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