libexec/rtld-elf/amd64/reloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright 1996, 1997, 1998, 1999 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 /*
  29  * Dynamic linker for ELF.
  30  *
  31  * John Polstra <jdp@polstra.com>.
  32  */
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/mman.h>
  36 #include <machine/sysarch.h>
  37
  38 #include <dlfcn.h>
  39 #include <err.h>
  40 #include <errno.h>
  41 #include <fcntl.h>
  42 #include <stdarg.h>
  43 #include <stdio.h>
  44 #include <stdlib.h>
  45 #include <string.h>
  46 #include <unistd.h>
  47
  48 #include "debug.h"
  49 #include "rtld.h"
  50
  51 /*
  52  * Process the special R_X86_64_COPY relocations in the main program.  These
  53  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
  54  * segment.
  55  *
  56  * Returns 0 on success, -1 on failure.
  57  */
  58 int
  59 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  60 {
  61     const Elf_Rela *relalim;
  62     const Elf_Rela *rela;
  63
  64     assert(dstobj->mainprog);   /* COPY relocations are invalid elsewhere */
  65
  66     relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela + dstobj->relasize);
  67     for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  68         if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_X86_64_COPY) {
  69             void *dstaddr;
  70             const Elf_Sym *dstsym;
  71             const char *name;
  72             size_t size;
  73             const void *srcaddr;
  74             const Elf_Sym *srcsym;
  75             const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  76             SymLook req;
  77             int res;
  78
  79             dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  80             dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  81             name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  82             size = dstsym->st_size;
  83             symlook_init(&req, name);
  84             req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  85             req.flags = SYMLOOK_EARLY;
  86
  87             for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next) {
  88                 res = symlook_obj(&req, srcobj);
  89                 if (res == 0) {
  90                     srcsym = req.sym_out;
  91                     defobj = req.defobj_out;
  92                     break;
  93                 }
  94             }
  95
  96             if (srcobj == NULL) {
  97                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
  98                   " relocation in %s", name, dstobj->path);
  99                 return -1;
 100             }
 101
 102             srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 103             memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 104         }
 105     }
 106
 107     return 0;
 108 }
 109
 110 /* Initialize the special GOT entries. */
 111 void
 112 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 113 {
 114     if (obj->pltgot != NULL) {
 115         obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
 116         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 117     }
 118 }
 119
 120 /* Process the non-PLT relocations. */
 121 int
 122 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 123     RtldLockState *lockstate)
 124 {
 125         const Elf_Rela *relalim;
 126         const Elf_Rela *rela;
 127         SymCache *cache;
 128         const Elf_Sym *def;
 129         const Obj_Entry *defobj;
 130         Elf_Addr *where, symval;
 131         Elf32_Addr *where32;
 132         int r;
 133
 134         r = -1;
 135         /*
 136          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 137          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 138          */
 139         if (obj != obj_rtld) {
 140                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 141                 /* No need to check for NULL here */
 142         } else
 143                 cache = NULL;
 144
 145         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 146         for (rela = obj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
 147                 /*
 148                  * First, resolve symbol for relocations which
 149                  * reference symbols.
 150                  */
 151                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 152                 case R_X86_64_64:
 153                 case R_X86_64_PC32:
 154                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 155                 case R_X86_64_TPOFF64:
 156                 case R_X86_64_TPOFF32:
 157                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 158                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 159                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 160                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 161                             &defobj, flags, cache, lockstate);
 162                         if (def == NULL)
 163                                 goto done;
 164                         /*
 165                          * If symbol is IFUNC, only perform relocation
 166                          * when caller allowed it by passing
 167                          * SYMLOOK_IFUNC flag.  Skip the relocations
 168                          * otherwise.
 169                          *
 170                          * Also error out in case IFUNC relocations
 171                          * are specified for TLS, which cannot be
 172                          * usefully interpreted.
 173                          */
 174                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 175                                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 176                                 case R_X86_64_64:
 177                                 case R_X86_64_PC32:
 178                                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 179                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 180                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 181                                                 continue;
 182                                         }
 183                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 184                                             defobj, def);
 185                                         break;
 186                                 case R_X86_64_TPOFF64:
 187                                 case R_X86_64_TPOFF32:
 188                                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 189                                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 190                                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 191                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 192                                             obj->path);
 193                                         goto done;
 194                                 }
 195                         } else {
 196                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 197                                         continue;
 198                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 199                                     def->st_value;
 200                         }
 201                         break;
 202                 default:
 203                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 204                                 continue;
 205                         break;
 206                 }
 207                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 208                 where32 = (Elf32_Addr *)where;
 209
 210                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 211                 case R_X86_64_NONE:
 212                         break;
 213                 case R_X86_64_64:
 214                         *where = symval + rela->r_addend;
 215                         break;
 216                 case R_X86_64_PC32:
 217                         /*
 218                          * I don't think the dynamic linker should
 219                          * ever see this type of relocation.  But the
 220                          * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 221                          */
 222                         *where32 = (Elf32_Addr)(unsigned long)(symval +
 223                             rela->r_addend - (Elf_Addr)where);
 224                         break;
 225                 /* missing: R_X86_64_GOT32 R_X86_64_PLT32 */
 226                 case R_X86_64_COPY:
 227                         /*
 228                          * These are deferred until all other relocations have
 229                          * been done.  All we do here is make sure that the COPY
 230                          * relocation is not in a shared library.  They are allowed
 231                          * only in executable files.
 232                          */
 233                         if (!obj->mainprog) {
 234                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_X86_64_COPY "
 235                                     "relocation in shared library", obj->path);
 236                                 goto done;
 237                         }
 238                         break;
 239                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 240                         *where = symval;
 241                         break;
 242                 case R_X86_64_TPOFF64:
 243                         /*
 244                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 245                          * as we see the first relocation that
 246                          * references the TLS block. This allows us to
 247                          * support (small amounts of) static TLS in
 248                          * dynamically loaded modules. If we run out
 249                          * of space, we generate an error.
 250                          */
 251                         if (!defobj->tls_done) {
 252                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 253                                         _rtld_error("%s: No space available "
 254                                             "for static Thread Local Storage",
 255                                             obj->path);
 256                                         goto done;
 257                                 }
 258                         }
 259                         *where = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset +
 260                             rela->r_addend);
 261                         break;
 262                 case R_X86_64_TPOFF32:
 263                         /*
 264                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 265                          * as we see the first relocation that
 266                          * references the TLS block. This allows us to
 267                          * support (small amounts of) static TLS in
 268                          * dynamically loaded modules. If we run out
 269                          * of space, we generate an error.
 270                          */
 271                         if (!defobj->tls_done) {
 272                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 273                                         _rtld_error("%s: No space available "
 274                                             "for static Thread Local Storage",
 275                                             obj->path);
 276                                         goto done;
 277                                 }
 278                         }
 279                         *where32 = (Elf32_Addr)(def->st_value -
 280                             defobj->tlsoffset + rela->r_addend);
 281                         break;
 282                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 283                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 284                         break;
 285                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 286                         *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend);
 287                         break;
 288                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 289                         *where32 += (Elf32_Addr)(def->st_value +
 290                             rela->r_addend);
 291                         break;
 292                 case R_X86_64_RELATIVE:
 293                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 294                         break;
 295                 /*
 296                  * missing:
 297                  * R_X86_64_GOTPCREL, R_X86_64_32, R_X86_64_32S, R_X86_64_16,
 298                  * R_X86_64_PC16, R_X86_64_8, R_X86_64_PC8
 299                  */
 300                 default:
 301                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 302                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 303                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 304                         goto done;
 305                 }
 306         }
 307         r = 0;
 308 done:
 309         free(cache);
 310         return (r);
 311 }
 312
 313 /* Process the PLT relocations. */
 314 int
 315 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 316 {
 317     const Elf_Rela *relalim;
 318     const Elf_Rela *rela;
 319
 320     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 321     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 322         Elf_Addr *where;
 323
 324         switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 325         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 326           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 327           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 328           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 329           break;
 330
 331         case R_X86_64_IRELATIVE:
 332           obj->irelative = true;
 333           break;
 334
 335         default:
 336           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 337             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 338           return (-1);
 339         }
 340     }
 341     return 0;
 342 }
 343
 344 /* Relocate the jump slots in an object. */
 345 int
 346 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 347 {
 348     const Elf_Rela *relalim;
 349     const Elf_Rela *rela;
 350
 351     if (obj->jmpslots_done)
 352         return 0;
 353     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 354     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 355         Elf_Addr *where, target;
 356         const Elf_Sym *def;
 357         const Obj_Entry *defobj;
 358
 359         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 360         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 361           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 362           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 363                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 364           if (def == NULL)
 365               return (-1);
 366           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 367               obj->gnu_ifunc = true;
 368               continue;
 369           }
 370           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value + rela->r_addend);
 371           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 372           break;
 373
 374         case R_X86_64_IRELATIVE:
 375           break;
 376
 377         default:
 378           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 379             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 380           return (-1);
 381         }
 382     }
 383     obj->jmpslots_done = true;
 384     return 0;
 385 }
 386
 387 int
 388 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 389 {
 390     const Elf_Rela *relalim;
 391     const Elf_Rela *rela;
 392
 393     if (!obj->irelative)
 394         return (0);
 395     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 396     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 397         Elf_Addr *where, target, *ptr;
 398
 399         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 400         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 401           break;
 402
 403         case R_X86_64_IRELATIVE:
 404           ptr = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 405           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 406           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 407           target = ((Elf_Addr (*)(void))ptr)();
 408           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 409           *where = target;
 410           break;
 411         }
 412     }
 413     obj->irelative = false;
 414     return (0);
 415 }
 416
 417 int
 418 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 419 {
 420     const Elf_Rela *relalim;
 421     const Elf_Rela *rela;
 422
 423     if (!obj->gnu_ifunc)
 424         return (0);
 425     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 426     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 427         Elf_Addr *where, target;
 428         const Elf_Sym *def;
 429         const Obj_Entry *defobj;
 430
 431         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 432         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 433           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 434           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 435                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 436           if (def == NULL)
 437               return (-1);
 438           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 439               continue;
 440           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 441           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 442           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 443           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 444           break;
 445         }
 446     }
 447     obj->gnu_ifunc = false;
 448     return (0);
 449 }
 450
 451 void
 452 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 453 {
 454     /*
 455      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 456      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 457      * use.
 458      */
 459     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 460     amd64_set_fsbase(allocate_tls(objs, 0,
 461                                   3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr)));
 462 }
 463
 464 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 465 {
 466     Elf_Addr** segbase;
 467
 468     __asm __volatile("movq %%fs:0, %0" : "=r" (segbase));
 469
 470     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 471 }