where[0] = (Elf_Addr)_rtld_tlsdesc;
 209                                 where[1] = obj->tlsoffset + rela->r_addend;
 210                         } else {
 211                                 where[0] = (Elf_Addr)_rtld_tlsdesc_dynamic;
 212                                 where[1] = (Elf_Addr)reloc_tlsdesc_alloc(obj,
 213                                     rela);
 214                         }
 215                         break;
 216                 default:
 217                         _rtld_error("Unknown relocation type %u in PLT",
 218                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 219                         return (-1);
 220                 }
 221         }
 222
 223         return (0);
 224 }
 225
 226 /*
 227  * LD_BIND_NOW was set - force relocation for all jump slots
 228  */
 229 int
 230 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 231 {
 232         const Obj_Entry *defobj;
 233         const Elf_Rela *relalim;
 234         const Elf_Rela *rela;
 235         const Elf_Sym *def;
 236         struct tls_data *tlsdesc;
 237
 238         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 239         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 240                 Elf_Addr *where;
 241
 242                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 243                 switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 244                 case R_AARCH64_JUMP_SLOT:
 245                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 246                             &defobj, SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 247                         if (def == NULL) {
 248                                 dbg("reloc_jmpslots: sym not found");
 249                                 return (-1);
 250                         }
 251
 252                         *where = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 253                         break;
 254                 case R_AARCH64_TLSDESC:
 255                         if (ELF_R_SYM(rela->r_info) != 0) {
 256                                 tlsdesc = (struct tls_data *)where[1];
 257                                 if (tlsdesc->index == -1)
 258                                         rtld_tlsdesc_handle_locked(tlsdesc,
 259                                             SYMLOOK_IN_PLT | flags, lockstate);
 260                         }
 261                         break;
 262                 default:
 263                         _rtld_error("Unknown relocation type %x in jmpslot",
 264                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 265                         return (-1);
 266                 }
 267         }
 268
 269         return (0);
 270 }
 271
 272 int
 273 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, struct Struct_RtldLockState *lockstate)
 274 {
 275
 276         /* XXX not implemented */
 277         return (0);
 278 }
 279
 280 int
 281 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags,
 282    struct Struct_RtldLockState *lockstate)
 283 {
 284
 285         /* XXX not implemented */
 286         return (0);
 287 }
 288
 289 Elf_Addr
 290 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target, const Obj_Entry *defobj,
 291     const Obj_Entry *obj, const Elf_Rel *rel)
 292 {
 293
 294         assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_AARCH64_JUMP_SLOT);
 295
 296         if (*where != target)
 297                 *where = target;
 298
 299         return target;
 300 }
 301
 302 /*
 303  * Process non-PLT relocations
 304  */
 305 int
 306 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 307     RtldLockState *lockstate)
 308 {
 309         const Obj_Entry *defobj;
 310         const Elf_Rela *relalim;
 311         const Elf_Rela *rela;
 312         const Elf_Sym *def;
 313         SymCache *cache;
 314         Elf_Addr *where;
 315         unsigned long symnum;
 316
 317         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 318                 /* XXX not implemented */
 319                 return (0);
 320
 321         /*
 322          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 323          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 324          */
 325         if (obj == obj_rtld)
 326                 cache = NULL;
 327         else
 328                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 329                 /* No need to check for NULL here */
 330
 331         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 332         for (rela = obj->rela; rela < relalim; rela++) {
 333                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 334                 symnum = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 335
 336                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 337                 case R_AARCH64_ABS64:
 338                 case R_AARCH64_GLOB_DAT:
 339                         def = find_symdef(symnum, obj, &defobj, flags, cache,
 340                             lockstate);
 341                         if (def == NULL)
 342                                 return (-1);
 343
 344                         *where = (Elf_Addr)defobj->relocbase + def->st_value +
 345                             rela->r_addend;
 346                         break;
 347                 case R_AARCH64_COPY:
 348                         /*
 349                          * These are deferred until all other relocations have
 350                          * been done. All we do here is make sure that the
 351                          * COPY relocation is not in a shared library. They
 352                          * are allowed only in executable files.
 353                          */
 354                         if (!obj->mainprog) {
 355                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_AARCH64_COPY "
 356                                     "relocation in shared library", obj->path);
 357                                 return (-1);
 358                         }
 359                         break;
 360                 case R_AARCH64_TLS_TPREL64:
 361                         def = find_symdef(symnum, obj, &defobj, flags, cache,
 362                             lockstate);
 363                         if (def == NULL)
 364                                 return (-1);
 365
 366                         /*
 367                          * We lazily allocate offsets for static TLS as we
 368                          * see the first relocation that references the
 369                          * TLS block. This allows us to support (small
 370                          * amounts of) static TLS in dynamically loaded
 371                          * modules. If we run out of space, we generate an
 372                          * error.
 373                          */
 374                         if (!defobj->tls_done) {
 375                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 376                                         _rtld_error(
 377                                             "%s: No space available for static "
 378                                             "Thread Local Storage", obj->path);
 379                                         return (-1);
 380                                 }
 381                         }
 382
 383                         *where = def->st_value + rela->r_addend +
 384                             defobj->tlsoffset;
 385                         break;
 386                 case R_AARCH64_RELATIVE:
 387                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 388                         break;
 389                 default:
 390                         rtld_printf("%s: Unhandled relocation %lu\n",
 391                             obj->path, ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 392                         return (-1);
 393                 }
 394         }
 395
 396         return (0);
 397 }
 398
 399 void
 400 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 401 {
 402         Elf_Addr **tp;
 403
 404         /*
 405         * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 406         * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 407         * use.
 408         */
 409         tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size +
 410             RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 411
 412         tp = (Elf_Addr **) allocate_tls(objs, NULL, TLS_TCB_SIZE, 16);
 413
 414         asm volatile("msr       tpidr_el0, %0" : : "r"(tp));
 415 }