libexec/rtld-elf/powerpc/reloc.c

   1 /*      $NetBSD: ppc_reloc.c,v 1.10 2001/09/10 06:09:41 mycroft Exp $   */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (C) 1998   Tsubai Masanari
   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  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  16  *    derived from this software without specific prior written permission.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  23  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  24  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  25  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  26  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  27  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  * $FreeBSD$
  30  */
  31
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/mman.h>
  34
  35 #include <errno.h>
  36 #include <stdio.h>
  37 #include <stdlib.h>
  38 #include <string.h>
  39 #include <unistd.h>
  40 #include <machine/cpu.h>
  41 #include <machine/cpufunc.h>
  42 #include <machine/md_var.h>
  43
  44 #include "debug.h"
  45 #include "rtld.h"
  46
  47 #define _ppc_ha(x) ((((u_int32_t)(x) & 0x8000) ? \
  48                         ((u_int32_t)(x) + 0x10000) : (u_int32_t)(x)) >> 16)
  49 #define _ppc_la(x) ((u_int32_t)(x) & 0xffff)
  50
  51 #define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
  52 #define max(a,b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
  53
  54 #define PLT_EXTENDED_BEGIN      (1 << 13)
  55 #define JMPTAB_BASE(N)          (18 + N*2 + ((N > PLT_EXTENDED_BEGIN) ? \
  56                                     (N - PLT_EXTENDED_BEGIN)*2 : 0))
  57
  58 /*
  59  * Process the R_PPC_COPY relocations
  60  */
  61 int
  62 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  63 {
  64         const Elf_Rela *relalim;
  65         const Elf_Rela *rela;
  66
  67         /*
  68          * COPY relocs are invalid outside of the main program
  69          */
  70         assert(dstobj->mainprog);
  71
  72         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
  73             dstobj->relasize);
  74         for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  75                 void *dstaddr;
  76                 const Elf_Sym *dstsym;
  77                 const char *name;
  78                 size_t size;
  79                 const void *srcaddr;
  80                 const Elf_Sym *srcsym = NULL;
  81                 const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  82                 SymLook req;
  83                 int res;
  84
  85                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) != R_PPC_COPY) {
  86                         continue;
  87                 }
  88
  89                 dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  90                 dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  91                 name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  92                 size = dstsym->st_size;
  93                 symlook_init(&req, name);
  94                 req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  95
  96                 for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;
  97                      srcobj = srcobj->next) {
  98                         res = symlook_obj(&req, srcobj);
  99                         if (res == 0) {
 100                                 srcsym = req.sym_out;
 101                                 defobj = req.defobj_out;
 102                                 break;
 103                         }
 104                 }
 105
 106                 if (srcobj == NULL) {
 107                         _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" "
 108                                     " referenced from COPY"
 109                                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 110                         return (-1);
 111                 }
 112
 113                 srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase+srcsym->st_value);
 114                 memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 115                 dbg("copy_reloc: src=%p,dst=%p,size=%d\n",srcaddr,dstaddr,size);
 116         }
 117
 118         return (0);
 119 }
 120
 121
 122 /*
 123  * Perform early relocation of the run-time linker image
 124  */
 125 void
 126 reloc_non_plt_self(Elf_Dyn *dynp, Elf_Addr relocbase)
 127 {
 128         const Elf_Rela *rela = 0, *relalim;
 129         Elf_Addr relasz = 0;
 130         Elf_Addr *where;
 131
 132         /*
 133          * Extract the rela/relasz values from the dynamic section
 134          */
 135         for (; dynp->d_tag != DT_NULL; dynp++) {
 136                 switch (dynp->d_tag) {
 137                 case DT_RELA:
 138                         rela = (const Elf_Rela *)(relocbase+dynp->d_un.d_ptr);
 139                         break;
 140                 case DT_RELASZ:
 141                         relasz = dynp->d_un.d_val;
 142                         break;
 143                 }
 144         }
 145
 146         /*
 147          * Relocate these values
 148          */
 149         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)rela + relasz);
 150         for (; rela < relalim; rela++) {
 151                 where = (Elf_Addr *)(relocbase + rela->r_offset);
 152                 *where = (Elf_Addr)(relocbase + rela->r_addend);
 153         }
 154 }
 155
 156
 157 /*
 158  * Relocate a non-PLT object with addend.
 159  */
 160 static int
 161 reloc_nonplt_object(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
 162     SymCache *cache, RtldLockState *lockstate)
 163 {
 164         Elf_Addr        *where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 165         const Elf_Sym   *def;
 166         const Obj_Entry *defobj;
 167         Elf_Addr         tmp;
 168
 169         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 170
 171         case R_PPC_NONE:
 172                 break;
 173
 174         case R_PPC_ADDR32:    /* word32 S + A */
 175         case R_PPC_GLOB_DAT:  /* word32 S + A */
 176                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 177                     false, cache, lockstate);
 178                 if (def == NULL) {
 179                         return (-1);
 180                 }
 181
 182                 tmp = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value +
 183                     rela->r_addend);
 184
 185                 /* Don't issue write if unnecessary; avoid COW page fault */
 186                 if (*where != tmp) {
 187                         *where = tmp;
 188                 }
 189                 break;
 190
 191         case R_PPC_RELATIVE:  /* word32 B + A */
 192                 tmp = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 193
 194                 /* As above, don't issue write unnecessarily */
 195                 if (*where != tmp) {
 196                         *where = tmp;
 197                 }
 198                 break;
 199
 200         case R_PPC_COPY:
 201                 /*
 202                  * These are deferred until all other relocations
 203                  * have been done.  All we do here is make sure
 204                  * that the COPY relocation is not in a shared
 205                  * library.  They are allowed only in executable
 206                  * files.
 207                  */
 208                 if (!obj->mainprog) {
 209                         _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 210                                     " relocation in shared library",
 211                                     obj->path);
 212                         return (-1);
 213                 }
 214                 break;
 215
 216         case R_PPC_JMP_SLOT:
 217                 /*
 218                  * These will be handled by the plt/jmpslot routines
 219                  */
 220                 break;
 221
 222         case R_PPC_DTPMOD32:
 223                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 224                     false, cache, lockstate);
 225
 226                 if (def == NULL)
 227                         return (-1);
 228
 229                 *where = (Elf_Addr) defobj->tlsindex;
 230
 231                 break;
 232
 233         case R_PPC_TPREL32:
 234                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 235                     false, cache, lockstate);
 236
 237                 if (def == NULL)
 238                         return (-1);
 239
 240                 /*
 241                  * We lazily allocate offsets for static TLS as we
 242                  * see the first relocation that references the
 243                  * TLS block. This allows us to support (small
 244                  * amounts of) static TLS in dynamically loaded
 245                  * modules. If we run out of space, we generate an
 246                  * error.
 247                  */
 248                 if (!defobj->tls_done) {
 249                         if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 250                                 _rtld_error("%s: No space available for static "
 251                                     "Thread Local Storage", obj->path);
 252                                 return (-1);
 253                         }
 254                 }
 255
 256                 *(Elf_Addr **)where = *where * sizeof(Elf_Addr)
 257                     + (Elf_Addr *)(def->st_value + rela->r_addend
 258                     + defobj->tlsoffset - TLS_TP_OFFSET);
 259
 260                 break;
 261
 262         case R_PPC_DTPREL32:
 263                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 264                     false, cache, lockstate);
 265
 266                 if (def == NULL)
 267                         return (-1);
 268
 269                 *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend
 270                     - TLS_DTV_OFFSET);
 271
 272                 break;
 273
 274         default:
 275                 _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 276                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 277                             ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 278                 return (-1);
 279         }
 280         return (0);
 281 }
 282
 283
 284 /*
 285  * Process non-PLT relocations
 286  */
 287 int
 288 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, RtldLockState *lockstate)
 289 {
 290         const Elf_Rela *relalim;
 291         const Elf_Rela *rela;
 292         SymCache *cache;
 293         int r = -1;
 294
 295         /*
 296          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 297          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 298          */
 299         if (obj != obj_rtld) {
 300                 cache = calloc(obj->nchains, sizeof(SymCache));
 301                 /* No need to check for NULL here */
 302         } else
 303                 cache = NULL;
 304
 305         /*
 306          * From the SVR4 PPC ABI:
 307          * "The PowerPC family uses only the Elf32_Rela relocation
 308          *  entries with explicit addends."
 309          */
 310         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 311         for (rela = obj->rela; rela < relalim; rela++) {
 312                 if (reloc_nonplt_object(obj_rtld, obj, rela, cache, lockstate)
 313                     < 0)
 314                         goto done;
 315         }
 316         r = 0;
 317 done:
 318         if (cache != NULL)
 319                 free(cache);
 320
 321         /* Synchronize icache for text seg in case we made any changes */
 322         __syncicache(obj->mapbase, obj->textsize);
 323
 324         return (r);
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Initialise a PLT slot to the resolving trampoline
 329  */
 330 static int
 331 reloc_plt_object(Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela)
 332 {
 333         Elf_Word *where = (Elf_Word *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 334         Elf_Addr *pltresolve, *pltlongresolve, *jmptab;
 335         Elf_Addr distance;
 336         int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 337         int reloff;
 338
 339         reloff = rela - obj->pltrela;
 340
 341         if (reloff < 0)
 342                 return (-1);
 343
 344         pltlongresolve = obj->pltgot + 5;
 345         pltresolve = pltlongresolve + 5;
 346
 347         distance = (Elf_Addr)pltresolve - (Elf_Addr)(where + 1);
 348
 349         dbg(" reloc_plt_object: where=%p,pltres=%p,reloff=%x,distance=%x",
 350             (void *)where, (void *)pltresolve, reloff, distance);
 351
 352         if (reloff < PLT_EXTENDED_BEGIN) {
 353                 /* li   r11,reloff  */
 354                 /* b    pltresolve  */
 355                 where[0] = 0x39600000 | reloff;
 356                 where[1] = 0x48000000 | (distance & 0x03fffffc);
 357         } else {
 358                 jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 359                 jmptab[reloff] = (u_int)pltlongresolve;
 360
 361                 /* lis  r11,jmptab[reloff]@ha */
 362                 /* lwzu r12,jmptab[reloff]@l(r11) */
 363                 /* mtctr r12 */
 364                 /* bctr */
 365                 where[0] = 0x3d600000 | _ppc_ha(&jmptab[reloff]);
 366                 where[1] = 0x858b0000 | _ppc_la(&jmptab[reloff]);
 367                 where[2] = 0x7d8903a6;
 368                 where[3] = 0x4e800420;
 369         }
 370
 371
 372         /*
 373          * The icache will be sync'd in init_pltgot, which is called
 374          * after all the slots have been updated
 375          */
 376
 377         return (0);
 378 }
 379
 380
 381 /*
 382  * Process the PLT relocations.
 383  */
 384 int
 385 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 386 {
 387         const Elf_Rela *relalim;
 388         const Elf_Rela *rela;
 389
 390         if (obj->pltrelasize != 0) {
 391
 392                 relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela +
 393                     obj->pltrelasize);
 394                 for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 395                         assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_PPC_JMP_SLOT);
 396
 397                         if (reloc_plt_object(obj, rela) < 0) {
 398                                 return (-1);
 399                         }
 400                 }
 401         }
 402
 403         return (0);
 404 }
 405
 406
 407 /*
 408  * LD_BIND_NOW was set - force relocation for all jump slots
 409  */
 410 int
 411 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 412 {
 413         const Obj_Entry *defobj;
 414         const Elf_Rela *relalim;
 415         const Elf_Rela *rela;
 416         const Elf_Sym *def;
 417         Elf_Addr *where;
 418         Elf_Addr target;
 419
 420         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 421         for (rela = obj->pltrela; rela < relalim; rela++) {
 422                 assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_PPC_JMP_SLOT);
 423                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 424                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 425                     true, NULL, lockstate);
 426                 if (def == NULL) {
 427                         dbg("reloc_jmpslots: sym not found");
 428                         return (-1);
 429                 }
 430
 431                 target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value);
 432
 433 #if 0
 434                 /* PG XXX */
 435                 dbg("\"%s\" in \"%s\" --> %p in \"%s\"",
 436                     defobj->strtab + def->st_name, basename(obj->path),
 437                     (void *)target, basename(defobj->path));
 438 #endif
 439
 440                 reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj,
 441                     (const Elf_Rel *) rela);
 442         }
 443
 444         obj->jmpslots_done = true;
 445
 446         return (0);
 447 }
 448
 449
 450 /*
 451  * Update the value of a PLT jump slot. Branch directly to the target if
 452  * it is within +/- 32Mb, otherwise go indirectly via the pltcall
 453  * trampoline call and jump table.
 454  */
 455 Elf_Addr
 456 reloc_jmpslot(Elf_Addr *wherep, Elf_Addr target, const Obj_Entry *defobj,
 457               const Obj_Entry *obj, const Elf_Rel *rel)
 458 {
 459         Elf_Addr offset;
 460         const Elf_Rela *rela = (const Elf_Rela *) rel;
 461
 462         dbg(" reloc_jmpslot: where=%p, target=%p",
 463             (void *)wherep, (void *)target);
 464
 465         /*
 466          * At the PLT entry pointed at by `wherep', construct
 467          * a direct transfer to the now fully resolved function
 468          * address.
 469          */
 470         offset = target - (Elf_Addr)wherep;
 471
 472         if (abs(offset) < 32*1024*1024) {     /* inside 32MB? */
 473                 /* b    value   # branch directly */
 474                 *wherep = 0x48000000 | (offset & 0x03fffffc);
 475                 __syncicache(wherep, 4);
 476         } else {
 477                 Elf_Addr *pltcall, *jmptab;
 478                 int distance;
 479                 int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 480                 int reloff = rela - obj->pltrela;
 481
 482                 if (reloff < 0)
 483                         return (-1);
 484
 485                 pltcall = obj->pltgot;
 486
 487                 dbg(" reloc_jmpslot: indir, reloff=%x, N=%x\n",
 488                     reloff, N);
 489
 490                 jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 491                 jmptab[reloff] = target;
 492                 powerpc_mb(); /* Order jmptab update before next changes */
 493
 494                 if (reloff < PLT_EXTENDED_BEGIN) {
 495                         /* for extended PLT entries, we keep the old code */
 496
 497                         distance = (Elf_Addr)pltcall - (Elf_Addr)(wherep + 1);
 498
 499                         /* li   r11,reloff */
 500                         /* b    pltcall  # use indirect pltcall routine */
 501
 502                         /* first instruction same as before */
 503                         wherep[1] = 0x48000000 | (distance & 0x03fffffc);
 504                         __syncicache(wherep, 8);
 505                 }
 506         }
 507
 508         return (target);
 509 }
 510
 511
 512 /*
 513  * Setup the plt glue routines.
 514  */
 515 #define PLTCALL_SIZE            20
 516 #define PLTLONGRESOLVE_SIZE     20
 517 #define PLTRESOLVE_SIZE         24
 518
 519 void
 520 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 521 {
 522         Elf_Word *pltcall, *pltresolve, *pltlongresolve;
 523         Elf_Word *jmptab;
 524         int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 525
 526         pltcall = obj->pltgot;
 527
 528         if (pltcall == NULL) {
 529                 return;
 530         }
 531
 532         /*
 533          * From the SVR4 PPC ABI:
 534          *
 535          * 'The first 18 words (72 bytes) of the PLT are reserved for
 536          * use by the dynamic linker.
 537          *   ...
 538          * 'If the executable or shared object requires N procedure
 539          *  linkage table entries, the link editor shall reserve 3*N
 540          *  words (12*N bytes) following the 18 reserved words. The
 541          *  first 2*N of these words are the procedure linkage table
 542          *  entries themselves. The static linker directs calls to bytes
 543          *  (72 + (i-1)*8), for i between 1 and N inclusive. The remaining
 544          *  N words (4*N bytes) are reserved for use by the dynamic linker.'
 545          */
 546
 547         /*
 548          * Copy the absolute-call assembler stub into the first part of
 549          * the reserved PLT area.
 550          */
 551         memcpy(pltcall, _rtld_powerpc_pltcall, PLTCALL_SIZE);
 552
 553         /*
 554          * Determine the address of the jumptable, which is the dyn-linker
 555          * reserved area after the call cells. Write the absolute address
 556          * of the jumptable into the absolute-call assembler code so it
 557          * can determine this address.
 558          */
 559         jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 560         pltcall[1] |= _ppc_ha(jmptab);     /* addis 11,11,jmptab@ha */
 561         pltcall[2] |= _ppc_la(jmptab);     /* lwz   11,jmptab@l(11) */
 562
 563         /*
 564          * Skip down 20 bytes into the initial reserved area and copy
 565          * in the standard resolving assembler call. Into this assembler,
 566          * insert the absolute address of the _rtld_bind_start routine
 567          * and the address of the relocation object.
 568          *
 569          * We place pltlongresolve first, so it can fix up its arguments
 570          * and then fall through to the regular PLT resolver.
 571          */
 572         pltlongresolve = obj->pltgot + 5;
 573
 574         memcpy(pltlongresolve, _rtld_powerpc_pltlongresolve,
 575             PLTLONGRESOLVE_SIZE);
 576         pltlongresolve[0] |= _ppc_ha(jmptab);   /* lis  12,jmptab@ha    */
 577         pltlongresolve[1] |= _ppc_la(jmptab);   /* addi 12,12,jmptab@l  */
 578
 579         pltresolve = pltlongresolve + PLTLONGRESOLVE_SIZE/sizeof(uint32_t);
 580         memcpy(pltresolve, _rtld_powerpc_pltresolve, PLTRESOLVE_SIZE);
 581         pltresolve[0] |= _ppc_ha(_rtld_bind_start);
 582         pltresolve[1] |= _ppc_la(_rtld_bind_start);
 583         pltresolve[3] |= _ppc_ha(obj);
 584         pltresolve[4] |= _ppc_la(obj);
 585
 586         /*
 587          * Sync the icache for the byte range represented by the
 588          * trampoline routines and call slots.
 589          */
 590         __syncicache(obj->pltgot, JMPTAB_BASE(N)*4);
 591 }
 592
 593 void
 594 allocate_initial_tls(Obj_Entry *list)
 595 {
 596         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 597         Elf_Addr **_tp;
 598
 599         /*
 600         * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 601         * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 602         * use.
 603         */
 604
 605         tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 606
 607         _tp = (Elf_Addr **) ((char *) allocate_tls(list, NULL, TLS_TCB_SIZE, 8)
 608             + TLS_TP_OFFSET + TLS_TCB_SIZE);
 609
 610         /*
 611          * XXX gcc seems to ignore 'tp = _tp;'
 612          */
 613
 614         __asm __volatile("mr %0,%1" : "=r"(tp) : "r"(_tp));
 615 }
 616
 617 void*
 618 __tls_get_addr(tls_index* ti)
 619 {
 620         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 621         char *p;
 622
 623         p = tls_get_addr_common((Elf_Addr**)((Elf_Addr)tp - TLS_TP_OFFSET
 624             - TLS_TCB_SIZE), ti->ti_module, ti->ti_offset);
 625
 626         return (p + TLS_DTV_OFFSET);
 627 }