libexec/rtld-elf/i386/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/segments.h>
  39 #include <machine/sysarch.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_386_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_Rel *rellim;
  66     const Elf_Rel *rel;
  67
  68     assert(dstobj->mainprog);   /* COPY relocations are invalid elsewhere */
  69
  70     rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) dstobj->rel + dstobj->relsize);
  71     for (rel = dstobj->rel;  rel < rellim;  rel++) {
  72         if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_386_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 + rel->r_offset);
  84             dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rel->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(rel->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_Rel *rellim;
 131         const Elf_Rel *rel;
 132         SymCache *cache;
 133         const Elf_Sym *def;
 134         const Obj_Entry *defobj;
 135         Elf_Addr *where, symval, add;
 136         int r;
 137
 138         r = -1;
 139         /*
 140          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 141          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 142          */
 143         if (obj != obj_rtld) {
 144                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 145                 /* No need to check for NULL here */
 146         } else
 147                 cache = NULL;
 148
 149         rellim = (const Elf_Rel *)((caddr_t) obj->rel + obj->relsize);
 150         for (rel = obj->rel;  rel < rellim;  rel++) {
 151                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 152                 case R_386_32:
 153                 case R_386_PC32:
 154                 case R_386_GLOB_DAT:
 155                 case R_386_TLS_TPOFF:
 156                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 157                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 158                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 159                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 160                             flags, cache, lockstate);
 161                         if (def == NULL)
 162                                 goto done;
 163                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 164                                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 165                                 case R_386_32:
 166                                 case R_386_PC32:
 167                                 case R_386_GLOB_DAT:
 168                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 169                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 170                                                 continue;
 171                                         }
 172                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 173                                             defobj, def);
 174                                         break;
 175                                 case R_386_TLS_TPOFF:
 176                                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 177                                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 178                                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 179                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 180                                             obj->path);
 181                                         goto done;
 182                                 }
 183                         } else {
 184                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 185                                         continue;
 186                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 187                                     def->st_value;
 188                         }
 189                         break;
 190                 default:
 191                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 192                                 continue;
 193                         break;
 194                 }
 195                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 196
 197                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 198                 case R_386_NONE:
 199                         break;
 200                 case R_386_32:
 201                         *where += symval;
 202                         break;
 203                 case R_386_PC32:
 204                     /*
 205                      * I don't think the dynamic linker should ever
 206                      * see this type of relocation.  But the
 207                      * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 208                      */
 209                     *where += symval - (Elf_Addr)where;
 210                     break;
 211                 case R_386_COPY:
 212                         /*
 213                          * These are deferred until all other
 214                          * relocations have been done.  All we do here
 215                          * is make sure that the COPY relocation is
 216                          * not in a shared library.  They are allowed
 217                          * only in executable files.
 218                          */
 219                         if (!obj->mainprog) {
 220                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_386_COPY "
 221                                     "relocation in shared library", obj->path);
 222                                 goto done;
 223                         }
 224                         break;
 225                 case R_386_GLOB_DAT:
 226                         *where = symval;
 227                         break;
 228                 case R_386_RELATIVE:
 229                         *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 230                         break;
 231                 case R_386_TLS_TPOFF:
 232                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 233                         /*
 234                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 235                          * as we see the first relocation that
 236                          * references the TLS block. This allows us to
 237                          * support (small amounts of) static TLS in
 238                          * dynamically loaded modules. If we run out
 239                          * of space, we generate an error.
 240                          */
 241                         if (!defobj->tls_done) {
 242                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 243                                         _rtld_error("%s: No space available "
 244                                             "for static Thread Local Storage",
 245                                             obj->path);
 246                                         goto done;
 247                                 }
 248                         }
 249                         add = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset);
 250                         if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_386_TLS_TPOFF)
 251                                 *where += add;
 252                         else
 253                                 *where -= add;
 254                         break;
 255                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 256                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 257                         break;
 258                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 259                         *where += (Elf_Addr) def->st_value;
 260                         break;
 261                 default:
 262                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 263                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 264                             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 265                         goto done;
 266                 }
 267         }
 268         r = 0;
 269 done:
 270         free(cache);
 271         return (r);
 272 }
 273
 274 /* Process the PLT relocations. */
 275 int
 276 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 277 {
 278     const Elf_Rel *rellim;
 279     const Elf_Rel *rel;
 280
 281     rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 282     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 283         Elf_Addr *where/*, val*/;
 284
 285         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 286         case R_386_JMP_SLOT:
 287           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 288           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 289           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 290           break;
 291
 292         case R_386_IRELATIVE:
 293           obj->irelative = true;
 294           break;
 295
 296         default:
 297           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 298             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 299           return (-1);
 300         }
 301     }
 302     return 0;
 303 }
 304
 305 /* Relocate the jump slots in an object. */
 306 int
 307 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 308 {
 309     const Elf_Rel *rellim;
 310     const Elf_Rel *rel;
 311
 312     if (obj->jmpslots_done)
 313         return 0;
 314     rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 315     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 316         Elf_Addr *where, target;
 317         const Elf_Sym *def;
 318         const Obj_Entry *defobj;
 319
 320         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 321         case R_386_JMP_SLOT:
 322           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 323           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 324                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 325           if (def == NULL)
 326               return (-1);
 327           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 328               obj->gnu_ifunc = true;
 329               continue;
 330           }
 331           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 332           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 333           break;
 334
 335         case R_386_IRELATIVE:
 336           break;
 337
 338         default:
 339           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 340             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 341           return (-1);
 342         }
 343     }
 344
 345     obj->jmpslots_done = true;
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 350 Elf_Addr
 351 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target,
 352     const struct Struct_Obj_Entry *obj, const struct Struct_Obj_Entry *refobj,
 353     const Elf_Rel *rel)
 354 {
 355 #ifdef dbg
 356         dbg("reloc_jmpslot: *%p = %p", where, (void *)target);
 357 #endif
 358         if (!ld_bind_not)
 359                 *where = target;
 360         return (target);
 361 }
 362
 363 int
 364 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 365 {
 366     const Elf_Rel *rellim;
 367     const Elf_Rel *rel;
 368     Elf_Addr *where, target;
 369
 370     if (!obj->irelative)
 371         return (0);
 372     rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 373     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 374         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 375         case R_386_IRELATIVE:
 376           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 377           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 378           target = call_ifunc_resolver(obj->relocbase + *where);
 379           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 380           *where = target;
 381           break;
 382         }
 383     }
 384     obj->irelative = false;
 385     return (0);
 386 }
 387
 388 int
 389 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 390 {
 391     const Elf_Rel *rellim;
 392     const Elf_Rel *rel;
 393
 394     if (!obj->gnu_ifunc)
 395         return (0);
 396     rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 397     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 398         Elf_Addr *where, target;
 399         const Elf_Sym *def;
 400         const Obj_Entry *defobj;
 401
 402         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 403         case R_386_JMP_SLOT:
 404           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 405           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 406                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 407           if (def == NULL)
 408               return (-1);
 409           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 410               continue;
 411           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 412           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 413           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 414           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 415           break;
 416         }
 417     }
 418
 419     obj->gnu_ifunc = false;
 420     return (0);
 421 }
 422
 423 uint32_t cpu_feature, cpu_feature2, cpu_stdext_feature, cpu_stdext_feature2;
 424
 425 static void
 426 rtld_cpuid_count(int idx, int cnt, u_int *p)
 427 {
 428
 429         __asm __volatile(
 430             "   pushl   %%ebx\n"
 431             "   cpuid\n"
 432             "   movl    %%ebx,%1\n"
 433             "   popl    %%ebx\n"
 434             : "=a" (p[0]), "=r" (p[1]), "=c" (p[2]), "=d" (p[3])
 435             :  "0" (idx), "2" (cnt));
 436 }
 437
 438 void
 439 ifunc_init(Elf_Auxinfo aux_info[__min_size(AT_COUNT)] __unused)
 440 {
 441         u_int p[4], cpu_high;
 442         int cpuid_supported;
 443
 444         __asm __volatile(
 445             "   pushfl\n"
 446             "   popl    %%eax\n"
 447             "   movl    %%eax,%%ecx\n"
 448             "   xorl    $0x200000,%%eax\n"
 449             "   pushl   %%eax\n"
 450             "   popfl\n"
 451             "   pushfl\n"
 452             "   popl    %%eax\n"
 453             "   xorl    %%eax,%%ecx\n"
 454             "   je      1f\n"
 455             "   movl    $1,%0\n"
 456             "   jmp     2f\n"
 457             "1: movl    $0,%0\n"
 458             "2:\n"
 459             : "=r" (cpuid_supported) : : "eax", "ecx");
 460         if (!cpuid_supported)
 461                 return;
 462
 463         rtld_cpuid_count(1, 0, p);
 464         cpu_feature = p[3];
 465         cpu_feature2 = p[2];
 466         rtld_cpuid_count(0, 0, p);
 467         cpu_high = p[0];
 468         if (cpu_high >= 7) {
 469                 rtld_cpuid_count(7, 0, p);
 470                 cpu_stdext_feature = p[1];
 471                 cpu_stdext_feature2 = p[2];
 472         }
 473 }
 474
 475 void
 476 pre_init(void)
 477 {
 478
 479 }
 480
 481 void
 482 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 483 {
 484     void* tls;
 485
 486     /*
 487      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 488      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 489      * use.
 490      */
 491     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 492     tls = allocate_tls(objs, NULL, 3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr));
 493     i386_set_gsbase(tls);
 494 }
 495
 496 /* GNU ABI */
 497 __attribute__((__regparm__(1)))
 498 void *___tls_get_addr(tls_index *ti)
 499 {
 500     Elf_Addr** segbase;
 501
 502     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 503
 504     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 505 }
 506
 507 /* Sun ABI */
 508 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 509 {
 510     Elf_Addr** segbase;
 511
 512     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 513
 514     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 515 }