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 = globallist_next(dstobj); srcobj != NULL;
  89               srcobj = globallist_next(srcobj)) {
  90                 res = symlook_obj(&req, srcobj);
  91                 if (res == 0) {
  92                     srcsym = req.sym_out;
  93                     defobj = req.defobj_out;
  94                     break;
  95                 }
  96             }
  97
  98             if (srcobj == NULL) {
  99                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 100                   " relocation in %s", name, dstobj->path);
 101                 return -1;
 102             }
 103
 104             srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 105             memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 106         }
 107     }
 108
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 /* Initialize the special GOT entries. */
 113 void
 114 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 115 {
 116     if (obj->pltgot != NULL) {
 117         obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
 118         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 119     }
 120 }
 121
 122 /* Process the non-PLT relocations. */
 123 int
 124 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 125     RtldLockState *lockstate)
 126 {
 127         const Elf_Rela *relalim;
 128         const Elf_Rela *rela;
 129         SymCache *cache;
 130         const Elf_Sym *def;
 131         const Obj_Entry *defobj;
 132         Elf_Addr *where, symval;
 133         Elf32_Addr *where32;
 134         int r;
 135
 136         r = -1;
 137         /*
 138          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 139          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 140          */
 141         if (obj != obj_rtld) {
 142                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 143                 /* No need to check for NULL here */
 144         } else
 145                 cache = NULL;
 146
 147         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 148         for (rela = obj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
 149                 /*
 150                  * First, resolve symbol for relocations which
 151                  * reference symbols.
 152                  */
 153                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 154                 case R_X86_64_64:
 155                 case R_X86_64_PC32:
 156                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 157                 case R_X86_64_TPOFF64:
 158                 case R_X86_64_TPOFF32:
 159                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 160                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 161                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 162                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 163                             &defobj, flags, cache, lockstate);
 164                         if (def == NULL)
 165                                 goto done;
 166                         /*
 167                          * If symbol is IFUNC, only perform relocation
 168                          * when caller allowed it by passing
 169                          * SYMLOOK_IFUNC flag.  Skip the relocations
 170                          * otherwise.
 171                          *
 172                          * Also error out in case IFUNC relocations
 173                          * are specified for TLS, which cannot be
 174                          * usefully interpreted.
 175                          */
 176                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 177                                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 178                                 case R_X86_64_64:
 179                                 case R_X86_64_PC32:
 180                                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 181                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 182                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 183                                                 continue;
 184                                         }
 185                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 186                                             defobj, def);
 187                                         break;
 188                                 case R_X86_64_TPOFF64:
 189                                 case R_X86_64_TPOFF32:
 190                                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 191                                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 192                                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 193                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 194                                             obj->path);
 195                                         goto done;
 196                                 }
 197                         } else {
 198                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 199                                         continue;
 200                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 201                                     def->st_value;
 202                         }
 203                         break;
 204                 default:
 205                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 206                                 continue;
 207                         break;
 208                 }
 209                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 210                 where32 = (Elf32_Addr *)where;
 211
 212                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 213                 case R_X86_64_NONE:
 214                         break;
 215                 case R_X86_64_64:
 216                         *where = symval + rela->r_addend;
 217                         break;
 218                 case R_X86_64_PC32:
 219                         /*
 220                          * I don't think the dynamic linker should
 221                          * ever see this type of relocation.  But the
 222                          * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 223                          */
 224                         *where32 = (Elf32_Addr)(unsigned long)(symval +
 225                             rela->r_addend - (Elf_Addr)where);
 226                         break;
 227                 /* missing: R_X86_64_GOT32 R_X86_64_PLT32 */
 228                 case R_X86_64_COPY:
 229                         /*
 230                          * These are deferred until all other relocations have
 231                          * been done.  All we do here is make sure that the COPY
 232                          * relocation is not in a shared library.  They are allowed
 233                          * only in executable files.
 234                          */
 235                         if (!obj->mainprog) {
 236                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_X86_64_COPY "
 237                                     "relocation in shared library", obj->path);
 238                                 goto done;
 239                         }
 240                         break;
 241                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 242                         *where = symval;
 243                         break;
 244                 case R_X86_64_TPOFF64:
 245                         /*
 246                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 247                          * as we see the first relocation that
 248                          * references the TLS block. This allows us to
 249                          * support (small amounts of) static TLS in
 250                          * dynamically loaded modules. If we run out
 251                          * of space, we generate an error.
 252                          */
 253                         if (!defobj->tls_done) {
 254                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 255                                         _rtld_error("%s: No space available "
 256                                             "for static Thread Local Storage",
 257                                             obj->path);
 258                                         goto done;
 259                                 }
 260                         }
 261                         *where = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset +
 262                             rela->r_addend);
 263                         break;
 264                 case R_X86_64_TPOFF32:
 265                         /*
 266                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 267                          * as we see the first relocation that
 268                          * references the TLS block. This allows us to
 269                          * support (small amounts of) static TLS in
 270                          * dynamically loaded modules. If we run out
 271                          * of space, we generate an error.
 272                          */
 273                         if (!defobj->tls_done) {
 274                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 275                                         _rtld_error("%s: No space available "
 276                                             "for static Thread Local Storage",
 277                                             obj->path);
 278                                         goto done;
 279                                 }
 280                         }
 281                         *where32 = (Elf32_Addr)(def->st_value -
 282                             defobj->tlsoffset + rela->r_addend);
 283                         break;
 284                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 285                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 286                         break;
 287                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 288                         *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend);
 289                         break;
 290                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 291                         *where32 += (Elf32_Addr)(def->st_value +
 292                             rela->r_addend);
 293                         break;
 294                 case R_X86_64_RELATIVE:
 295                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 296                         break;
 297                 /*
 298                  * missing:
 299                  * R_X86_64_GOTPCREL, R_X86_64_32, R_X86_64_32S, R_X86_64_16,
 300                  * R_X86_64_PC16, R_X86_64_8, R_X86_64_PC8
 301                  */
 302                 default:
 303                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 304                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 305                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 306                         goto done;
 307                 }
 308         }
 309         r = 0;
 310 done:
 311         free(cache);
 312         return (r);
 313 }
 314
 315 /* Process the PLT relocations. */
 316 int
 317 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 318 {
 319     const Elf_Rela *relalim;
 320     const Elf_Rela *rela;
 321
 322     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 323     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 324         Elf_Addr *where;
 325
 326         switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 327         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 328           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 329           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 330           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 331           break;
 332
 333         case R_X86_64_IRELATIVE:
 334           obj->irelative = true;
 335           break;
 336
 337         default:
 338           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 339             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 340           return (-1);
 341         }
 342     }
 343     return 0;
 344 }
 345
 346 /* Relocate the jump slots in an object. */
 347 int
 348 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 349 {
 350     const Elf_Rela *relalim;
 351     const Elf_Rela *rela;
 352
 353     if (obj->jmpslots_done)
 354         return 0;
 355     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 356     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 357         Elf_Addr *where, target;
 358         const Elf_Sym *def;
 359         const Obj_Entry *defobj;
 360
 361         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 362         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 363           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 364           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 365                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 366           if (def == NULL)
 367               return (-1);
 368           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 369               obj->gnu_ifunc = true;
 370               continue;
 371           }
 372           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value + rela->r_addend);
 373           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 374           break;
 375
 376         case R_X86_64_IRELATIVE:
 377           break;
 378
 379         default:
 380           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 381             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 382           return (-1);
 383         }
 384     }
 385     obj->jmpslots_done = true;
 386     return 0;
 387 }
 388
 389 int
 390 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 391 {
 392     const Elf_Rela *relalim;
 393     const Elf_Rela *rela;
 394
 395     if (!obj->irelative)
 396         return (0);
 397     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 398     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 399         Elf_Addr *where, target, *ptr;
 400
 401         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 402         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 403           break;
 404
 405         case R_X86_64_IRELATIVE:
 406           ptr = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 407           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 408           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 409           target = ((Elf_Addr (*)(void))ptr)();
 410           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 411           *where = target;
 412           break;
 413         }
 414     }
 415     obj->irelative = false;
 416     return (0);
 417 }
 418
 419 int
 420 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 421 {
 422     const Elf_Rela *relalim;
 423     const Elf_Rela *rela;
 424
 425     if (!obj->gnu_ifunc)
 426         return (0);
 427     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 428     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 429         Elf_Addr *where, target;
 430         const Elf_Sym *def;
 431         const Obj_Entry *defobj;
 432
 433         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 434         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 435           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 436           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 437                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 438           if (def == NULL)
 439               return (-1);
 440           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 441               continue;
 442           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 443           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 444           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 445           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 446           break;
 447         }
 448     }
 449     obj->gnu_ifunc = false;
 450     return (0);
 451 }
 452
 453 void
 454 allocate_initial_tls(Obj_Entry *objs)
 455 {
 456     /*
 457      * Fix the size of the static TLS block by using the maximum
 458      * offset allocated so far and adding a bit for dynamic modules to
 459      * use.
 460      */
 461     tls_static_space = tls_last_offset + RTLD_STATIC_TLS_EXTRA;
 462     amd64_set_fsbase(allocate_tls(objs, 0,
 463                                   3*sizeof(Elf_Addr), sizeof(Elf_Addr)));
 464 }
 465
 466 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 467 {
 468     Elf_Addr** segbase;
 469
 470     __asm __volatile("movq %%fs:0, %0" : "=r" (segbase));
 471
 472     return tls_get_addr_common(&segbase[1], ti->ti_module, ti->ti_offset);
 473 }