libexec/rtld-elf/amd64/reloc.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright 1996, 1997, 1998, 1999 John D. Polstra.
   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  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  17  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  18  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  19  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  20  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  21  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  22  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  23  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  24  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  25  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26  *
  27  * $FreeBSD$
  28  */
  29
  30 /*
  31  * Dynamic linker for ELF.
  32  *
  33  * John Polstra <jdp@polstra.com>.
  34  */
  35
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/mman.h>
  38 #include <machine/sysarch.h>
  39 #include <machine/cpufunc.h>
  40
  41 #include <dlfcn.h>
  42 #include <err.h>
  43 #include <errno.h>
  44 #include <fcntl.h>
  45 #include <stdarg.h>
  46 #include <stdio.h>
  47 #include <stdlib.h>
  48 #include <string.h>
  49 #include <unistd.h>
  50
  51 #include "debug.h"
  52 #include "rtld.h"
  53 #include "rtld_tls.h"
  54
  55 /*
  56  * Process the special R_X86_64_COPY relocations in the main program.  These
  57  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
  58  * segment.
  59  *
  60  * Returns 0 on success, -1 on failure.
  61  */
  62 int
  63 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  64 {
  65     const Elf_Rela *relalim;
  66     const Elf_Rela *rela;
  67
  68     assert(dstobj->mainprog);   /* COPY relocations are invalid elsewhere */
  69
  70     relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela + dstobj->relasize);
  71     for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  72         if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_X86_64_COPY) {
  73             void *dstaddr;
  74             const Elf_Sym *dstsym;
  75             const char *name;
  76             size_t size;
  77             const void *srcaddr;
  78             const Elf_Sym *srcsym;
  79             const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  80             SymLook req;
  81             int res;
  82
  83             dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  84             dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  85             name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  86             size = dstsym->st_size;
  87             symlook_init(&req, name);
  88             req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  89             req.flags = SYMLOOK_EARLY;
  90
  91             for (srcobj = globallist_next(dstobj); srcobj != NULL;
  92               srcobj = globallist_next(srcobj)) {
  93                 res = symlook_obj(&req, srcobj);
  94                 if (res == 0) {
  95                     srcsym = req.sym_out;
  96                     defobj = req.defobj_out;
  97                     break;
  98                 }
  99             }
 100
 101             if (srcobj == NULL) {
 102                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 103                   " relocation in %s", name, dstobj->path);
 104                 return -1;
 105             }
 106
 107             srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 108             memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 109         }
 110     }
 111
 112     return 0;
 113 }
 114
 115 /* Initialize the special GOT entries. */
 116 void
 117 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 118 {
 119     if (obj->pltgot != NULL) {
 120         obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
 121         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 122     }
 123 }
 124
 125 /* Process the non-PLT relocations. */
 126 int
 127 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 128     RtldLockState *lockstate)
 129 {
 130         const Elf_Rela *relalim;
 131         const Elf_Rela *rela;
 132         SymCache *cache;
 133         const Elf_Sym *def;
 134         const Obj_Entry *defobj;
 135         Elf_Addr *where, symval;
 136         Elf32_Addr *where32;
 137         int r;
 138
 139         r = -1;
 140         /*
 141          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 142          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 143          */
 144         if (obj != obj_rtld) {
 145                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 146                 /* No need to check for NULL here */
 147         } else
 148                 cache = NULL;
 149
 150         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 151         for (rela = obj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
 152                 /*
 153                  * First, resolve symbol for relocations which
 154                  * reference symbols.
 155                  */
 156                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 157                 case R_X86_64_64:
 158                 case R_X86_64_PC32:
 159                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 160                 case R_X86_64_TPOFF64:
 161                 case R_X86_64_TPOFF32:
 162                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 163                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 164                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 165                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 166                             &defobj, flags, cache, lockstate);
 167                         if (def == NULL)
 168                                 goto done;
 169                         /*
 170                          * If symbol is IFUNC, only perform relocation
 171                          * when caller allowed it by passing
 172                          * SYMLOOK_IFUNC flag.  Skip the relocations
 173                          * otherwise.
 174                          *
 175                          * Also error out in case IFUNC relocations
 176                          * are specified for TLS, which cannot be
 177                          * usefully interpreted.
 178                          */
 179                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 180                                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 181                                 case R_X86_64_64:
 182                                 case R_X86_64_PC32:
 183                                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 184                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 185                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 186                                                 continue;
 187                                         }
 188                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 189                                             defobj, def);
 190                                         break;
 191                                 case R_X86_64_TPOFF64:
 192                                 case R_X86_64_TPOFF32:
 193                                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 194                                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 195                                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 196                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 197                                             obj->path);
 198                                         goto done;
 199                                 }
 200                         } else {
 201                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 202                                         continue;
 203                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 204                                     def->st_value;
 205                         }
 206                         break;
 207                 default:
 208                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 209                                 continue;
 210                         break;
 211                 }
 212                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 213                 where32 = (Elf32_Addr *)where;
 214
 215                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 216                 case R_X86_64_NONE:
 217                         break;
 218                 case R_X86_64_64:
 219                         *where = symval + rela->r_addend;
 220                         break;
 221                 case R_X86_64_PC32:
 222                         /*
 223                          * I don't think the dynamic linker should
 224                          * ever see this type of relocation.  But the
 225                          * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 226                          */
 227                         *where32 = (Elf32_Addr)(unsigned long)(symval +
 228                             rela->r_addend - (Elf_Addr)where);
 229                         break;
 230                 /* missing: R_X86_64_GOT32 R_X86_64_PLT32 */
 231                 case R_X86_64_COPY:
 232                         /*
 233                          * These are deferred until all other relocations have
 234                          * been done.  All we do here is make sure that the COPY
 235                          * relocation is not in a shared library.  They are
 236                          * allowed only in executable files.
 237                          */
 238                         if (!obj->mainprog) {
 239                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_X86_64_COPY "
 240                                     "relocation in shared library", obj->path);
 241                                 goto done;
 242                         }
 243                         break;
 244                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 245                         *where = symval;
 246                         break;
 247                 case R_X86_64_TPOFF64:
 248                         /*
 249                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 250                          * as we see the first relocation that
 251                          * references the TLS block. This allows us to
 252                          * support (small amounts of) static TLS in
 253                          * dynamically loaded modules. If we run out
 254                          * of space, we generate an error.
 255                          */
 256                         if (!defobj->tls_done) {
 257                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 258                                         _rtld_error("%s: No space available "
 259                                             "for static Thread Local Storage",
 260                                             obj->path);
 261                                         goto done;
 262                                 }
 263                         }
 264                         *where = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset +
 265                             rela->r_addend);
 266                         break;
 267                 case R_X86_64_TPOFF32:
 268                         /*
 269                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 270                          * as we see the first relocation that
 271                          * references the TLS block. This allows us to
 272                          * support (small amounts of) static TLS in
 273                          * dynamically loaded modules. If we run out
 274                          * of space, we generate an error.
 275                          */
 276                         if (!defobj->tls_done) {
 277                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 278                                         _rtld_error("%s: No space available "
 279                                             "for static Thread Local Storage",
 280                                             obj->path);
 281                                         goto done;
 282                                 }
 283                         }
 284                         *where32 = (Elf32_Addr)(def->st_value -
 285                             defobj->tlsoffset + rela->r_addend);
 286                         break;
 287                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 288                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 289                         break;
 290                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 291                         *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend);
 292                         break;
 293                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 294                         *where32 += (Elf32_Addr)(def->st_value +
 295                             rela->r_addend);
 296                         break;
 297                 case R_X86_64_RELATIVE:
 298                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 299                         break;
 300                 /*
 301                  * missing:
 302                  * R_X86_64_GOTPCREL, R_X86_64_32, R_X86_64_32S, R_X86_64_16,
 303                  * R_X86_64_PC16, R_X86_64_8, R_X86_64_PC8
 304                  */
 305                 default:
 306                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 307                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 308                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 309                         goto done;
 310                 }
 311         }
 312         r = 0;
 313 done:
 314         free(cache);
 315         return (r);
 316 }
 317
 318 /* Process the PLT relocations. */
 319 int
 320 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 321 {
 322     const Elf_Rela *relalim;
 323     const Elf_Rela *rela;
 324
 325     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 326     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 327         Elf_Addr *where;
 328
 329         switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 330         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 331           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 332           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 333           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 334           break;
 335
 336         case R_X86_64_IRELATIVE:
 337           obj->irelative = true;
 338           break;
 339
 340         default:
 341           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 342             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 343           return (-1);
 344         }
 345     }
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 /* Relocate the jump slots in an object. */
 350 int
 351 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 352 {
 353     const Elf_Rela *relalim;
 354     const Elf_Rela *rela;
 355
 356     if (obj->jmpslots_done)
 357         return 0;
 358     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 359     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 360         Elf_Addr *where, target;
 361         const Elf_Sym *def;
 362         const Obj_Entry *defobj;
 363
 364         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 365         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 366           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 367           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 368                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 369           if (def == NULL)
 370               return (-1);
 371           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 372               obj->gnu_ifunc = true;
 373               continue;
 374           }
 375           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value + rela->r_addend);
 376           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 377           break;
 378
 379         case R_X86_64_IRELATIVE:
 380           break;
 381
 382         default:
 383           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 384             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 385           return (-1);
 386         }
 387     }
 388     obj->jmpslots_done = true;
 389     return 0;
 390 }
 391
 392 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 393 Elf_Addr
 394 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target,
 395     const struct Struct_Obj_Entry *obj, const struct Struct_Obj_Entry *refobj,
 396     const Elf_Rel *rel)
 397 {
 398 #ifdef dbg
 399         dbg("reloc_jmpslot: *%p = %p", where, (void *)target);
 400 #endif
 401         if (!ld_bind_not)
 402                 *where = target;
 403         return (target);
 404 }
 405
 406 int
 407 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 408 {
 409     const Elf_Rela *relalim;
 410     const Elf_Rela *rela;
 411
 412     if (!obj->irelative)
 413         return (0);
 414     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 415     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 416         Elf_Addr *where, target, *ptr;
 417
 418         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 419         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 420           break;
 421
 422         case R_X86_64_IRELATIVE:
 423           ptr = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 424           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 425           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 426           target = call_ifunc_resolver(ptr);
 427           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 428           *where = target;
 429           break;
 430         }
 431     }
 432     obj->irelative = false;
 433     return (0);
 434 }
 435
 436 int
 437 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 438 {
 439     const Elf_Rela *relalim;
 440     const Elf_Rela *rela;
 441
 442     if (!obj->gnu_ifunc)
 443         return (0);
 444     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 445     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 446         Elf_Addr *where, target;
 447         const Elf_Sym *def;
 448         const Obj_Entry *defobj;
 449
 450         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 451         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 452           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 453           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 454                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 455           if (def == NULL)
 456               return (-1);
 457           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 458               continue;
 459           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 460           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 461           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 462           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 463           break;
 464         }
 465     }
 466     obj->gnu_ifunc = false;
 467     return (0);
 468 }
 469
 470 uint32_t cpu_feature, cpu_feature2, cpu_stdext_feature, cpu_stdext_feature2;
 471
 472 void
 473 ifunc_init(Elf_Auxinfo aux_info[__min_size(AT_COUNT)] __unused)
 474 {
 475         u_int p[4], cpu_high;
 476
 477         do_cpuid(1, p);
 478         cpu_feature = p[3];
 479         cpu_feature2 = p[2];
 480         do_cpuid(0, p);
 481         cpu_high = p[0];
 482         if (cpu_high >= 7) {
 483                 cpuid_count(7, 0, p);
 484                 cpu_stdext_feature = p[1];
 485                 cpu_stdext_feature2 = p[2];
 486         }
 487 }
 488
 489 void
 490 pre_init(void)
 491 {
 492
 493 }
 494
 495 void
 496 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 497 {
 498     /*
 499      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 500      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 501      * use.
 502      */
 503     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 504     amd64_set_fsbase(allocate_tls(objs, 0,
 505                                   3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr)));
 506 }
 507
 508 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 509 {
 510     Elf_Addr** segbase;
 511
 512     __asm __volatile("movq %%fs:0, %0" : "=r" (segbase));
 513
 514     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 515 }