libexec/rtld-elf/map_object.c

   1 /*-
   2  * Copyright 1996-1998 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: src/libexec/rtld-elf/map_object.c,v 1.7.2.2 2002/12/28 19:49:41 dillon Exp $
  26  * $DragonFly: src/libexec/rtld-elf/map_object.c,v 1.3 2003/09/18 21:22:56 dillon Exp $
  27  */
  28
  29 #include <sys/param.h>
  30 #include <sys/mman.h>
  31 #include <sys/stat.h>
  32
  33 #include <errno.h>
  34 #include <stddef.h>
  35 #include <stdlib.h>
  36 #include <string.h>
  37 #include <unistd.h>
  38
  39 #include "rtld.h"
  40
  41 static Elf_Ehdr *get_elf_header (int, const char *);
  42 static int convert_prot(int);   /* Elf flags -> mmap protection */
  43 static int convert_flags(int); /* Elf flags -> mmap flags */
  44
  45 /*
  46  * Map a shared object into memory.  The "fd" argument is a file descriptor,
  47  * which must be open on the object and positioned at its beginning.
  48  * The "path" argument is a pathname that is used only for error messages.
  49  *
  50  * The return value is a pointer to a newly-allocated Obj_Entry structure
  51  * for the shared object.  Returns NULL on failure.
  52  */
  53 Obj_Entry *
  54 map_object(int fd, const char *path, const struct stat *sb)
  55 {
  56     Obj_Entry *obj;
  57     Elf_Ehdr *hdr;
  58     int i;
  59     Elf_Phdr *phdr;
  60     Elf_Phdr *phlimit;
  61     Elf_Phdr **segs;
  62     int nsegs;
  63     Elf_Phdr *phdyn;
  64     Elf_Phdr *phphdr;
  65     Elf_Phdr *phinterp;
  66     caddr_t mapbase;
  67     size_t mapsize;
  68     Elf_Off base_offset;
  69     Elf_Addr base_vaddr;
  70     Elf_Addr base_vlimit;
  71     caddr_t base_addr;
  72     Elf_Off data_offset;
  73     Elf_Addr data_vaddr;
  74     Elf_Addr data_vlimit;
  75     caddr_t data_addr;
  76     int data_prot;
  77     int data_flags;
  78     Elf_Addr clear_vaddr;
  79     caddr_t clear_addr;
  80     caddr_t clear_page;
  81     size_t nclear;
  82     Elf_Addr bss_vaddr;
  83     Elf_Addr bss_vlimit;
  84     caddr_t bss_addr;
  85
  86     hdr = get_elf_header(fd, path);
  87     if (hdr == NULL)
  88         return NULL;
  89
  90     /*
  91      * Scan the program header entries, and save key information.
  92      *
  93      * We rely on there being exactly two load segments, text and data,
  94      * in that order.
  95      */
  96     phdr = (Elf_Phdr *) ((char *)hdr + hdr->e_phoff);
  97     phlimit = phdr + hdr->e_phnum;
  98     nsegs = -1;
  99     phdyn = phphdr = phinterp = NULL;
 100     segs = alloca(sizeof(segs[0]) * hdr->e_phnum);
 101     while (phdr < phlimit) {
 102         switch (phdr->p_type) {
 103
 104         case PT_INTERP:
 105             phinterp = phdr;
 106             break;
 107
 108         case PT_LOAD:
 109             segs[++nsegs] = phdr;
 110             if (segs[nsegs]->p_align < PAGE_SIZE) {
 111                 _rtld_error("%s: PT_LOAD segment %d not page-aligned",
 112                     path, nsegs);
 113                 return NULL;
 114             }
 115             break;
 116
 117         case PT_PHDR:
 118             phphdr = phdr;
 119             break;
 120
 121         case PT_DYNAMIC:
 122             phdyn = phdr;
 123             break;
 124         }
 125
 126         ++phdr;
 127     }
 128     if (phdyn == NULL) {
 129         _rtld_error("%s: object is not dynamically-linked", path);
 130         return NULL;
 131     }
 132
 133     if (nsegs < 0) {
 134         _rtld_error("%s: too few PT_LOAD segments", path);
 135         return NULL;
 136     }
 137
 138     /*
 139      * Map the entire address space of the object, to stake out our
 140      * contiguous region, and to establish the base address for relocation.
 141      */
 142     base_offset = trunc_page(segs[0]->p_offset);
 143     base_vaddr = trunc_page(segs[0]->p_vaddr);
 144     base_vlimit = round_page(segs[nsegs]->p_vaddr + segs[nsegs]->p_memsz);
 145     mapsize = base_vlimit - base_vaddr;
 146     base_addr = hdr->e_type == ET_EXEC ? (caddr_t) base_vaddr : NULL;
 147
 148     mapbase = mmap(base_addr, mapsize, convert_prot(segs[0]->p_flags),
 149       convert_flags(segs[0]->p_flags), fd, base_offset);
 150     if (mapbase == (caddr_t) -1) {
 151         _rtld_error("%s: mmap of entire address space failed: %s",
 152           path, strerror(errno));
 153         return NULL;
 154     }
 155     if (base_addr != NULL && mapbase != base_addr) {
 156         _rtld_error("%s: mmap returned wrong address: wanted %p, got %p",
 157           path, base_addr, mapbase);
 158         munmap(mapbase, mapsize);
 159         return NULL;
 160     }
 161
 162     for (i = 0; i <=  nsegs; i++) {
 163         /* Overlay the segment onto the proper region. */
 164         data_offset = trunc_page(segs[i]->p_offset);
 165         data_vaddr = trunc_page(segs[i]->p_vaddr);
 166         data_vlimit = round_page(segs[i]->p_vaddr + segs[i]->p_filesz);
 167         data_addr = mapbase + (data_vaddr - base_vaddr);
 168         data_prot = convert_prot(segs[i]->p_flags);
 169         data_flags = convert_flags(segs[i]->p_flags) | MAP_FIXED;
 170         /* Do not call mmap on the first segment - this is redundant */
 171         if (i && mmap(data_addr, data_vlimit - data_vaddr, data_prot,
 172           data_flags, fd, data_offset) == (caddr_t) -1) {
 173             _rtld_error("%s: mmap of data failed: %s", path, strerror(errno));
 174             return NULL;
 175         }
 176
 177         /* Clear any BSS in the last page of the segment. */
 178         clear_vaddr = segs[i]->p_vaddr + segs[i]->p_filesz;
 179         clear_addr = mapbase + (clear_vaddr - base_vaddr);
 180         clear_page = mapbase + (trunc_page(clear_vaddr) - base_vaddr);
 181         if ((nclear = data_vlimit - clear_vaddr) > 0) {
 182             /* Make sure the end of the segment is writable */
 183             if ((data_prot & PROT_WRITE) == 0 &&
 184                 -1 ==  mprotect(clear_page, PAGE_SIZE, data_prot|PROT_WRITE)) {
 185                         _rtld_error("%s: mprotect failed: %s", path,
 186                             strerror(errno));
 187                         return NULL;
 188             }
 189
 190             memset(clear_addr, 0, nclear);
 191
 192             /* Reset the data protection back */
 193             if ((data_prot & PROT_WRITE) == 0)
 194                  mprotect(clear_page, PAGE_SIZE, data_prot);
 195         }
 196
 197         /* Overlay the BSS segment onto the proper region. */
 198         bss_vaddr = data_vlimit;
 199         bss_vlimit = round_page(segs[i]->p_vaddr + segs[i]->p_memsz);
 200         bss_addr = mapbase +  (bss_vaddr - base_vaddr);
 201         if (bss_vlimit > bss_vaddr) {   /* There is something to do */
 202             if (mmap(bss_addr, bss_vlimit - bss_vaddr, data_prot,
 203                 MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANON, -1, 0) == (caddr_t) -1) {
 204                     _rtld_error("%s: mmap of bss failed: %s", path,
 205                         strerror(errno));
 206                 return NULL;
 207             }
 208         }
 209     }
 210
 211     obj = obj_new();
 212     if (sb != NULL) {
 213         obj->dev = sb->st_dev;
 214         obj->ino = sb->st_ino;
 215     }
 216     obj->mapbase = mapbase;
 217     obj->mapsize = mapsize;
 218     obj->textsize = round_page(segs[0]->p_vaddr + segs[0]->p_memsz) -
 219       base_vaddr;
 220     obj->vaddrbase = base_vaddr;
 221     obj->relocbase = mapbase - base_vaddr;
 222     obj->dynamic = (const Elf_Dyn *) (obj->relocbase + phdyn->p_vaddr);
 223     if (hdr->e_entry != 0)
 224         obj->entry = (caddr_t) (obj->relocbase + hdr->e_entry);
 225     if (phphdr != NULL) {
 226         obj->phdr = (const Elf_Phdr *) (obj->relocbase + phphdr->p_vaddr);
 227         obj->phsize = phphdr->p_memsz;
 228     }
 229     if (phinterp != NULL)
 230         obj->interp = (const char *) (obj->relocbase + phinterp->p_vaddr);
 231
 232     return obj;
 233 }
 234
 235 static Elf_Ehdr *
 236 get_elf_header (int fd, const char *path)
 237 {
 238     static union {
 239         Elf_Ehdr hdr;
 240         char buf[PAGE_SIZE];
 241     } u;
 242     ssize_t nbytes;
 243
 244     if ((nbytes = read(fd, u.buf, PAGE_SIZE)) == -1) {
 245         _rtld_error("%s: read error: %s", path, strerror(errno));
 246         return NULL;
 247     }
 248
 249     /* Make sure the file is valid */
 250     if (nbytes < (ssize_t)sizeof(Elf_Ehdr) || !IS_ELF(u.hdr)) {
 251         _rtld_error("%s: invalid file format", path);
 252         return NULL;
 253     }
 254     if (u.hdr.e_ident[EI_CLASS] != ELF_TARG_CLASS
 255       || u.hdr.e_ident[EI_DATA] != ELF_TARG_DATA) {
 256         _rtld_error("%s: unsupported file layout", path);
 257         return NULL;
 258     }
 259     if (u.hdr.e_ident[EI_VERSION] != EV_CURRENT
 260       || u.hdr.e_version != EV_CURRENT) {
 261         _rtld_error("%s: unsupported file version", path);
 262         return NULL;
 263     }
 264     if (u.hdr.e_type != ET_EXEC && u.hdr.e_type != ET_DYN) {
 265         _rtld_error("%s: unsupported file type", path);
 266         return NULL;
 267     }
 268     if (u.hdr.e_machine != ELF_TARG_MACH) {
 269         _rtld_error("%s: unsupported machine", path);
 270         return NULL;
 271     }
 272
 273     /*
 274      * We rely on the program header being in the first page.  This is
 275      * not strictly required by the ABI specification, but it seems to
 276      * always true in practice.  And, it simplifies things considerably.
 277      */
 278     if (u.hdr.e_phentsize != sizeof(Elf_Phdr)) {
 279         _rtld_error(
 280           "%s: invalid shared object: e_phentsize != sizeof(Elf_Phdr)", path);
 281         return NULL;
 282     }
 283     if (u.hdr.e_phoff + u.hdr.e_phnum * sizeof(Elf_Phdr) > (size_t)nbytes) {
 284         _rtld_error("%s: program header too large", path);
 285         return NULL;
 286     }
 287
 288     return (&u.hdr);
 289 }
 290
 291 void
 292 obj_free(Obj_Entry *obj)
 293 {
 294     Objlist_Entry *elm;
 295
 296     free(obj->path);
 297     while (obj->needed != NULL) {
 298         Needed_Entry *needed = obj->needed;
 299         obj->needed = needed->next;
 300         free(needed);
 301     }
 302     while (!STAILQ_EMPTY(&obj->dldags)) {
 303         elm = STAILQ_FIRST(&obj->dldags);
 304         STAILQ_REMOVE_HEAD(&obj->dldags, link);
 305         free(elm);
 306     }
 307     while (!STAILQ_EMPTY(&obj->dagmembers)) {
 308         elm = STAILQ_FIRST(&obj->dagmembers);
 309         STAILQ_REMOVE_HEAD(&obj->dagmembers, link);
 310         free(elm);
 311     }
 312     free(obj);
 313 }
 314
 315 Obj_Entry *
 316 obj_new(void)
 317 {
 318     Obj_Entry *obj;
 319
 320     obj = CNEW(Obj_Entry);
 321     STAILQ_INIT(&obj->dldags);
 322     STAILQ_INIT(&obj->dagmembers);
 323     return obj;
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Given a set of ELF protection flags, return the corresponding protection
 328  * flags for MMAP.
 329  */
 330 static int
 331 convert_prot(int elfflags)
 332 {
 333     int prot = 0;
 334     if (elfflags & PF_R)
 335         prot |= PROT_READ;
 336     if (elfflags & PF_W)
 337         prot |= PROT_WRITE;
 338     if (elfflags & PF_X)
 339         prot |= PROT_EXEC;
 340     return prot;
 341 }
 342
 343 static int
 344 convert_flags(int elfflags)
 345 {
 346     int flags = MAP_PRIVATE; /* All mappings are private */
 347
 348     /*
 349      * Readonly mappings are marked "MAP_NOCORE", because they can be
 350      * reconstructed by a debugger.
 351      */
 352     if (!(elfflags & PF_W))
 353         flags |= MAP_NOCORE;
 354     return flags;
 355 }