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/cpufunc.h>
  42 #include <machine/md_var.h>
  43
  44 #include "debug.h"
  45 #include "rtld.h"
  46
  47 #define _ppc_ha(x) ((((u_int32_t)(x) & 0x8000) ? \
  48                         ((u_int32_t)(x) + 0x10000) : (u_int32_t)(x)) >> 16)
  49 #define _ppc_la(x) ((u_int32_t)(x) & 0xffff)
  50
  51 #define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
  52 #define max(a,b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
  53
  54 #define PLT_EXTENDED_BEGIN      (1 << 13)
  55 #define JMPTAB_BASE(N)          (18 + N*2 + ((N > PLT_EXTENDED_BEGIN) ? \
  56                                     (N - PLT_EXTENDED_BEGIN)*2 : 0))
  57
  58 /*
  59  * Process the R_PPC_COPY relocations
  60  */
  61 int
  62 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  63 {
  64         const Elf_Rela *relalim;
  65         const Elf_Rela *rela;
  66
  67         /*
  68          * COPY relocs are invalid outside of the main program
  69          */
  70         assert(dstobj->mainprog);
  71
  72         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
  73             dstobj->relasize);
  74         for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  75                 void *dstaddr;
  76                 const Elf_Sym *dstsym;
  77                 const char *name;
  78                 size_t size;
  79                 const void *srcaddr;
  80                 const Elf_Sym *srcsym = NULL;
  81                 const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  82                 SymLook req;
  83                 int res;
  84
  85                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) != R_PPC_COPY) {
  86                         continue;
  87                 }
  88
  89                 dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  90                 dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  91                 name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  92                 size = dstsym->st_size;
  93                 symlook_init(&req, name);
  94                 req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  95
  96                 for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;
  97                      srcobj = srcobj->next) {
  98                         res = symlook_obj(&req, srcobj);
  99                         if (res == 0) {
 100                                 srcsym = req.sym_out;
 101                                 defobj = req.defobj_out;
 102                                 break;
 103                         }
 104                 }
 105
 106                 if (srcobj == NULL) {
 107                         _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" "
 108                                     " referenced from COPY"
 109                                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 110                         return (-1);
 111                 }
 112
 113                 srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase+srcsym->st_value);
 114                 memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 115                 dbg("copy_reloc: src=%p,dst=%p,size=%d\n",srcaddr,dstaddr,size);
 116         }
 117
 118         return (0);
 119 }
 120
 121
 122 /*
 123  * Perform early relocation of the run-time linker image
 124  */
 125 void
 126 reloc_non_plt_self(Elf_Dyn *dynp, Elf_Addr relocbase)
 127 {
 128         const Elf_Rela *rela = 0, *relalim;
 129         Elf_Addr relasz = 0;
 130         Elf_Addr *where;
 131
 132         /*
 133          * Extract the rela/relasz values from the dynamic section
 134          */
 135         for (; dynp->d_tag != DT_NULL; dynp++) {
 136                 switch (dynp->d_tag) {
 137                 case DT_RELA:
 138                         rela = (const Elf_Rela *)(relocbase+dynp->d_un.d_ptr);
 139                         break;
 140                 case DT_RELASZ:
 141                         relasz = dynp->d_un.d_val;
 142                         break;
 143                 }
 144         }
 145
 146         /*
 147          * Relocate these values
 148          */
 149         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)rela + relasz);
 150         for (; rela < relalim; rela++) {
 151                 where = (Elf_Addr *)(relocbase + rela->r_offset);
 152                 *where = (Elf_Addr)(relocbase + rela->r_addend);
 153         }
 154 }
 155
 156
 157 /*
 158  * Relocate a non-PLT object with addend.
 159  */
 160 static int
 161 reloc_nonplt_object(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
 162     SymCache *cache, RtldLockState *lockstate)
 163 {
 164         Elf_Addr        *where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 165         const Elf_Sym   *def;
 166         const Obj_Entry *defobj;
 167         Elf_Addr         tmp;
 168
 169         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 170
 171         case R_PPC_NONE:
 172                 break;
 173
 174         case R_PPC_ADDR32:    /* word32 S + A */
 175         case R_PPC_GLOB_DAT:  /* word32 S + A */
 176                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 177                     false, cache, lockstate);
 178                 if (def == NULL) {
 179                         return (-1);
 180                 }
 181
 182                 tmp = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value +
 183                     rela->r_addend);
 184
 185                 /* Don't issue write if unnecessary; avoid COW page fault */
 186                 if (*where != tmp) {
 187                         *where = tmp;
 188                 }
 189                 break;
 190
 191         case R_PPC_RELATIVE:  /* word32 B + A */
 192                 tmp = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 193
 194                 /* As above, don't issue write unnecessarily */
 195                 if (*where != tmp) {
 196                         *where = tmp;
 197                 }
 198                 break;
 199
 200         case R_PPC_COPY:
 201                 /*
 202                  * These are deferred until all other relocations
 203                  * have been done.  All we do here is make sure
 204                  * that the COPY relocation is not in a shared
 205                  * library.  They are allowed only in executable
 206                  * files.
 207                  */
 208                 if (!obj->mainprog) {
 209                         _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 210                                     " relocation in shared library",
 211                                     obj->path);
 212                         return (-1);
 213                 }
 214                 break;
 215
 216         case R_PPC_JMP_SLOT:
 217                 /*
 218                  * These will be handled by the plt/jmpslot routines
 219                  */
 220                 break;
 221
 222         case R_PPC_DTPMOD32:
 223                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 224                     false, cache, lockstate);
 225
 226                 if (def == NULL)
 227                         return (-1);
 228
 229                 *where = (Elf_Addr) defobj->tlsindex;
 230
 231                 break;
 232
 233         case R_PPC_TPREL32:
 234                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 235                     false, cache, lockstate);
 236
 237                 if (def == NULL)
 238                         return (-1);
 239
 240                 /*
 241                  * We lazily allocate offsets for static TLS as we
 242                  * see the first relocation that references the
 243                  * TLS block. This allows us to support (small
 244                  * amounts of) static TLS in dynamically loaded
 245                  * modules. If we run out of space, we generate an
 246                  * error.
 247                  */
 248                 if (!defobj->tls_done) {
 249                         if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 250                                 _rtld_error("%s: No space available for static "
 251                                     "Thread Local Storage", obj->path);
 252                                 return (-1);
 253                         }
 254                 }
 255
 256                 *(Elf_Addr **)where = *where * sizeof(Elf_Addr)
 257                     + (Elf_Addr *)(def->st_value + rela->r_addend
 258                     + defobj->tlsoffset - TLS_TP_OFFSET);
 259
 260                 break;
 261
 262         case R_PPC_DTPREL32:
 263                 def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 264                     false, cache, lockstate);
 265
 266                 if (def == NULL)
 267                         return (-1);
 268
 269                 *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend
 270                     - TLS_DTV_OFFSET);
 271
 272                 break;
 273
 274         default:
 275                 _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 276                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 277                             ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 278                 return (-1);
 279         }
 280         return (0);
 281 }
 282
 283
 284 /*
 285  * Process non-PLT relocations
 286  */
 287 int
 288 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, RtldLockState *lockstate)
 289 {
 290         const Elf_Rela *relalim;
 291         const Elf_Rela *rela;
 292         SymCache *cache;
 293         int r = -1;
 294
 295         /*
 296          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 297          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 298          */
 299         if (obj != obj_rtld) {
 300                 cache = calloc(obj->nchains, sizeof(SymCache));
 301                 /* No need to check for NULL here */
 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, lockstate)
 313                     < 0)
 314                         goto done;
 315         }
 316         r = 0;
 317 done:
 318         if (cache != NULL)
 319                 free(cache);
 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, RtldLockState *lockstate)
 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, lockstate);
 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                 powerpc_mb(); /* Order jmptab update before next changes */
 489
 490                 if (reloff < PLT_EXTENDED_BEGIN) {
 491                         /* for extended PLT entries, we keep the old code */
 492
 493                         distance = (Elf_Addr)pltcall - (Elf_Addr)(wherep + 1);
 494
 495                         /* li   r11,reloff */
 496                         /* b    pltcall  # use indirect pltcall routine */
 497
 498                         /* first instruction same as before */
 499                         wherep[1] = 0x48000000 | (distance & 0x03fffffc);
 500                         __syncicache(wherep, 8);
 501                 }
 502         }
 503
 504         return (target);
 505 }
 506
 507
 508 /*
 509  * Setup the plt glue routines.
 510  */
 511 #define PLTCALL_SIZE            20
 512 #define PLTLONGRESOLVE_SIZE     20
 513 #define PLTRESOLVE_SIZE         24
 514
 515 void
 516 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 517 {
 518         Elf_Word *pltcall, *pltresolve, *pltlongresolve;
 519         Elf_Word *jmptab;
 520         int N = obj->pltrelasize / sizeof(Elf_Rela);
 521
 522         pltcall = obj->pltgot;
 523
 524         if (pltcall == NULL) {
 525                 return;
 526         }
 527
 528         /*
 529          * From the SVR4 PPC ABI:
 530          *
 531          * 'The first 18 words (72 bytes) of the PLT are reserved for
 532          * use by the dynamic linker.
 533          *   ...
 534          * 'If the executable or shared object requires N procedure
 535          *  linkage table entries, the link editor shall reserve 3*N
 536          *  words (12*N bytes) following the 18 reserved words. The
 537          *  first 2*N of these words are the procedure linkage table
 538          *  entries themselves. The static linker directs calls to bytes
 539          *  (72 + (i-1)*8), for i between 1 and N inclusive. The remaining
 540          *  N words (4*N bytes) are reserved for use by the dynamic linker.'
 541          */
 542
 543         /*
 544          * Copy the absolute-call assembler stub into the first part of
 545          * the reserved PLT area.
 546          */
 547         memcpy(pltcall, _rtld_powerpc_pltcall, PLTCALL_SIZE);
 548
 549         /*
 550          * Determine the address of the jumptable, which is the dyn-linker
 551          * reserved area after the call cells. Write the absolute address
 552          * of the jumptable into the absolute-call assembler code so it
 553          * can determine this address.
 554          */
 555         jmptab = obj->pltgot + JMPTAB_BASE(N);
 556         pltcall[1] |= _ppc_ha(jmptab);     /* addis 11,11,jmptab@ha */
 557         pltcall[2] |= _ppc_la(jmptab);     /* lwz   11,jmptab@l(11) */
 558
 559         /*
 560          * Skip down 20 bytes into the initial reserved area and copy
 561          * in the standard resolving assembler call. Into this assembler,
 562          * insert the absolute address of the _rtld_bind_start routine
 563          * and the address of the relocation object.
 564          *
 565          * We place pltlongresolve first, so it can fix up its arguments
 566          * and then fall through to the regular PLT resolver.
 567          */
 568         pltlongresolve = obj->pltgot + 5;
 569
 570         memcpy(pltlongresolve, _rtld_powerpc_pltlongresolve,
 571             PLTLONGRESOLVE_SIZE);
 572         pltlongresolve[0] |= _ppc_ha(jmptab);   /* lis  12,jmptab@ha    */
 573         pltlongresolve[1] |= _ppc_la(jmptab);   /* addi 12,12,jmptab@l  */
 574
 575         pltresolve = pltlongresolve + PLTLONGRESOLVE_SIZE/sizeof(uint32_t);
 576         memcpy(pltresolve, _rtld_powerpc_pltresolve, PLTRESOLVE_SIZE);
 577         pltresolve[0] |= _ppc_ha(_rtld_bind_start);
 578         pltresolve[1] |= _ppc_la(_rtld_bind_start);
 579         pltresolve[3] |= _ppc_ha(obj);
 580         pltresolve[4] |= _ppc_la(obj);
 581
 582         /*
 583          * Sync the icache for the byte range represented by the
 584          * trampoline routines and call slots.
 585          */
 586         __syncicache(obj->pltgot, JMPTAB_BASE(N)*4);
 587 }
 588
 589 void
 590 allocate_initial_tls(Obj_Entry *list)
 591 {
 592         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 593         Elf_Addr **_tp;
 594
 595         /*
 596         * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 597         * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 598         * use.
 599         */
 600
 601         tls_static_space = tls_last_offset + tls_last_size + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 602
 603         _tp = (Elf_Addr **) ((char *) allocate_tls(list, NULL, TLS_TCB_SIZE, 8)
 604             + TLS_TP_OFFSET + TLS_TCB_SIZE);
 605
 606         /*
 607          * XXX gcc seems to ignore 'tp = _tp;'
 608          */
 609
 610         __asm __volatile("mr %0,%1" : "=r"(tp) : "r"(_tp));
 611 }
 612
 613 void*
 614 __tls_get_addr(tls_index* ti)
 615 {
 616         register Elf_Addr **tp __asm__("r2");
 617         char *p;
 618
 619         p = tls_get_addr_common((Elf_Addr**)((Elf_Addr)tp - TLS_TP_OFFSET
 620             - TLS_TCB_SIZE), ti->ti_module, ti->ti_offset);
 621
 622         return (p + TLS_DTV_OFFSET);
 623 }