libexec/rtld-elf/alpha/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: src/libexec/rtld-elf/alpha/reloc.c,v 1.10.2.5 2002/09/02 02:10:20 obrien Exp $
  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
  37 #include <dlfcn.h>
  38 #include <err.h>
  39 #include <errno.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <stdarg.h>
  42 #include <stdio.h>
  43 #include <stdlib.h>
  44 #include <string.h>
  45 #include <unistd.h>
  46
  47 #include "debug.h"
  48 #include "rtld.h"
  49
  50 extern Elf_Dyn _GOT_END_;
  51
  52 /*
  53  * Macros for loading/storing unaligned 64-bit values.  These are
  54  * needed because relocations can point to unaligned data.  This
  55  * occurs in the DWARF2 exception frame tables generated by the
  56  * compiler, for instance.
  57  *
  58  * We don't use these when relocating jump slots and GOT entries,
  59  * since they are guaranteed to be aligned.
  60  */
  61 #define load64(p) ({                                            \
  62         Elf_Addr __res;                                         \
  63         __asm__("ldq_u %0,%1" : "=r"(__res) : "m"(*(p)));       \
  64         __res; })
  65
  66 #define store64(p, v)                                           \
  67         __asm__("stq_u %1,%0" : "=m"(*(p)) : "r"(v))
  68
  69 /* Relocate a non-PLT object with addend. */
  70 static int
  71 reloc_non_plt_obj(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
  72         SymCache *cache)
  73 {
  74         Elf_Addr *where = (Elf_Addr *) (obj->relocbase + rela->r_offset);
  75
  76         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
  77
  78                 case R_ALPHA_NONE:
  79                         break;
  80
  81                 case R_ALPHA_REFQUAD: {
  82                         const Elf_Sym *def;
  83                         const Obj_Entry *defobj;
  84
  85                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
  86                             &defobj, false, cache);
  87                         if (def == NULL)
  88                                 return -1;
  89                         store64(where,
  90                             (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value) +
  91                             load64(where) + rela->r_addend);
  92                 }
  93                 break;
  94
  95                 case R_ALPHA_GLOB_DAT: {
  96                         const Elf_Sym *def;
  97                         const Obj_Entry *defobj;
  98                         Elf_Addr val;
  99
 100                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 101                             &defobj, false, cache);
 102                         if (def == NULL)
 103                                 return -1;
 104                         val = (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value +
 105                             rela->r_addend);
 106                         if (load64(where) != val)
 107                                 store64(where, val);
 108                 }
 109                 break;
 110
 111                 case R_ALPHA_RELATIVE: {
 112                         if (obj != obj_rtld ||
 113                             (caddr_t)where < (caddr_t)_GLOBAL_OFFSET_TABLE_ ||
 114                             (caddr_t)where >= (caddr_t)&_GOT_END_)
 115                                 store64(where,
 116                                     load64(where) + (Elf_Addr) obj->relocbase);
 117                 }
 118                 break;
 119
 120                 case R_ALPHA_COPY: {
 121                         /*
 122                          * These are deferred until all other relocations
 123                          * have been done.  All we do here is make sure
 124                          * that the COPY relocation is not in a shared
 125                          * library.  They are allowed only in executable
 126                          * files.
 127                         */
 128                         if (!obj->mainprog) {
 129                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 130                                     " relocation in shared library",
 131                                     obj->path);
 132                                 return -1;
 133                         }
 134                 }
 135                 break;
 136
 137                 default:
 138                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 139                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 140                             ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 141                         return -1;
 142         }
 143         return(0);
 144 }
 145
 146 /* Process the non-PLT relocations. */
 147 int
 148 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld)
 149 {
 150         const Elf_Rel *rellim;
 151         const Elf_Rel *rel;
 152         const Elf_Rela *relalim;
 153         const Elf_Rela *rela;
 154         SymCache *cache;
 155         int bytes = obj->nchains * sizeof(SymCache);
 156         int r = -1;
 157
 158         /*
 159          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 160          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 161          */
 162         cache = mmap(NULL, bytes, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANON, -1, 0);
 163         if (cache == MAP_FAILED)
 164             cache = NULL;
 165         if (cache != NULL)
 166             memset(cache, 0, bytes);
 167
 168         /* Perform relocations without addend if there are any: */
 169         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) obj->rel + obj->relsize);
 170         for (rel = obj->rel;  obj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 171                 Elf_Rela locrela;
 172
 173                 locrela.r_info = rel->r_info;
 174                 locrela.r_offset = rel->r_offset;
 175                 locrela.r_addend = 0;
 176                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, &locrela, cache))
 177                         goto done;
 178         }
 179
 180         /* Perform relocations with addend if there are any: */
 181         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) obj->rela + obj->relasize);
 182         for (rela = obj->rela;  obj->rela != NULL && rela < relalim;  rela++) {
 183                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, rela, cache))
 184                         goto done;
 185         }
 186         r = 0;
 187 done:
 188         if (cache)
 189             munmap(cache, bytes);
 190         return(r);
 191 }
 192
 193 /* Process the PLT relocations. */
 194 int
 195 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 196 {
 197     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 198     if (obj->pltrelsize != 0) {
 199         const Elf_Rel *rellim;
 200         const Elf_Rel *rel;
 201
 202         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 203         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 204             Elf_Addr *where;
 205
 206             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 207
 208             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 209             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 210             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 211         }
 212     } else {
 213         const Elf_Rela *relalim;
 214         const Elf_Rela *rela;
 215
 216         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 217         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 218             Elf_Addr *where;
 219
 220             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 221
 222             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 223             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 224             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 225         }
 226     }
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 /* Relocate the jump slots in an object. */
 231 int
 232 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj)
 233 {
 234     if (obj->jmpslots_done)
 235         return 0;
 236     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 237     if (obj->pltrelsize != 0) {
 238         const Elf_Rel *rellim;
 239         const Elf_Rel *rel;
 240
 241         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 242         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 243             Elf_Addr *where;
 244             const Elf_Sym *def;
 245             const Obj_Entry *defobj;
 246
 247             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 248             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 249             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj, true,
 250                 NULL);
 251             if (def == NULL)
 252                 return -1;
 253             reloc_jmpslot(where,
 254               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value));
 255         }
 256     } else {
 257         const Elf_Rela *relalim;
 258         const Elf_Rela *rela;
 259
 260         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 261         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 262             Elf_Addr *where;
 263             const Elf_Sym *def;
 264             const Obj_Entry *defobj;
 265
 266             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 267             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 268             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj, true,
 269                 NULL);
 270             if (def == NULL)
 271                 return -1;
 272             reloc_jmpslot(where,
 273               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value));
 274         }
 275     }
 276     obj->jmpslots_done = true;
 277     return 0;
 278 }
 279
 280 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 281 void
 282 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target)
 283 {
 284     Elf_Addr stubaddr;
 285
 286     dbg(" reloc_jmpslot: where=%p, target=%p", (void *)where, (void *)target);
 287     stubaddr = *where;
 288     if (stubaddr != target) {
 289         int64_t delta;
 290         u_int32_t inst[3];
 291         int instct;
 292         Elf_Addr pc;
 293         int64_t idisp;
 294         u_int32_t *stubptr;
 295
 296         /* Point this GOT entry directly at the target. */
 297         *where = target;
 298
 299         /*
 300          * There may be multiple GOT tables, each with an entry
 301          * pointing to the stub in the PLT.  But we can only find and
 302          * fix up the first GOT entry.  So we must rewrite the stub as
 303          * well, to perform a call to the target if it is executed.
 304          *
 305          * When the stub gets control, register pv ($27) contains its
 306          * address.  We adjust its value so that it points to the
 307          * target, and then jump indirect through it.
 308          *
 309          * Each PLT entry has room for 3 instructions.  If the
 310          * adjustment amount fits in a signed 32-bit integer, we can
 311          * simply add it to register pv.  Otherwise we must load the
 312          * GOT entry itself into the pv register.
 313          */
 314         delta = target - stubaddr;
 315         dbg("  stubaddr=%p, where-stubaddr=%ld, delta=%ld", (void *)stubaddr,
 316           (long)where - (long)stubaddr, (long)delta);
 317         instct = 0;
 318         if ((int32_t)delta == delta) {
 319             /*
 320              * We can adjust pv with a LDA, LDAH sequence.
 321              *
 322              * First build an LDA instruction to adjust the low 16 bits.
 323              */
 324             inst[instct++] = 0x08 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 325               (delta & 0xffff);
 326             dbg("  LDA  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 327             /*
 328              * Adjust the delta to account for the effects of the LDA,
 329              * including sign-extension.
 330              */
 331             delta -= (int16_t)delta;
 332             if (delta != 0) {
 333                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 334                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 335                   (delta >> 16 & 0xffff);
 336                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(delta >> 16));
 337             }
 338         } else {
 339             int64_t dhigh;
 340
 341             /* We must load the GOT entry from memory. */
 342             delta = (Elf_Addr)where - stubaddr;
 343             /*
 344              * If the GOT entry is too far away from the PLT entry,
 345              * then punt. This PLT entry will have to be looked up
 346              * manually for all GOT entries except the first one.
 347              * The program will still run, albeit very slowly.  It's
 348              * extremely unlikely that this case could ever arise in
 349              * practice, but we might as well handle it correctly if
 350              * it does.
 351              */
 352             if ((int32_t)delta != delta) {
 353                 dbg("  PLT stub too far from GOT to relocate");
 354                 return;
 355             }
 356             dhigh = delta - (int16_t)delta;
 357             if (dhigh != 0) {
 358                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 359                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 360                   (dhigh >> 16 & 0xffff);
 361                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(dhigh >> 16));
 362             }
 363             /* Build an LDQ to load the GOT entry. */
 364             inst[instct++] = 0x29 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 365               (delta & 0xffff);
 366             dbg("  LDQ  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 367         }
 368
 369         /*
 370          * Build a JMP or BR instruction to jump to the target.  If
 371          * the instruction displacement fits in a sign-extended 21-bit
 372          * field, we can use the more efficient BR instruction.
 373          * Otherwise we have to jump indirect through the pv register.
 374          */
 375         pc = stubaddr + 4 * (instct + 1);
 376         idisp = (int64_t)(target - pc) >> 2;
 377         if (-0x100000 <= idisp && idisp < 0x100000) {
 378             inst[instct++] = 0x30 << 26 | 31 << 21 | (idisp & 0x1fffff);
 379             dbg("  BR   $31,%p", (void *)target);
 380         } else {
 381             inst[instct++] = 0x1a << 26 | 31 << 21 | 27 << 16 |
 382               (idisp & 0x3fff);
 383             dbg("  JMP  $31,($27),%d", (int)(idisp & 0x3fff));
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Fill in the tail of the PLT entry first for reentrancy.
 388          * Until we have overwritten the first instruction (an
 389          * unconditional branch), the remaining instructions have no
 390          * effect.
 391          */
 392         stubptr = (u_int32_t *)stubaddr;
 393         while (instct > 1) {
 394             instct--;
 395             stubptr[instct] = inst[instct];
 396         }
 397         /*
 398          * Commit the tail of the instruction sequence to memory
 399          * before overwriting the first instruction.
 400          */
 401         __asm__ __volatile__("wmb" : : : "memory");
 402         stubptr[0] = inst[0];
 403     }
 404 }
 405
 406 /* Process an R_ALPHA_COPY relocation. */
 407 static int
 408 do_copy_relocation(Obj_Entry *dstobj, const Elf_Rela *rela)
 409 {
 410         void *dstaddr;
 411         const Elf_Sym *dstsym;
 412         const char *name;
 413         unsigned long hash;
 414         size_t size;
 415         const void *srcaddr;
 416         const Elf_Sym *srcsym;
 417         Obj_Entry *srcobj;
 418
 419         dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
 420         dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
 421         name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
 422         hash = elf_hash(name);
 423         size = dstsym->st_size;
 424
 425         for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next)
 426                 if ((srcsym = symlook_obj(name, hash, srcobj, false)) != NULL)
 427                         break;
 428
 429         if (srcobj == NULL) {
 430                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 431                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 432                 return -1;
 433         }
 434
 435         srcaddr = (const void *) (srcobj->relocbase + srcsym->st_value);
 436         memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 437         return 0;
 438 }
 439
 440 /*
 441  * Process the special R_ALPHA_COPY relocations in the main program.  These
 442  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
 443  * segment.
 444  *
 445  * Returns 0 on success, -1 on failure.
 446  */
 447 int
 448 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
 449 {
 450         const Elf_Rel *rellim;
 451         const Elf_Rel *rel;
 452         const Elf_Rela *relalim;
 453         const Elf_Rela *rela;
 454
 455         assert(dstobj->mainprog);       /* COPY relocations are invalid elsewhere */
 456
 457         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) dstobj->rel + dstobj->relsize);
 458         for (rel = dstobj->rel; dstobj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 459                 if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 460                         Elf_Rela locrela;
 461
 462                         locrela.r_info = rel->r_info;
 463                         locrela.r_offset = rel->r_offset;
 464                         locrela.r_addend = 0;
 465                         if (do_copy_relocation(dstobj, &locrela))
 466                                 return -1;
 467                 }
 468         }
 469
 470         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
 471             dstobj->relasize);
 472         for (rela = dstobj->rela; dstobj->rela != NULL && rela < relalim;
 473             rela++) {
 474                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 475                         if (do_copy_relocation(dstobj, rela))
 476                                 return -1;
 477                 }
 478         }
 479
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 /* Initialize the special PLT entries. */
 484 void
 485 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 486 {
 487         u_int32_t *pltgot;
 488
 489         if (obj->pltgot != NULL &&
 490             (obj->pltrelsize != 0 || obj->pltrelasize != 0)) {
 491                 /*
 492                  * This function will be called to perform the relocation.
 493                  * Look for the ldah instruction from the old PLT format since
 494                  * that will tell us what format we are trying to relocate.
 495                  */
 496                 pltgot = (u_int32_t *) obj->pltgot;
 497                 if ((pltgot[8] & 0xffff0000) == 0x279f0000)
 498                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start_old;
 499                 else
 500                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 501                 /* Identify this shared object */
 502                 obj->pltgot[3] = (Elf_Addr) obj;
 503         }
 504 }