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 *)((const char *)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         /* Appease some compilers. */
 150         symval = 0;
 151         def = NULL;
 152
 153         rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->rel + obj->relsize);
 154         for (rel = obj->rel;  rel < rellim;  rel++) {
 155                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 156                 case R_386_32:
 157                 case R_386_PC32:
 158                 case R_386_GLOB_DAT:
 159                 case R_386_TLS_TPOFF:
 160                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 161                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 162                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 163                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 164                             flags, cache, lockstate);
 165                         if (def == NULL)
 166                                 goto done;
 167                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 168                                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 169                                 case R_386_32:
 170                                 case R_386_PC32:
 171                                 case R_386_GLOB_DAT:
 172                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 173                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 174                                                 continue;
 175                                         }
 176                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 177                                             defobj, def);
 178                                         break;
 179                                 case R_386_TLS_TPOFF:
 180                                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 181                                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 182                                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 183                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 184                                             obj->path);
 185                                         goto done;
 186                                 }
 187                         } else {
 188                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 189                                         continue;
 190                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 191                                     def->st_value;
 192                         }
 193                         break;
 194                 default:
 195                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 196                                 continue;
 197                         break;
 198                 }
 199                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 200
 201                 switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 202                 case R_386_NONE:
 203                         break;
 204                 case R_386_32:
 205                         *where += symval;
 206                         break;
 207                 case R_386_PC32:
 208                     /*
 209                      * I don't think the dynamic linker should ever
 210                      * see this type of relocation.  But the
 211                      * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 212                      */
 213                     *where += symval - (Elf_Addr)where;
 214                     break;
 215                 case R_386_COPY:
 216                         /*
 217                          * These are deferred until all other
 218                          * relocations have been done.  All we do here
 219                          * is make sure that the COPY relocation is
 220                          * not in a shared library.  They are allowed
 221                          * only in executable files.
 222                          */
 223                         if (!obj->mainprog) {
 224                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_386_COPY "
 225                                     "relocation in shared library", obj->path);
 226                                 goto done;
 227                         }
 228                         break;
 229                 case R_386_GLOB_DAT:
 230                         *where = symval;
 231                         break;
 232                 case R_386_RELATIVE:
 233                         *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 234                         break;
 235                 case R_386_TLS_TPOFF:
 236                 case R_386_TLS_TPOFF32:
 237                         /*
 238                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 239                          * as we see the first relocation that
 240                          * references the TLS block. This allows us to
 241                          * support (small amounts of) static TLS in
 242                          * dynamically loaded modules. If we run out
 243                          * of space, we generate an error.
 244                          */
 245                         if (!defobj->tls_done) {
 246                                 if (!allocate_tls_offset(
 247                                     __DECONST(Obj_Entry *, defobj))) {
 248                                         _rtld_error("%s: No space available "
 249                                             "for static Thread Local Storage",
 250                                             obj->path);
 251                                         goto done;
 252                                 }
 253                         }
 254                         add = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset);
 255                         if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_386_TLS_TPOFF)
 256                                 *where += add;
 257                         else
 258                                 *where -= add;
 259                         break;
 260                 case R_386_TLS_DTPMOD32:
 261                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 262                         break;
 263                 case R_386_TLS_DTPOFF32:
 264                         *where += (Elf_Addr) def->st_value;
 265                         break;
 266                 case R_386_IRELATIVE:
 267                         obj->irelative_nonplt = true;
 268                         break;
 269                 default:
 270                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 271                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 272                             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 273                         goto done;
 274                 }
 275         }
 276         r = 0;
 277 done:
 278         free(cache);
 279         return (r);
 280 }
 281
 282 /* Process the PLT relocations. */
 283 int
 284 reloc_plt(Obj_Entry *obj, int flags __unused, RtldLockState *lockstate __unused)
 285 {
 286     const Elf_Rel *rellim;
 287     const Elf_Rel *rel;
 288
 289     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 290     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 291         Elf_Addr *where/*, val*/;
 292
 293         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 294         case R_386_JMP_SLOT:
 295           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 296           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 297           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 298           break;
 299
 300         case R_386_IRELATIVE:
 301           obj->irelative = true;
 302           break;
 303
 304         default:
 305           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 306             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 307           return (-1);
 308         }
 309     }
 310     return 0;
 311 }
 312
 313 /* Relocate the jump slots in an object. */
 314 int
 315 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 316 {
 317     const Elf_Rel *rellim;
 318     const Elf_Rel *rel;
 319
 320     if (obj->jmpslots_done)
 321         return 0;
 322     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 323     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 324         Elf_Addr *where, target;
 325         const Elf_Sym *def;
 326         const Obj_Entry *defobj;
 327
 328         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 329         case R_386_JMP_SLOT:
 330           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 331           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 332                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 333           if (def == NULL)
 334               return (-1);
 335           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 336               obj->gnu_ifunc = true;
 337               continue;
 338           }
 339           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 340           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 341           break;
 342
 343         case R_386_IRELATIVE:
 344           break;
 345
 346         default:
 347           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 348             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 349           return (-1);
 350         }
 351     }
 352
 353     obj->jmpslots_done = true;
 354     return 0;
 355 }
 356
 357 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 358 Elf_Addr
 359 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target,
 360     const Obj_Entry *obj __unused, const Obj_Entry *refobj __unused,
 361     const Elf_Rel *rel __unused)
 362 {
 363 #ifdef dbg
 364         dbg("reloc_jmpslot: *%p = %p", where, (void *)target);
 365 #endif
 366         if (!ld_bind_not)
 367                 *where = target;
 368         return (target);
 369 }
 370
 371 static void
 372 reloc_iresolve_one(Obj_Entry *obj, const Elf_Rel *rel,
 373     RtldLockState *lockstate)
 374 {
 375         Elf_Addr *where, target;
 376
 377         where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 378         lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 379         target = call_ifunc_resolver(obj->relocbase + *where);
 380         wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 381         *where = target;
 382 }
 383
 384 int
 385 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 386 {
 387         const Elf_Rel *rellim;
 388         const Elf_Rel *rel;
 389
 390         if (!obj->irelative)
 391                 return (0);
 392         obj->irelative = false;
 393         rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 394         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 395                 if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_386_IRELATIVE)
 396                         reloc_iresolve_one(obj, rel, lockstate);
 397         }
 398         return (0);
 399 }
 400
 401 int
 402 reloc_iresolve_nonplt(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 403 {
 404         const Elf_Rel *rellim;
 405         const Elf_Rel *rel;
 406
 407         if (!obj->irelative_nonplt)
 408                 return (0);
 409         obj->irelative_nonplt = false;
 410         rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->rel + obj->relsize);
 411         for (rel = obj->rel;  rel < rellim;  rel++) {
 412                 if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_386_IRELATIVE)
 413                         reloc_iresolve_one(obj, rel, lockstate);
 414         }
 415         return (0);
 416 }
 417
 418 int
 419 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 420 {
 421     const Elf_Rel *rellim;
 422     const Elf_Rel *rel;
 423
 424     if (!obj->gnu_ifunc)
 425         return (0);
 426     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 427     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 428         Elf_Addr *where, target;
 429         const Elf_Sym *def;
 430         const Obj_Entry *defobj;
 431
 432         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 433         case R_386_JMP_SLOT:
 434           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 435           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 436                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 437           if (def == NULL)
 438               return (-1);
 439           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 440               continue;
 441           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 442           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 443           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 444           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 445           break;
 446         }
 447     }
 448
 449     obj->gnu_ifunc = false;
 450     return (0);
 451 }
 452
 453 uint32_t cpu_feature, cpu_feature2, cpu_stdext_feature, cpu_stdext_feature2;
 454
 455 static void
 456 rtld_cpuid_count(int idx, int cnt, u_int *p)
 457 {
 458
 459         __asm __volatile(
 460             "   pushl   %%ebx\n"
 461             "   cpuid\n"
 462             "   movl    %%ebx,%1\n"
 463             "   popl    %%ebx\n"
 464             : "=a" (p[0]), "=r" (p[1]), "=c" (p[2]), "=d" (p[3])
 465             :  "0" (idx), "2" (cnt));
 466 }
 467
 468 void
 469 ifunc_init(Elf_Auxinfo aux_info[__min_size(AT_COUNT)] __unused)
 470 {
 471         u_int p[4], cpu_high;
 472         int cpuid_supported;
 473
 474         __asm __volatile(
 475             "   pushfl\n"
 476             "   popl    %%eax\n"
 477             "   movl    %%eax,%%ecx\n"
 478             "   xorl    $0x200000,%%eax\n"
 479             "   pushl   %%eax\n"
 480             "   popfl\n"
 481             "   pushfl\n"
 482             "   popl    %%eax\n"
 483             "   xorl    %%eax,%%ecx\n"
 484             "   je      1f\n"
 485             "   movl    $1,%0\n"
 486             "   jmp     2f\n"
 487             "1: movl    $0,%0\n"
 488             "2:\n"
 489             : "=r" (cpuid_supported) : : "eax", "ecx");
 490         if (!cpuid_supported)
 491                 return;
 492
 493         rtld_cpuid_count(1, 0, p);
 494         cpu_feature = p[3];
 495         cpu_feature2 = p[2];
 496         rtld_cpuid_count(0, 0, p);
 497         cpu_high = p[0];
 498         if (cpu_high >= 7) {
 499                 rtld_cpuid_count(7, 0, p);
 500                 cpu_stdext_feature = p[1];
 501                 cpu_stdext_feature2 = p[2];
 502         }
 503 }
 504
 505 void
 506 pre_init(void)
 507 {
 508
 509 }
 510
 511 void
 512 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 513 {
 514     void* tls;
 515
 516     /*
 517      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 518      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 519      * use.
 520      */
 521     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 522     tls = allocate_tls(objs, NULL, 3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr));
 523     i386_set_gsbase(tls);
 524 }
 525
 526 /* GNU ABI */
 527 __attribute__((__regparm__(1)))
 528 void *___tls_get_addr(tls_index *ti)
 529 {
 530     Elf_Addr** segbase;
 531
 532     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 533
 534     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 535 }
 536
 537 /* Sun ABI */
 538 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 539 {
 540     Elf_Addr** segbase;
 541
 542     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 543
 544     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 545 }
 546
 547 size_t
 548 calculate_first_tls_offset(size_t size, size_t align, size_t offset)
 549 {
 550         size_t res;
 551
 552         res = roundup(size, align);
 553         offset &= align - 1;
 554         if (offset != 0)
 555                 res += align - offset;
 556         return (res);
 557 }
 558
 559 size_t
 560 calculate_tls_offset(size_t prev_offset, size_t prev_size __unused, size_t size,
 561     size_t align, size_t offset)
 562 {
 563         size_t res;
 564
 565         res = roundup(prev_offset + size, align);
 566         offset &= align - 1;
 567         if (offset != 0)
 568                 res += align - offset;
 569         return (res);
 570 }
 571 size_t
 572 calculate_tls_end(size_t off, size_t size __unused)
 573 {
 574         return (off);
 575 }