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 #include "rtld_tls.h"
  51
  52 /*
  53  * Process the special R_X86_64_COPY relocations in the main program.  These
  54  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
  55  * segment.
  56  *
  57  * Returns 0 on success, -1 on failure.
  58  */
  59 int
  60 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  61 {
  62     const Elf_Rela *relalim;
  63     const Elf_Rela *rela;
  64
  65     assert(dstobj->mainprog);   /* COPY relocations are invalid elsewhere */
  66
  67     relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela + dstobj->relasize);
  68     for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  69         if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_X86_64_COPY) {
  70             void *dstaddr;
  71             const Elf_Sym *dstsym;
  72             const char *name;
  73             size_t size;
  74             const void *srcaddr;
  75             const Elf_Sym *srcsym;
  76             const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  77             SymLook req;
  78             int res;
  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             size = dstsym->st_size;
  84             symlook_init(&req, name);
  85             req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  86             req.flags = SYMLOOK_EARLY;
  87
  88             for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next) {
  89                 res = symlook_obj(&req, srcobj);
  90                 if (res == 0) {
  91                     srcsym = req.sym_out;
  92                     defobj = req.defobj_out;
  93                     break;
  94                 }
  95             }
  96
  97             if (srcobj == NULL) {
  98                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
  99                   " relocation in %s", name, dstobj->path);
 100                 return -1;
 101             }
 102
 103             srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 104             memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 105         }
 106     }
 107
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 /* Initialize the special GOT entries. */
 112 void
 113 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 114 {
 115     if (obj->pltgot != NULL) {
 116         obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
 117         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 118     }
 119 }
 120
 121 /* Process the non-PLT relocations. */
 122 int
 123 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 124     RtldLockState *lockstate)
 125 {
 126         const Elf_Rela *relalim;
 127         const Elf_Rela *rela;
 128         SymCache *cache;
 129         const Elf_Sym *def;
 130         const Obj_Entry *defobj;
 131         Elf_Addr *where, symval;
 132         Elf32_Addr *where32;
 133         int r;
 134
 135         r = -1;
 136         /*
 137          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 138          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 139          */
 140         if (obj != obj_rtld) {
 141                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 142                 /* No need to check for NULL here */
 143         } else
 144                 cache = NULL;
 145
 146         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 147         for (rela = obj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
 148                 /*
 149                  * First, resolve symbol for relocations which
 150                  * reference symbols.
 151                  */
 152                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 153                 case R_X86_64_64:
 154                 case R_X86_64_PC32:
 155                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 156                 case R_X86_64_TPOFF64:
 157                 case R_X86_64_TPOFF32:
 158                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 159                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 160                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 161                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 162                             &defobj, flags, cache, lockstate);
 163                         if (def == NULL)
 164                                 goto done;
 165                         /*
 166                          * If symbol is IFUNC, only perform relocation
 167                          * when caller allowed it by passing
 168                          * SYMLOOK_IFUNC flag.  Skip the relocations
 169                          * otherwise.
 170                          *
 171                          * Also error out in case IFUNC relocations
 172                          * are specified for TLS, which cannot be
 173                          * usefully interpreted.
 174                          */
 175                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 176                                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 177                                 case R_X86_64_64:
 178                                 case R_X86_64_PC32:
 179                                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 180                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 181                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 182                                                 continue;
 183                                         }
 184                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 185                                             defobj, def);
 186                                         break;
 187                                 case R_X86_64_TPOFF64:
 188                                 case R_X86_64_TPOFF32:
 189                                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 190                                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 191                                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 192                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 193                                             obj->path);
 194                                         goto done;
 195                                 }
 196                         } else {
 197                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 198                                         continue;
 199                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 200                                     def->st_value;
 201                         }
 202                         break;
 203                 default:
 204                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 205                                 continue;
 206                         break;
 207                 }
 208                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 209                 where32 = (Elf32_Addr *)where;
 210
 211                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 212                 case R_X86_64_NONE:
 213                         break;
 214                 case R_X86_64_64:
 215                         *where = symval + rela->r_addend;
 216                         break;
 217                 case R_X86_64_PC32:
 218                         /*
 219                          * I don't think the dynamic linker should
 220                          * ever see this type of relocation.  But the
 221                          * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 222                          */
 223                         *where32 = (Elf32_Addr)(unsigned long)(symval +
 224                             rela->r_addend - (Elf_Addr)where);
 225                         break;
 226                 /* missing: R_X86_64_GOT32 R_X86_64_PLT32 */
 227                 case R_X86_64_COPY:
 228                         /*
 229                          * These are deferred until all other relocations have
 230                          * been done.  All we do here is make sure that the COPY
 231                          * relocation is not in a shared library.  They are allowed
 232                          * only in executable files.
 233                          */
 234                         if (!obj->mainprog) {
 235                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_X86_64_COPY "
 236                                     "relocation in shared library", obj->path);
 237                                 goto done;
 238                         }
 239                         break;
 240                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 241                         *where = symval;
 242                         break;
 243                 case R_X86_64_TPOFF64:
 244                         /*
 245                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 246                          * as we see the first relocation that
 247                          * references the TLS block. This allows us to
 248                          * support (small amounts of) static TLS in
 249                          * dynamically loaded modules. If we run out
 250                          * of space, we generate an error.
 251                          */
 252                         if (!defobj->tls_done) {
 253                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 254                                         _rtld_error("%s: No space available "
 255                                             "for static Thread Local Storage",
 256                                             obj->path);
 257                                         goto done;
 258                                 }
 259                         }
 260                         *where = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset +
 261                             rela->r_addend);
 262                         break;
 263                 case R_X86_64_TPOFF32:
 264                         /*
 265                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 266                          * as we see the first relocation that
 267                          * references the TLS block. This allows us to
 268                          * support (small amounts of) static TLS in
 269                          * dynamically loaded modules. If we run out
 270                          * of space, we generate an error.
 271                          */
 272                         if (!defobj->tls_done) {
 273                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 274                                         _rtld_error("%s: No space available "
 275                                             "for static Thread Local Storage",
 276                                             obj->path);
 277                                         goto done;
 278                                 }
 279                         }
 280                         *where32 = (Elf32_Addr)(def->st_value -
 281                             defobj->tlsoffset + rela->r_addend);
 282                         break;
 283                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 284                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 285                         break;
 286                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 287                         *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend);
 288                         break;
 289                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 290                         *where32 += (Elf32_Addr)(def->st_value +
 291                             rela->r_addend);
 292                         break;
 293                 case R_X86_64_RELATIVE:
 294                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 295                         break;
 296                 /*
 297                  * missing:
 298                  * R_X86_64_GOTPCREL, R_X86_64_32, R_X86_64_32S, R_X86_64_16,
 299                  * R_X86_64_PC16, R_X86_64_8, R_X86_64_PC8
 300                  */
 301                 default:
 302                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 303                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 304                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 305                         goto done;
 306                 }
 307         }
 308         r = 0;
 309 done:
 310         free(cache);
 311         return (r);
 312 }
 313
 314 /* Process the PLT relocations. */
 315 int
 316 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 317 {
 318     const Elf_Rela *relalim;
 319     const Elf_Rela *rela;
 320
 321     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 322     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 323         Elf_Addr *where;
 324
 325         switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 326         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 327           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 328           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 329           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 330           break;
 331
 332         case R_X86_64_IRELATIVE:
 333           obj->irelative = true;
 334           break;
 335
 336         default:
 337           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 338             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 339           return (-1);
 340         }
 341     }
 342     return 0;
 343 }
 344
 345 /* Relocate the jump slots in an object. */
 346 int
 347 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 348 {
 349     const Elf_Rela *relalim;
 350     const Elf_Rela *rela;
 351
 352     if (obj->jmpslots_done)
 353         return 0;
 354     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 355     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 356         Elf_Addr *where, target;
 357         const Elf_Sym *def;
 358         const Obj_Entry *defobj;
 359
 360         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 361         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 362           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 363           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 364                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 365           if (def == NULL)
 366               return (-1);
 367           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 368               obj->gnu_ifunc = true;
 369               continue;
 370           }
 371           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value + rela->r_addend);
 372           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 373           break;
 374
 375         case R_X86_64_IRELATIVE:
 376           break;
 377
 378         default:
 379           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 380             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 381           return (-1);
 382         }
 383     }
 384     obj->jmpslots_done = true;
 385     return 0;
 386 }
 387
 388 int
 389 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 390 {
 391     const Elf_Rela *relalim;
 392     const Elf_Rela *rela;
 393
 394     if (!obj->irelative)
 395         return (0);
 396     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 397     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 398         Elf_Addr *where, target, *ptr;
 399
 400         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 401         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 402           break;
 403
 404         case R_X86_64_IRELATIVE:
 405           ptr = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 406           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 407           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 408           target = ((Elf_Addr (*)(void))ptr)();
 409           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 410           *where = target;
 411           break;
 412         }
 413     }
 414     obj->irelative = false;
 415     return (0);
 416 }
 417
 418 int
 419 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 420 {
 421     const Elf_Rela *relalim;
 422     const Elf_Rela *rela;
 423
 424     if (!obj->gnu_ifunc)
 425         return (0);
 426     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 427     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 428         Elf_Addr *where, target;
 429         const Elf_Sym *def;
 430         const Obj_Entry *defobj;
 431
 432         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 433         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 434           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 435           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 436                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 437           if (def == NULL)
 438               return (-1);
 439           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 440               continue;
 441           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 442           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 443           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 444           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 445           break;
 446         }
 447     }
 448     obj->gnu_ifunc = false;
 449     return (0);
 450 }
 451
 452 void
 453 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 454 {
 455     /*
 456      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 457      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 458      * use.
 459      */
 460     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 461     amd64_set_fsbase(allocate_tls(objs, 0,
 462                                   3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr)));
 463 }
 464
 465 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 466 {
 467     Elf_Addr** segbase;
 468
 469     __asm __volatile("movq %%fs:0, %0" : "=r" (segbase));
 470
 471     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 472 }