libexec/rtld-elf/rtld.h

   1 /*-
   2  * Copyright 1996, 1997, 1998, 1999, 2000 John D. Polstra.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  17  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  18  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  19  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  20  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  21  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  22  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  23  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  *
  25  * $FreeBSD$
  26  */
  27
  28 #ifndef RTLD_H /* { */
  29 #define RTLD_H 1
  30
  31 #include <machine/elf.h>
  32 #include <sys/types.h>
  33 #include <sys/queue.h>
  34
  35 #include <elf-hints.h>
  36 #include <link.h>
  37 #include <stdarg.h>
  38 #include <setjmp.h>
  39 #include <stddef.h>
  40
  41 #include "rtld_lock.h"
  42 #include "rtld_machdep.h"
  43
  44 #define NEW(type)       ((type *) xmalloc(sizeof(type)))
  45 #define CNEW(type)      ((type *) xcalloc(1, sizeof(type)))
  46
  47 /* We might as well do booleans like C++. */
  48 typedef unsigned char bool;
  49 #define false   0
  50 #define true    1
  51
  52 extern size_t tls_last_offset;
  53 extern size_t tls_last_size;
  54 extern size_t tls_static_space;
  55 extern int tls_dtv_generation;
  56 extern int tls_max_index;
  57
  58 extern int npagesizes;
  59 extern size_t *pagesizes;
  60
  61 extern int main_argc;
  62 extern char **main_argv;
  63 extern char **environ;
  64
  65 struct stat;
  66 struct Struct_Obj_Entry;
  67
  68 /* Lists of shared objects */
  69 typedef struct Struct_Objlist_Entry {
  70     STAILQ_ENTRY(Struct_Objlist_Entry) link;
  71     struct Struct_Obj_Entry *obj;
  72 } Objlist_Entry;
  73
  74 typedef STAILQ_HEAD(Struct_Objlist, Struct_Objlist_Entry) Objlist;
  75
  76 /* Types of init and fini functions */
  77 typedef void (*InitFunc)(void);
  78 typedef void (*InitArrFunc)(int, char **, char **);
  79
  80 /* Lists of shared object dependencies */
  81 typedef struct Struct_Needed_Entry {
  82     struct Struct_Needed_Entry *next;
  83     struct Struct_Obj_Entry *obj;
  84     unsigned long name;         /* Offset of name in string table */
  85 } Needed_Entry;
  86
  87 typedef struct Struct_Name_Entry {
  88     STAILQ_ENTRY(Struct_Name_Entry) link;
  89     char   name[1];
  90 } Name_Entry;
  91
  92 /* Lock object */
  93 typedef struct Struct_LockInfo {
  94     void *context;              /* Client context for creating locks */
  95     void *thelock;              /* The one big lock */
  96     /* Debugging aids. */
  97     volatile int rcount;        /* Number of readers holding lock */
  98     volatile int wcount;        /* Number of writers holding lock */
  99     /* Methods */
 100     void *(*lock_create)(void *context);
 101     void (*rlock_acquire)(void *lock);
 102     void (*wlock_acquire)(void *lock);
 103     void (*rlock_release)(void *lock);
 104     void (*wlock_release)(void *lock);
 105     void (*lock_destroy)(void *lock);
 106     void (*context_destroy)(void *context);
 107 } LockInfo;
 108
 109 typedef struct Struct_Ver_Entry {
 110         Elf_Word     hash;
 111         unsigned int flags;
 112         const char  *name;
 113         const char  *file;
 114 } Ver_Entry;
 115
 116 typedef struct Struct_Sym_Match_Result {
 117     const Elf_Sym *sym_out;
 118     const Elf_Sym *vsymp;
 119     int vcount;
 120 } Sym_Match_Result;
 121
 122 #define VER_INFO_HIDDEN 0x01
 123
 124 /*
 125  * Shared object descriptor.
 126  *
 127  * Items marked with "(%)" are dynamically allocated, and must be freed
 128  * when the structure is destroyed.
 129  *
 130  * CAUTION: It appears that the JDK port peeks into these structures.
 131  * It looks at "next" and "mapbase" at least.  Don't add new members
 132  * near the front, until this can be straightened out.
 133  */
 134 typedef struct Struct_Obj_Entry {
 135     /*
 136      * These two items have to be set right for compatibility with the
 137      * original ElfKit crt1.o.
 138      */
 139     Elf_Size magic;             /* Magic number (sanity check) */
 140     Elf_Size version;           /* Version number of struct format */
 141
 142     struct Struct_Obj_Entry *next;
 143     char *path;                 /* Pathname of underlying file (%) */
 144     char *origin_path;          /* Directory path of origin file */
 145     int refcount;
 146     int dl_refcount;            /* Number of times loaded by dlopen */
 147
 148     /* These items are computed by map_object() or by digest_phdr(). */
 149     caddr_t mapbase;            /* Base address of mapped region */
 150     size_t mapsize;             /* Size of mapped region in bytes */
 151     size_t textsize;            /* Size of text segment in bytes */
 152     Elf_Addr vaddrbase;         /* Base address in shared object file */
 153     caddr_t relocbase;          /* Relocation constant = mapbase - vaddrbase */
 154     const Elf_Dyn *dynamic;     /* Dynamic section */
 155     caddr_t entry;              /* Entry point */
 156     const Elf_Phdr *phdr;       /* Program header if it is mapped, else NULL */
 157     size_t phsize;              /* Size of program header in bytes */
 158     const char *interp;         /* Pathname of the interpreter, if any */
 159     Elf_Word stack_flags;
 160
 161     /* TLS information */
 162     int tlsindex;               /* Index in DTV for this module */
 163     void *tlsinit;              /* Base address of TLS init block */
 164     size_t tlsinitsize;         /* Size of TLS init block for this module */
 165     size_t tlssize;             /* Size of TLS block for this module */
 166     size_t tlsoffset;           /* Offset of static TLS block for this module */
 167     size_t tlsalign;            /* Alignment of static TLS block */
 168
 169     caddr_t relro_page;
 170     size_t relro_size;
 171
 172     /* Items from the dynamic section. */
 173     Elf_Addr *pltgot;           /* PLT or GOT, depending on architecture */
 174     const Elf_Rel *rel;         /* Relocation entries */
 175     unsigned long relsize;      /* Size in bytes of relocation info */
 176     const Elf_Rela *rela;       /* Relocation entries with addend */
 177     unsigned long relasize;     /* Size in bytes of addend relocation info */
 178     const Elf_Rel *pltrel;      /* PLT relocation entries */
 179     unsigned long pltrelsize;   /* Size in bytes of PLT relocation info */
 180     const Elf_Rela *pltrela;    /* PLT relocation entries with addend */
 181     unsigned long pltrelasize;  /* Size in bytes of PLT addend reloc info */
 182     const Elf_Sym *symtab;      /* Symbol table */
 183     const char *strtab;         /* String table */
 184     unsigned long strsize;      /* Size in bytes of string table */
 185 #ifdef __mips__
 186     Elf_Word local_gotno;       /* Number of local GOT entries */
 187     Elf_Word symtabno;          /* Number of dynamic symbols */
 188     Elf_Word gotsym;            /* First dynamic symbol in GOT */
 189 #endif
 190
 191     const Elf_Verneed *verneed; /* Required versions. */
 192     Elf_Word verneednum;        /* Number of entries in verneed table */
 193     const Elf_Verdef  *verdef;  /* Provided versions. */
 194     Elf_Word verdefnum;         /* Number of entries in verdef table */
 195     const Elf_Versym *versyms;  /* Symbol versions table */
 196
 197     const Elf_Hashelt *buckets; /* Hash table buckets array */
 198     unsigned long nbuckets;     /* Number of buckets */
 199     const Elf_Hashelt *chains;  /* Hash table chain array */
 200     unsigned long nchains;      /* Number of entries in chain array */
 201
 202     Elf32_Word nbuckets_gnu;            /* Number of GNU hash buckets*/
 203     Elf32_Word symndx_gnu;              /* 1st accessible symbol on dynsym table */
 204     Elf32_Word maskwords_bm_gnu;        /* Bloom filter words - 1 (bitmask) */
 205     Elf32_Word shift2_gnu;              /* Bloom filter shift count */
 206     Elf32_Word dynsymcount;             /* Total entries in dynsym table */
 207     Elf_Addr *bloom_gnu;                /* Bloom filter used by GNU hash func */
 208     const Elf_Hashelt *buckets_gnu;     /* GNU hash table bucket array */
 209     const Elf_Hashelt *chain_zero_gnu;  /* GNU hash table value array (Zeroed) */
 210
 211     char *rpath;                /* Search path specified in object */
 212     char *runpath;              /* Search path with different priority */
 213     Needed_Entry *needed;       /* Shared objects needed by this one (%) */
 214     Needed_Entry *needed_filtees;
 215     Needed_Entry *needed_aux_filtees;
 216
 217     STAILQ_HEAD(, Struct_Name_Entry) names; /* List of names for this object we
 218                                                know about. */
 219     Ver_Entry *vertab;          /* Versions required /defined by this object */
 220     int vernum;                 /* Number of entries in vertab */
 221
 222     Elf_Addr init;              /* Initialization function to call */
 223     Elf_Addr fini;              /* Termination function to call */
 224     Elf_Addr preinit_array;     /* Pre-initialization array of functions */
 225     Elf_Addr init_array;        /* Initialization array of functions */
 226     Elf_Addr fini_array;        /* Termination array of functions */
 227     int preinit_array_num;      /* Number of entries in preinit_array */
 228     int init_array_num;         /* Number of entries in init_array */
 229     int fini_array_num;         /* Number of entries in fini_array */
 230
 231     int32_t osrel;              /* OSREL note value */
 232
 233     bool mainprog : 1;          /* True if this is the main program */
 234     bool rtld : 1;              /* True if this is the dynamic linker */
 235     bool relocated : 1;         /* True if processed by relocate_objects() */
 236     bool ver_checked : 1;       /* True if processed by rtld_verify_object_versions */
 237     bool textrel : 1;           /* True if there are relocations to text seg */
 238     bool symbolic : 1;          /* True if generated with "-Bsymbolic" */
 239     bool bind_now : 1;          /* True if all relocations should be made first */
 240     bool traced : 1;            /* Already printed in ldd trace output */
 241     bool jmpslots_done : 1;     /* Already have relocated the jump slots */
 242     bool init_done : 1;         /* Already have added object to init list */
 243     bool tls_done : 1;          /* Already allocated offset for static TLS */
 244     bool phdr_alloc : 1;        /* Phdr is allocated and needs to be freed. */
 245     bool z_origin : 1;          /* Process rpath and soname tokens */
 246     bool z_nodelete : 1;        /* Do not unload the object and dependencies */
 247     bool z_noopen : 1;          /* Do not load on dlopen */
 248     bool z_loadfltr : 1;        /* Immediately load filtees */
 249     bool z_interpose : 1;       /* Interpose all objects but main */
 250     bool z_nodeflib : 1;        /* Don't search default library path */
 251     bool z_global : 1;          /* Make the object global */
 252     bool ref_nodel : 1;         /* Refcount increased to prevent dlclose */
 253     bool init_scanned: 1;       /* Object is already on init list. */
 254     bool on_fini_list: 1;       /* Object is already on fini list. */
 255     bool dag_inited : 1;        /* Object has its DAG initialized. */
 256     bool filtees_loaded : 1;    /* Filtees loaded */
 257     bool irelative : 1;         /* Object has R_MACHDEP_IRELATIVE relocs */
 258     bool gnu_ifunc : 1;         /* Object has references to STT_GNU_IFUNC */
 259     bool non_plt_gnu_ifunc : 1; /* Object has non-plt IFUNC references */
 260     bool crt_no_init : 1;       /* Object' crt does not call _init/_fini */
 261     bool valid_hash_sysv : 1;   /* A valid System V hash hash tag is available */
 262     bool valid_hash_gnu : 1;    /* A valid GNU hash tag is available */
 263     bool dlopened : 1;          /* dlopen()-ed (vs. load statically) */
 264
 265     struct link_map linkmap;    /* For GDB and dlinfo() */
 266     Objlist dldags;             /* Object belongs to these dlopened DAGs (%) */
 267     Objlist dagmembers;         /* DAG has these members (%) */
 268     dev_t dev;                  /* Object's filesystem's device */
 269     ino_t ino;                  /* Object's inode number */
 270     void *priv;                 /* Platform-dependent */
 271 } Obj_Entry;
 272
 273 #define RTLD_MAGIC      0xd550b87a
 274 #define RTLD_VERSION    1
 275
 276 #define RTLD_STATIC_TLS_EXTRA   128
 277
 278 /* Flags to be passed into symlook_ family of functions. */
 279 #define SYMLOOK_IN_PLT  0x01    /* Lookup for PLT symbol */
 280 #define SYMLOOK_DLSYM   0x02    /* Return newest versioned symbol. Used by
 281                                    dlsym. */
 282 #define SYMLOOK_EARLY   0x04    /* Symlook is done during initialization. */
 283 #define SYMLOOK_IFUNC   0x08    /* Allow IFUNC processing in
 284                                    reloc_non_plt(). */
 285
 286 /* Flags for load_object(). */
 287 #define RTLD_LO_NOLOAD  0x01    /* dlopen() specified RTLD_NOLOAD. */
 288 #define RTLD_LO_DLOPEN  0x02    /* Load_object() called from dlopen(). */
 289 #define RTLD_LO_TRACE   0x04    /* Only tracing. */
 290 #define RTLD_LO_NODELETE 0x08   /* Loaded object cannot be closed. */
 291 #define RTLD_LO_FILTEES 0x10    /* Loading filtee. */
 292 #define RTLD_LO_EARLY   0x20    /* Do not call ctors, postpone it to the
 293                                    initialization during the image start. */
 294
 295 /*
 296  * Symbol cache entry used during relocation to avoid multiple lookups
 297  * of the same symbol.
 298  */
 299 typedef struct Struct_SymCache {
 300     const Elf_Sym *sym;         /* Symbol table entry */
 301     const Obj_Entry *obj;       /* Shared object which defines it */
 302 } SymCache;
 303
 304 /*
 305  * This structure provides a reentrant way to keep a list of objects and
 306  * check which ones have already been processed in some way.
 307  */
 308 typedef struct Struct_DoneList {
 309     const Obj_Entry **objs;             /* Array of object pointers */
 310     unsigned int num_alloc;             /* Allocated size of the array */
 311     unsigned int num_used;              /* Number of array slots used */
 312 } DoneList;
 313
 314 struct Struct_RtldLockState {
 315         int lockstate;
 316         sigjmp_buf env;
 317 };
 318
 319 struct fill_search_info_args {
 320         int request;
 321         unsigned int flags;
 322         struct dl_serinfo *serinfo;
 323         struct dl_serpath *serpath;
 324         char *strspace;
 325 };
 326
 327 /*
 328  * The pack of arguments and results for the symbol lookup functions.
 329  */
 330 typedef struct Struct_SymLook {
 331     const char *name;
 332     unsigned long hash;
 333     uint32_t hash_gnu;
 334     const Ver_Entry *ventry;
 335     int flags;
 336     const Obj_Entry *defobj_out;
 337     const Elf_Sym *sym_out;
 338     struct Struct_RtldLockState *lockstate;
 339 } SymLook;
 340
 341 void _rtld_error(const char *, ...) __printflike(1, 2) __exported;
 342 void rtld_die(void) __dead2;
 343 const char *rtld_strerror(int);
 344 Obj_Entry *map_object(int, const char *, const struct stat *);
 345 void *xcalloc(size_t, size_t);
 346 void *xmalloc(size_t);
 347 char *xstrdup(const char *);
 348 void *malloc_aligned(size_t size, size_t align);
 349 void free_aligned(void *ptr);
 350 extern Elf_Addr _GLOBAL_OFFSET_TABLE_[];
 351 extern Elf_Sym sym_zero;        /* For resolving undefined weak refs. */
 352
 353 void dump_relocations(Obj_Entry *);
 354 void dump_obj_relocations(Obj_Entry *);
 355 void dump_Elf_Rel(Obj_Entry *, const Elf_Rel *, u_long);
 356 void dump_Elf_Rela(Obj_Entry *, const Elf_Rela *, u_long);
 357
 358 /*
 359  * Function declarations.
 360  */
 361 unsigned long elf_hash(const char *);
 362 const Elf_Sym *find_symdef(unsigned long, const Obj_Entry *,
 363   const Obj_Entry **, int, SymCache *, struct Struct_RtldLockState *);
 364 void init_pltgot(Obj_Entry *);
 365 void lockdflt_init(void);
 366 void digest_notes(Obj_Entry *, Elf_Addr, Elf_Addr);
 367 void obj_free(Obj_Entry *);
 368 Obj_Entry *obj_new(void);
 369 void _rtld_bind_start(void);
 370 void *rtld_resolve_ifunc(const Obj_Entry *obj, const Elf_Sym *def);
 371 void symlook_init(SymLook *, const char *);
 372 int symlook_obj(SymLook *, const Obj_Entry *);
 373 void *tls_get_addr_common(Elf_Addr** dtvp, int index, size_t offset);
 374 void *allocate_tls(Obj_Entry *, void *, size_t, size_t);
 375 void free_tls(void *, size_t, size_t);
 376 void *allocate_module_tls(int index);
 377 bool allocate_tls_offset(Obj_Entry *obj);
 378 void free_tls_offset(Obj_Entry *obj);
 379 const Ver_Entry *fetch_ventry(const Obj_Entry *obj, unsigned long);
 380
 381 /*
 382  * MD function declarations.
 383  */
 384 int do_copy_relocations(Obj_Entry *);
 385 int reloc_non_plt(Obj_Entry *, Obj_Entry *, int flags,
 386     struct Struct_RtldLockState *);
 387 int reloc_plt(Obj_Entry *);
 388 int reloc_jmpslots(Obj_Entry *, int flags, struct Struct_RtldLockState *);
 389 int reloc_iresolve(Obj_Entry *, struct Struct_RtldLockState *);
 390 int reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *, int flags, struct Struct_RtldLockState *);
 391 void allocate_initial_tls(Obj_Entry *);
 392
 393 #endif /* } */