libexec/rtld-elf/rtld.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright 1996, 1997, 1998, 1999, 2000 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 #ifndef RTLD_H /* { */
  31 #define RTLD_H 1
  32
  33 #include <machine/elf.h>
  34 #include <sys/types.h>
  35 #include <sys/queue.h>
  36
  37 #include <elf-hints.h>
  38 #include <link.h>
  39 #include <stdarg.h>
  40 #include <stdbool.h>
  41 #include <setjmp.h>
  42 #include <stddef.h>
  43
  44 #include "rtld_lock.h"
  45 #include "rtld_machdep.h"
  46
  47 #define NEW(type)       ((type *) xmalloc(sizeof(type)))
  48 #define CNEW(type)      ((type *) xcalloc(1, sizeof(type)))
  49
  50 extern size_t tls_last_offset;
  51 extern size_t tls_last_size;
  52 extern size_t tls_static_space;
  53 extern Elf_Addr tls_dtv_generation;
  54 extern int tls_max_index;
  55
  56 extern int npagesizes;
  57 extern size_t *pagesizes;
  58
  59 extern int main_argc;
  60 extern char **main_argv;
  61 extern char **environ;
  62
  63 struct stat;
  64 struct Struct_Obj_Entry;
  65
  66 /* Lists of shared objects */
  67 typedef struct Struct_Objlist_Entry {
  68     STAILQ_ENTRY(Struct_Objlist_Entry) link;
  69     struct Struct_Obj_Entry *obj;
  70 } Objlist_Entry;
  71
  72 typedef STAILQ_HEAD(Struct_Objlist, Struct_Objlist_Entry) Objlist;
  73
  74 /* Types of init and fini functions */
  75 typedef void (*InitFunc)(void);
  76 typedef void (*InitArrFunc)(int, char **, char **);
  77
  78 /* Lists of shared object dependencies */
  79 typedef struct Struct_Needed_Entry {
  80     struct Struct_Needed_Entry *next;
  81     struct Struct_Obj_Entry *obj;
  82     unsigned long name;         /* Offset of name in string table */
  83 } Needed_Entry;
  84
  85 typedef struct Struct_Name_Entry {
  86     STAILQ_ENTRY(Struct_Name_Entry) link;
  87     char   name[1];
  88 } Name_Entry;
  89
  90 /* Lock object */
  91 typedef struct Struct_LockInfo {
  92     void *context;              /* Client context for creating locks */
  93     void *thelock;              /* The one big lock */
  94     /* Debugging aids. */
  95     volatile int rcount;        /* Number of readers holding lock */
  96     volatile int wcount;        /* Number of writers holding lock */
  97     /* Methods */
  98     void *(*lock_create)(void *context);
  99     void (*rlock_acquire)(void *lock);
 100     void (*wlock_acquire)(void *lock);
 101     void (*rlock_release)(void *lock);
 102     void (*wlock_release)(void *lock);
 103     void (*lock_destroy)(void *lock);
 104     void (*context_destroy)(void *context);
 105 } LockInfo;
 106
 107 typedef struct Struct_Ver_Entry {
 108         Elf_Word     hash;
 109         unsigned int flags;
 110         const char  *name;
 111         const char  *file;
 112 } Ver_Entry;
 113
 114 typedef struct Struct_Sym_Match_Result {
 115     const Elf_Sym *sym_out;
 116     const Elf_Sym *vsymp;
 117     int vcount;
 118 } Sym_Match_Result;
 119
 120 #define VER_INFO_HIDDEN 0x01
 121
 122 /*
 123  * Shared object descriptor.
 124  *
 125  * Items marked with "(%)" are dynamically allocated, and must be freed
 126  * when the structure is destroyed.
 127  *
 128  * CAUTION: It appears that the JDK port peeks into these structures.
 129  * It looks at "next" and "mapbase" at least.  Don't add new members
 130  * near the front, until this can be straightened out.
 131  */
 132 typedef struct Struct_Obj_Entry {
 133     /*
 134      * These two items have to be set right for compatibility with the
 135      * original ElfKit crt1.o.
 136      */
 137     Elf_Size magic;             /* Magic number (sanity check) */
 138     Elf_Size version;           /* Version number of struct format */
 139
 140     TAILQ_ENTRY(Struct_Obj_Entry) next;
 141     char *path;                 /* Pathname of underlying file (%) */
 142     char *origin_path;          /* Directory path of origin file */
 143     int refcount;               /* DAG references */
 144     int holdcount;              /* Count of transient references */
 145     int dl_refcount;            /* Number of times loaded by dlopen */
 146
 147     /* These items are computed by map_object() or by digest_phdr(). */
 148     caddr_t mapbase;            /* Base address of mapped region */
 149     size_t mapsize;             /* Size of mapped region in bytes */
 150     Elf_Addr vaddrbase;         /* Base address in shared object file */
 151     caddr_t relocbase;          /* Relocation constant = mapbase - vaddrbase */
 152     const Elf_Dyn *dynamic;     /* Dynamic section */
 153     caddr_t entry;              /* Entry point */
 154     const Elf_Phdr *phdr;       /* Program header if it is mapped, else NULL */
 155     size_t phsize;              /* Size of program header in bytes */
 156     const char *interp;         /* Pathname of the interpreter, if any */
 157     Elf_Word stack_flags;
 158
 159     /* TLS information */
 160     int tlsindex;               /* Index in DTV for this module */
 161     void *tlsinit;              /* Base address of TLS init block */
 162     size_t tlsinitsize;         /* Size of TLS init block for this module */
 163     size_t tlssize;             /* Size of TLS block for this module */
 164     size_t tlsoffset;           /* Offset of static TLS block for this module */
 165     size_t tlsalign;            /* Alignment of static TLS block */
 166     size_t tlspoffset;          /* p_offset of the static TLS block */
 167
 168     caddr_t relro_page;
 169     size_t relro_size;
 170
 171     /* Items from the dynamic section. */
 172     Elf_Addr *pltgot;           /* PLT or GOT, depending on architecture */
 173     const Elf_Rel *rel;         /* Relocation entries */
 174     unsigned long relsize;      /* Size in bytes of relocation info */
 175     const Elf_Rela *rela;       /* Relocation entries with addend */
 176     unsigned long relasize;     /* Size in bytes of addend relocation info */
 177     const Elf_Rel *pltrel;      /* PLT relocation entries */
 178     unsigned long pltrelsize;   /* Size in bytes of PLT relocation info */
 179     const Elf_Rela *pltrela;    /* PLT relocation entries with addend */
 180     unsigned long pltrelasize;  /* Size in bytes of PLT addend reloc info */
 181     const Elf_Sym *symtab;      /* Symbol table */
 182     const char *strtab;         /* String table */
 183     unsigned long strsize;      /* Size in bytes of string table */
 184 #ifdef __mips__
 185     Elf_Word local_gotno;       /* Number of local GOT entries */
 186     Elf_Word symtabno;          /* Number of dynamic symbols */
 187     Elf_Word gotsym;            /* First dynamic symbol in GOT */
 188     Elf_Addr *mips_pltgot;      /* Second PLT GOT */
 189 #endif
 190 #ifdef __powerpc__
 191 #ifdef __powerpc64__
 192     Elf_Addr glink;             /* GLINK PLT call stub section */
 193 #else
 194     Elf_Addr *gotptr;           /* GOT pointer (secure-plt only) */
 195 #endif
 196 #endif
 197
 198     const Elf_Verneed *verneed; /* Required versions. */
 199     Elf_Word verneednum;        /* Number of entries in verneed table */
 200     const Elf_Verdef  *verdef;  /* Provided versions. */
 201     Elf_Word verdefnum;         /* Number of entries in verdef table */
 202     const Elf_Versym *versyms;  /* Symbol versions table */
 203
 204     const Elf_Hashelt *buckets; /* Hash table buckets array */
 205     unsigned long nbuckets;     /* Number of buckets */
 206     const Elf_Hashelt *chains;  /* Hash table chain array */
 207     unsigned long nchains;      /* Number of entries in chain array */
 208
 209     Elf32_Word nbuckets_gnu;            /* Number of GNU hash buckets*/
 210     Elf32_Word symndx_gnu;              /* 1st accessible symbol on dynsym table */
 211     Elf32_Word maskwords_bm_gnu;        /* Bloom filter words - 1 (bitmask) */
 212     Elf32_Word shift2_gnu;              /* Bloom filter shift count */
 213     Elf32_Word dynsymcount;             /* Total entries in dynsym table */
 214     const Elf_Addr *bloom_gnu;          /* Bloom filter used by GNU hash func */
 215     const Elf_Hashelt *buckets_gnu;     /* GNU hash table bucket array */
 216     const Elf_Hashelt *chain_zero_gnu;  /* GNU hash table value array (Zeroed) */
 217
 218     const char *rpath;          /* Search path specified in object */
 219     const char *runpath;        /* Search path with different priority */
 220     Needed_Entry *needed;       /* Shared objects needed by this one (%) */
 221     Needed_Entry *needed_filtees;
 222     Needed_Entry *needed_aux_filtees;
 223
 224     STAILQ_HEAD(, Struct_Name_Entry) names; /* List of names for this object we
 225                                                know about. */
 226     Ver_Entry *vertab;          /* Versions required /defined by this object */
 227     int vernum;                 /* Number of entries in vertab */
 228
 229     Elf_Addr init;              /* Initialization function to call */
 230     Elf_Addr fini;              /* Termination function to call */
 231     Elf_Addr preinit_array;     /* Pre-initialization array of functions */
 232     Elf_Addr init_array;        /* Initialization array of functions */
 233     Elf_Addr fini_array;        /* Termination array of functions */
 234     int preinit_array_num;      /* Number of entries in preinit_array */
 235     int init_array_num;         /* Number of entries in init_array */
 236     int fini_array_num;         /* Number of entries in fini_array */
 237
 238     int32_t osrel;              /* OSREL note value */
 239     uint32_t fctl0;             /* FEATURE_CONTROL note desc[0] value */
 240
 241     bool mainprog : 1;          /* True if this is the main program */
 242     bool rtld : 1;              /* True if this is the dynamic linker */
 243     bool relocated : 1;         /* True if processed by relocate_objects() */
 244     bool ver_checked : 1;       /* True if processed by rtld_verify_object_versions */
 245     bool textrel : 1;           /* True if there are relocations to text seg */
 246     bool symbolic : 1;          /* True if generated with "-Bsymbolic" */
 247     bool bind_now : 1;          /* True if all relocations should be made first */
 248     bool traced : 1;            /* Already printed in ldd trace output */
 249     bool jmpslots_done : 1;     /* Already have relocated the jump slots */
 250     bool init_done : 1;         /* Already have added object to init list */
 251     bool tls_done : 1;          /* Already allocated offset for static TLS */
 252     bool phdr_alloc : 1;        /* Phdr is allocated and needs to be freed. */
 253     bool z_origin : 1;          /* Process rpath and soname tokens */
 254     bool z_nodelete : 1;        /* Do not unload the object and dependencies */
 255     bool z_noopen : 1;          /* Do not load on dlopen */
 256     bool z_loadfltr : 1;        /* Immediately load filtees */
 257     bool z_interpose : 1;       /* Interpose all objects but main */
 258     bool z_nodeflib : 1;        /* Don't search default library path */
 259     bool z_global : 1;          /* Make the object global */
 260     bool z_pie : 1;             /* Object proclaimed itself PIE executable */
 261     bool static_tls : 1;        /* Needs static TLS allocation */
 262     bool static_tls_copied : 1; /* Needs static TLS copying */
 263     bool ref_nodel : 1;         /* Refcount increased to prevent dlclose */
 264     bool init_scanned: 1;       /* Object is already on init list. */
 265     bool on_fini_list: 1;       /* Object is already on fini list. */
 266     bool dag_inited : 1;        /* Object has its DAG initialized. */
 267     bool filtees_loaded : 1;    /* Filtees loaded */
 268     bool irelative : 1;         /* Object has R_MACHDEP_IRELATIVE relocs */
 269     bool irelative_nonplt : 1;  /* Object has R_MACHDEP_IRELATIVE non-plt relocs */
 270     bool gnu_ifunc : 1;         /* Object has references to STT_GNU_IFUNC */
 271     bool non_plt_gnu_ifunc : 1; /* Object has non-plt IFUNC references */
 272     bool ifuncs_resolved : 1;   /* Object ifuncs were already resolved */
 273     bool crt_no_init : 1;       /* Object' crt does not call _init/_fini */
 274     bool valid_hash_sysv : 1;   /* A valid System V hash hash tag is available */
 275     bool valid_hash_gnu : 1;    /* A valid GNU hash tag is available */
 276     bool dlopened : 1;          /* dlopen()-ed (vs. load statically) */
 277     bool marker : 1;            /* marker on the global obj list */
 278     bool unholdfree : 1;        /* unmap upon last unhold */
 279     bool doomed : 1;            /* Object cannot be referenced */
 280
 281     struct link_map linkmap;    /* For GDB and dlinfo() */
 282     Objlist dldags;             /* Object belongs to these dlopened DAGs (%) */
 283     Objlist dagmembers;         /* DAG has these members (%) */
 284     dev_t dev;                  /* Object's filesystem's device */
 285     ino_t ino;                  /* Object's inode number */
 286     void *priv;                 /* Platform-dependent */
 287 } Obj_Entry;
 288
 289 #define RTLD_MAGIC      0xd550b87a
 290 #define RTLD_VERSION    1
 291
 292 TAILQ_HEAD(obj_entry_q, Struct_Obj_Entry);
 293
 294 #define RTLD_STATIC_TLS_EXTRA   128
 295
 296 /* Flags to be passed into symlook_ family of functions. */
 297 #define SYMLOOK_IN_PLT  0x01    /* Lookup for PLT symbol */
 298 #define SYMLOOK_DLSYM   0x02    /* Return newest versioned symbol. Used by
 299                                    dlsym. */
 300 #define SYMLOOK_EARLY   0x04    /* Symlook is done during initialization. */
 301 #define SYMLOOK_IFUNC   0x08    /* Allow IFUNC processing in
 302                                    reloc_non_plt(). */
 303
 304 /* Flags for load_object(). */
 305 #define RTLD_LO_NOLOAD  0x01    /* dlopen() specified RTLD_NOLOAD. */
 306 #define RTLD_LO_DLOPEN  0x02    /* Load_object() called from dlopen(). */
 307 #define RTLD_LO_TRACE   0x04    /* Only tracing. */
 308 #define RTLD_LO_NODELETE 0x08   /* Loaded object cannot be closed. */
 309 #define RTLD_LO_FILTEES 0x10    /* Loading filtee. */
 310 #define RTLD_LO_EARLY   0x20    /* Do not call ctors, postpone it to the
 311                                    initialization during the image start. */
 312 #define RTLD_LO_IGNSTLS 0x40    /* Do not allocate static TLS */
 313 #define RTLD_LO_DEEPBIND 0x80   /* Force symbolic for this object */
 314
 315 /*
 316  * Symbol cache entry used during relocation to avoid multiple lookups
 317  * of the same symbol.
 318  */
 319 typedef struct Struct_SymCache {
 320     const Elf_Sym *sym;         /* Symbol table entry */
 321     const Obj_Entry *obj;       /* Shared object which defines it */
 322 } SymCache;
 323
 324 /*
 325  * This structure provides a reentrant way to keep a list of objects and
 326  * check which ones have already been processed in some way.
 327  */
 328 typedef struct Struct_DoneList {
 329     const Obj_Entry **objs;             /* Array of object pointers */
 330     unsigned int num_alloc;             /* Allocated size of the array */
 331     unsigned int num_used;              /* Number of array slots used */
 332 } DoneList;
 333
 334 struct Struct_RtldLockState {
 335         int lockstate;
 336         sigjmp_buf env;
 337 };
 338
 339 struct fill_search_info_args {
 340         int request;
 341         unsigned int flags;
 342         struct dl_serinfo *serinfo;
 343         struct dl_serpath *serpath;
 344         char *strspace;
 345 };
 346
 347 /*
 348  * The pack of arguments and results for the symbol lookup functions.
 349  */
 350 typedef struct Struct_SymLook {
 351     const char *name;
 352     unsigned long hash;
 353     uint32_t hash_gnu;
 354     const Ver_Entry *ventry;
 355     int flags;
 356     const Obj_Entry *defobj_out;
 357     const Elf_Sym *sym_out;
 358     struct Struct_RtldLockState *lockstate;
 359 } SymLook;
 360
 361 void _rtld_error(const char *, ...) __printflike(1, 2) __exported;
 362 void rtld_die(void) __dead2;
 363 const char *rtld_strerror(int);
 364 Obj_Entry *map_object(int, const char *, const struct stat *);
 365 void *xcalloc(size_t, size_t);
 366 void *xmalloc(size_t);
 367 char *xstrdup(const char *);
 368 void *malloc_aligned(size_t size, size_t align, size_t offset);
 369 void free_aligned(void *ptr);
 370 extern Elf_Addr _GLOBAL_OFFSET_TABLE_[];
 371 extern Elf_Sym sym_zero;        /* For resolving undefined weak refs. */
 372 extern bool ld_bind_not;
 373 extern bool ld_fast_sigblock;
 374
 375 void dump_relocations(Obj_Entry *);
 376 void dump_obj_relocations(Obj_Entry *);
 377 void dump_Elf_Rel(Obj_Entry *, const Elf_Rel *, u_long);
 378 void dump_Elf_Rela(Obj_Entry *, const Elf_Rela *, u_long);
 379
 380 /*
 381  * Function declarations.
 382  */
 383 unsigned long elf_hash(const char *);
 384 const Elf_Sym *find_symdef(unsigned long, const Obj_Entry *,
 385   const Obj_Entry **, int, SymCache *, struct Struct_RtldLockState *);
 386 void lockdflt_init(void);
 387 void digest_notes(Obj_Entry *, Elf_Addr, Elf_Addr);
 388 Obj_Entry *globallist_curr(const Obj_Entry *obj);
 389 Obj_Entry *globallist_next(const Obj_Entry *obj);
 390 void obj_free(Obj_Entry *);
 391 Obj_Entry *obj_new(void);
 392 void _rtld_bind_start(void);
 393 void *rtld_resolve_ifunc(const Obj_Entry *obj, const Elf_Sym *def);
 394 void symlook_init(SymLook *, const char *);
 395 int symlook_obj(SymLook *, const Obj_Entry *);
 396 void *tls_get_addr_common(Elf_Addr** dtvp, int index, size_t offset);
 397 void *allocate_tls(Obj_Entry *, void *, size_t, size_t);
 398 void free_tls(void *, size_t, size_t);
 399 void *allocate_module_tls(int index);
 400 bool allocate_tls_offset(Obj_Entry *obj);
 401 void free_tls_offset(Obj_Entry *obj);
 402 const Ver_Entry *fetch_ventry(const Obj_Entry *obj, unsigned long);
 403 int convert_prot(int elfflags);
 404
 405 /*
 406  * MD function declarations.
 407  */
 408 int do_copy_relocations(Obj_Entry *);
 409 int reloc_non_plt(Obj_Entry *, Obj_Entry *, int flags,
 410     struct Struct_RtldLockState *);
 411 int reloc_plt(Obj_Entry *, int flags, struct Struct_RtldLockState *);
 412 int reloc_jmpslots(Obj_Entry *, int flags, struct Struct_RtldLockState *);
 413 int reloc_iresolve(Obj_Entry *, struct Struct_RtldLockState *);
 414 int reloc_iresolve_nonplt(Obj_Entry *, struct Struct_RtldLockState *);
 415 int reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *, int flags, struct Struct_RtldLockState *);
 416 void ifunc_init(Elf_Auxinfo[__min_size(AT_COUNT)]);
 417 void pre_init(void);
 418 void init_pltgot(Obj_Entry *);
 419 void allocate_initial_tls(Obj_Entry *);
 420
 421 void *__crt_calloc(size_t num, size_t size);
 422 void __crt_free(void *cp);
 423 void *__crt_malloc(size_t nbytes);
 424 void *__crt_realloc(void *cp, size_t nbytes);
 425
 426 #endif /* } */