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