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