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 = globallist_next(dstobj); srcobj != NULL;
 103                      srcobj = globallist_next(srcobj)) {
 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 static void
 188 reloc_tlsdesc(Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela, Elf_Addr *where)
 189 {
 190         if (ELF_R_SYM(rela->r_info) == 0) {
 191                 where[0] = (Elf_Addr)_rtld_tlsdesc;
 192                 where[1] = obj->tlsoffset + rela->r_addend;
 193         } else {
 194                 where[0] = (Elf_Addr)_rtld_tlsdesc_dynamic;
 195                 where[1] = (Elf_Addr)reloc_tlsdesc_alloc(obj, rela);
 196         }
 197 }
 198
 199 /*
 200  * Process the PLT relocations.
 201  */
 202 int
 203 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 204 {
 205         const Elf_Rela *relalim;
 206         const Elf_Rela *rela;
 207
 208         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 209         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 210                 Elf_Addr *where;
 211
 212                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 213
 214                 switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 215                 case R_AARCH64_JUMP_SLOT:
 216                         *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 217                         break;
 218                 case R_AARCH64_TLSDESC:
 219                         reloc_tlsdesc(obj, rela, where);
 220                         break;
 221                 default:
 222                         _rtld_error("Unknown relocation type %u in PLT",
 223                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 224                         return (-1);
 225                 }
 226         }
 227
 228         return (0);
 229 }
 230
 231 /*
 232  * LD_BIND_NOW was set - force relocation for all jump slots
 233  */
 234 int
 235 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 236 {
 237         const Obj_Entry *defobj;
 238         const Elf_Rela *relalim;
 239         const Elf_Rela *rela;
 240         const Elf_Sym *def;
 241         struct tls_data *tlsdesc;
 242
 243         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 244         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 245                 Elf_Addr *where;
 246
 247                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 248                 switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 249                 case R_AARCH64_JUMP_SLOT:
 250                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 251                             &defobj, SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 252                         if (def == NULL) {
 253                                 dbg("reloc_jmpslots: sym not found");
 254                                 return (-1);
 255                         }
 256
 257                         *where = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 258                         break;
 259                 case R_AARCH64_TLSDESC:
 260                         if (ELF_R_SYM(rela->r_info) != 0) {
 261                                 tlsdesc = (struct tls_data *)where[1];
 262                                 if (tlsdesc->index == -1)
 263                                         rtld_tlsdesc_handle_locked(tlsdesc,
 264                                             SYMLOOK_IN_PLT | flags, lockstate);
 265                         }
 266                         break;
 267                 default:
 268                         _rtld_error("Unknown relocation type %x in jmpslot",
 269                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 270                         return (-1);
 271                 }
 272         }
 273
 274         return (0);
 275 }
 276
 277 int
 278 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, struct Struct_RtldLockState *lockstate)
 279 {
 280
 281         /* XXX not implemented */
 282         return (0);
 283 }
 284
 285 int
 286 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags,
 287    struct Struct_RtldLockState *lockstate)
 288 {
 289
 290         /* XXX not implemented */
 291         return (0);
 292 }
 293
 294 Elf_Addr
 295 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target, const Obj_Entry *defobj,
 296     const Obj_Entry *obj, const Elf_Rel *rel)
 297 {
 298
 299         assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_AARCH64_JUMP_SLOT);
 300
 301         if (*where != target)
 302                 *where = target;
 303
 304         return target;
 305 }
 306
 307 void
 308 ifunc_init(Elf_Auxinfo aux_info[__min_size(AT_COUNT)] __unused)
 309 {
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Process non-PLT relocations
 314  */
 315 int
 316 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 317     RtldLockState *lockstate)
 318 {
 319         const Obj_Entry *defobj;
 320         const Elf_Rela *relalim;
 321         const Elf_Rela *rela;
 322         const Elf_Sym *def;
 323         SymCache *cache;
 324         Elf_Addr *where;
 325         unsigned long symnum;
 326
 327         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 328                 /* XXX not implemented */
 329                 return (0);
 330
 331         /*
 332          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 333          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 334          */
 335         if (obj == obj_rtld)
 336                 cache = NULL;
 337         else
 338                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 339                 /* No need to check for NULL here */
 340
 341         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 342         for (rela = obj->rela; rela < relalim; rela++) {
 343                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 344                 symnum = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 345
 346                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 347                 case R_AARCH64_ABS64:
 348                 case R_AARCH64_GLOB_DAT:
 349                         def = find_symdef(symnum, obj, &defobj, flags, cache,
 350                             lockstate);
 351                         if (def == NULL)
 352                                 return (-1);
 353
 354                         *where = (Elf_Addr)defobj->relocbase + def->st_value +
 355                             rela->r_addend;
 356                         break;
 357                 case R_AARCH64_COPY:
 358                         /*
 359                          * These are deferred until all other relocations have
 360                          * been done. All we do here is make sure that the
 361                          * COPY relocation is not in a shared library. They
 362                          * are allowed only in executable files.
 363                          */
 364                         if (!obj->mainprog) {
 365                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_AARCH64_COPY "
 366                                     "relocation in shared library", obj->path);
 367                                 return (-1);
 368                         }
 369                         break;
 370                 case R_AARCH64_TLSDESC:
 371                         reloc_tlsdesc(obj, rela, where);
 372                         break;
 373                 case R_AARCH64_TLS_TPREL64:
 374                         def = find_symdef(symnum, obj, &defobj, flags, cache,
 375                             lockstate);
 376                         if (def == NULL)
 377                                 return (-1);
 378
 379                         /*
 380                          * We lazily allocate offsets for static TLS as we
 381                          * see the first relocation that references the
 382                          * TLS block. This allows us to support (small
 383                          * amounts of) static TLS in dynamically loaded
 384                          * modules. If we run out of space, we generate an
 385                          * error.
 386                          */
 387                         if (!defobj->tls_done) {
 388                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 389                                         _rtld_error(
 390                                             "%s: No space available for static "
 391                                             "Thread Local Storage", obj->path);
 392                                         return (-1);
 393                                 }
 394                         }
 395
 396                         *where = def->st_value + rela->r_addend +
 397                             defobj->tlsoffset;
 398                         break;
 399                 case R_AARCH64_RELATIVE:
 400                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 401                         break;
 402                 default:
 403                         rtld_printf("%s: Unhandled relocation %lu\n",
 404                             obj->path, ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 405                         return (-1);
 406                 }
 407         }
 408
 409         return (0);
 410 }
 411
 412 void
 413 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 414 {
 415         Elf_Addr **tp;
 416
 417         /*
 418         * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 419         * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 420         * use.
 421         */
 422         tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size +
 423             RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 424
 425         tp = (Elf_Addr **) allocate_tls(objs, NULL, TLS_TCB_SIZE, 16);
 426
 427         asm volatile("msr       tpidr_el0, %0" : : "r"(tp));
 428 }