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                 default:
 267                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 268                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 269                             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 270                         goto done;
 271                 }
 272         }
 273         r = 0;
 274 done:
 275         free(cache);
 276         return (r);
 277 }
 278
 279 /* Process the PLT relocations. */
 280 int
 281 reloc_plt(Obj_Entry *obj, int flags __unused, RtldLockState *lockstate __unused)
 282 {
 283     const Elf_Rel *rellim;
 284     const Elf_Rel *rel;
 285
 286     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 287     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 288         Elf_Addr *where/*, val*/;
 289
 290         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 291         case R_386_JMP_SLOT:
 292           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 293           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 294           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 295           break;
 296
 297         case R_386_IRELATIVE:
 298           obj->irelative = true;
 299           break;
 300
 301         default:
 302           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 303             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 304           return (-1);
 305         }
 306     }
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 /* Relocate the jump slots in an object. */
 311 int
 312 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 313 {
 314     const Elf_Rel *rellim;
 315     const Elf_Rel *rel;
 316
 317     if (obj->jmpslots_done)
 318         return 0;
 319     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 320     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 321         Elf_Addr *where, target;
 322         const Elf_Sym *def;
 323         const Obj_Entry *defobj;
 324
 325         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 326         case R_386_JMP_SLOT:
 327           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 328           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 329                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 330           if (def == NULL)
 331               return (-1);
 332           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 333               obj->gnu_ifunc = true;
 334               continue;
 335           }
 336           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 337           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 338           break;
 339
 340         case R_386_IRELATIVE:
 341           break;
 342
 343         default:
 344           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 345             ELF_R_TYPE(rel->r_info));
 346           return (-1);
 347         }
 348     }
 349
 350     obj->jmpslots_done = true;
 351     return 0;
 352 }
 353
 354 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 355 Elf_Addr
 356 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target,
 357     const Obj_Entry *obj __unused, const Obj_Entry *refobj __unused,
 358     const Elf_Rel *rel __unused)
 359 {
 360 #ifdef dbg
 361         dbg("reloc_jmpslot: *%p = %p", where, (void *)target);
 362 #endif
 363         if (!ld_bind_not)
 364                 *where = target;
 365         return (target);
 366 }
 367
 368 int
 369 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 370 {
 371     const Elf_Rel *rellim;
 372     const Elf_Rel *rel;
 373     Elf_Addr *where, target;
 374
 375     if (!obj->irelative)
 376         return (0);
 377     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 378     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 379         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 380         case R_386_IRELATIVE:
 381           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 382           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 383           target = call_ifunc_resolver(obj->relocbase + *where);
 384           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 385           *where = target;
 386           break;
 387         }
 388     }
 389     obj->irelative = false;
 390     return (0);
 391 }
 392
 393 int
 394 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 395 {
 396     const Elf_Rel *rellim;
 397     const Elf_Rel *rel;
 398
 399     if (!obj->gnu_ifunc)
 400         return (0);
 401     rellim = (const Elf_Rel *)((const char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 402     for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 403         Elf_Addr *where, target;
 404         const Elf_Sym *def;
 405         const Obj_Entry *defobj;
 406
 407         switch (ELF_R_TYPE(rel->r_info)) {
 408         case R_386_JMP_SLOT:
 409           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 410           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj,
 411                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 412           if (def == NULL)
 413               return (-1);
 414           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 415               continue;
 416           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 417           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 418           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 419           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, rel);
 420           break;
 421         }
 422     }
 423
 424     obj->gnu_ifunc = false;
 425     return (0);
 426 }
 427
 428 uint32_t cpu_feature, cpu_feature2, cpu_stdext_feature, cpu_stdext_feature2;
 429
 430 static void
 431 rtld_cpuid_count(int idx, int cnt, u_int *p)
 432 {
 433
 434         __asm __volatile(
 435             "   pushl   %%ebx\n"
 436             "   cpuid\n"
 437             "   movl    %%ebx,%1\n"
 438             "   popl    %%ebx\n"
 439             : "=a" (p[0]), "=r" (p[1]), "=c" (p[2]), "=d" (p[3])
 440             :  "0" (idx), "2" (cnt));
 441 }
 442
 443 void
 444 ifunc_init(Elf_Auxinfo aux_info[__min_size(AT_COUNT)] __unused)
 445 {
 446         u_int p[4], cpu_high;
 447         int cpuid_supported;
 448
 449         __asm __volatile(
 450             "   pushfl\n"
 451             "   popl    %%eax\n"
 452             "   movl    %%eax,%%ecx\n"
 453             "   xorl    $0x200000,%%eax\n"
 454             "   pushl   %%eax\n"
 455             "   popfl\n"
 456             "   pushfl\n"
 457             "   popl    %%eax\n"
 458             "   xorl    %%eax,%%ecx\n"
 459             "   je      1f\n"
 460             "   movl    $1,%0\n"
 461             "   jmp     2f\n"
 462             "1: movl    $0,%0\n"
 463             "2:\n"
 464             : "=r" (cpuid_supported) : : "eax", "ecx");
 465         if (!cpuid_supported)
 466                 return;
 467
 468         rtld_cpuid_count(1, 0, p);
 469         cpu_feature = p[3];
 470         cpu_feature2 = p[2];
 471         rtld_cpuid_count(0, 0, p);
 472         cpu_high = p[0];
 473         if (cpu_high >= 7) {
 474                 rtld_cpuid_count(7, 0, p);
 475                 cpu_stdext_feature = p[1];
 476                 cpu_stdext_feature2 = p[2];
 477         }
 478 }
 479
 480 void
 481 pre_init(void)
 482 {
 483
 484 }
 485
 486 void
 487 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 488 {
 489     void* tls;
 490
 491     /*
 492      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 493      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 494      * use.
 495      */
 496     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 497     tls = allocate_tls(objs, NULL, 3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr));
 498     i386_set_gsbase(tls);
 499 }
 500
 501 /* GNU ABI */
 502 __attribute__((__regparm__(1)))
 503 void *___tls_get_addr(tls_index *ti)
 504 {
 505     Elf_Addr** segbase;
 506
 507     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 508
 509     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 510 }
 511
 512 /* Sun ABI */
 513 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 514 {
 515     Elf_Addr** segbase;
 516
 517     __asm __volatile("movl %%gs:0, %0" : "=r" (segbase));
 518
 519     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 520 }