libexec/rtld-elf/x86_64/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 <sys/tls.h>
  37
  38 #include <machine/sysarch.h>
  39 #include <machine/tls.h>
  40
  41 #include <dlfcn.h>
  42 #include <err.h>
  43 #include <errno.h>
  44 #include <fcntl.h>
  45 #include <stdarg.h>
  46 #include <stdio.h>
  47 #include <stdlib.h>
  48 #include <string.h>
  49 #include <unistd.h>
  50
  51 #include "debug.h"
  52 #include "rtld.h"
  53
  54 /*
  55  * Process the special R_X86_64_COPY relocations in the main program.  These
  56  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
  57  * segment.
  58  *
  59  * Returns 0 on success, -1 on failure.
  60  */
  61 int
  62 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
  63 {
  64     const Elf_Rela *relalim;
  65     const Elf_Rela *rela;
  66
  67     assert(dstobj->mainprog);   /* COPY relocations are invalid elsewhere */
  68
  69     relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela + dstobj->relasize);
  70     for (rela = dstobj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
  71         if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_X86_64_COPY) {
  72             void *dstaddr;
  73             const Elf_Sym *dstsym;
  74             const char *name;
  75             size_t size;
  76             const void *srcaddr;
  77             const Elf_Sym *srcsym;
  78             const Obj_Entry *srcobj, *defobj;
  79             SymLook req;
  80             int res;
  81
  82             dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
  83             dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
  84             name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
  85             size = dstsym->st_size;
  86             symlook_init(&req, name);
  87             req.ventry = fetch_ventry(dstobj, ELF_R_SYM(rela->r_info));
  88             req.flags = SYMLOOK_EARLY;
  89
  90             for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next) {
  91                 res = symlook_obj(&req, srcobj);
  92                 if (res == 0) {
  93                     srcsym = req.sym_out;
  94                     defobj = req.defobj_out;
  95                     break;
  96                 }
  97             }
  98
  99             if (srcobj == NULL) {
 100                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 101                   " relocation in %s", name, dstobj->path);
 102                 return -1;
 103             }
 104
 105             srcaddr = (const void *) (defobj->relocbase + srcsym->st_value);
 106             memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 107         }
 108     }
 109
 110     return 0;
 111 }
 112
 113 /* Initialize the special GOT entries. */
 114 void
 115 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 116 {
 117     if (obj->pltgot != NULL) {
 118         obj->pltgot[1] = (Elf_Addr) obj;
 119         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 120     }
 121 }
 122
 123 /* Process the non-PLT relocations. */
 124 int
 125 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld, int flags,
 126     RtldLockState *lockstate)
 127 {
 128         const Elf_Rela *relalim;
 129         const Elf_Rela *rela;
 130         SymCache *cache;
 131         const Elf_Sym *def;
 132         const Obj_Entry *defobj;
 133         Elf_Addr *where, symval;
 134         Elf32_Addr *where32;
 135         int r;
 136
 137         r = -1;
 138         /*
 139          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 140          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 141          */
 142         if (obj != obj_rtld) {
 143                 cache = calloc(obj->dynsymcount, sizeof(SymCache));
 144                 /* No need to check for NULL here */
 145         } else
 146                 cache = NULL;
 147
 148         relalim = (const Elf_Rela *)((caddr_t)obj->rela + obj->relasize);
 149         for (rela = obj->rela;  rela < relalim;  rela++) {
 150                 /*
 151                  * First, resolve symbol for relocations which
 152                  * reference symbols.
 153                  */
 154                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 155                 case R_X86_64_64:
 156                 case R_X86_64_PC32:
 157                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 158                 case R_X86_64_TPOFF64:
 159                 case R_X86_64_TPOFF32:
 160                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 161                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 162                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 163                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 164                             &defobj, flags, cache, lockstate);
 165                         if (def == NULL)
 166                                 goto done;
 167                         /*
 168                          * If symbol is IFUNC, only perform relocation
 169                          * when caller allowed it by passing
 170                          * SYMLOOK_IFUNC flag.  Skip the relocations
 171                          * otherwise.
 172                          *
 173                          * Also error out in case IFUNC relocations
 174                          * are specified for TLS, which cannot be
 175                          * usefully interpreted.
 176                          */
 177                         if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 178                                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 179                                 case R_X86_64_64:
 180                                 case R_X86_64_PC32:
 181                                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 182                                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) == 0) {
 183                                                 obj->non_plt_gnu_ifunc = true;
 184                                                 continue;
 185                                         }
 186                                         symval = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(
 187                                             defobj, def);
 188                                         break;
 189                                 case R_X86_64_TPOFF64:
 190                                 case R_X86_64_TPOFF32:
 191                                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 192                                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 193                                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 194                                         _rtld_error("%s: IFUNC for TLS reloc",
 195                                             obj->path);
 196                                         goto done;
 197                                 }
 198                         } else {
 199                                 if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 200                                         continue;
 201                                 symval = (Elf_Addr)defobj->relocbase +
 202                                     def->st_value;
 203                         }
 204                         break;
 205                 default:
 206                         if ((flags & SYMLOOK_IFUNC) != 0)
 207                                 continue;
 208                         break;
 209                 }
 210                 where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 211                 where32 = (Elf32_Addr *)where;
 212
 213                 switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 214                 case R_X86_64_NONE:
 215                         break;
 216                 case R_X86_64_64:
 217                         *where = symval + rela->r_addend;
 218                         break;
 219                 case R_X86_64_PC32:
 220                         /*
 221                          * I don't think the dynamic linker should
 222                          * ever see this type of relocation.  But the
 223                          * binutils-2.6 tools sometimes generate it.
 224                          */
 225                         *where32 = (Elf32_Addr)(unsigned long)(symval +
 226                             rela->r_addend - (Elf_Addr)where);
 227                         break;
 228                 /* missing: R_X86_64_GOT32 R_X86_64_PLT32 */
 229                 case R_X86_64_COPY:
 230                         /*
 231                          * These are deferred until all other relocations have
 232                          * been done.  All we do here is make sure that the COPY
 233                          * relocation is not in a shared library.  They are allowed
 234                          * only in executable files.
 235                          */
 236                         if (!obj->mainprog) {
 237                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_X86_64_COPY "
 238                                     "relocation in shared library", obj->path);
 239                                 goto done;
 240                         }
 241                         break;
 242                 case R_X86_64_GLOB_DAT:
 243                         *where = symval;
 244                         break;
 245                 case R_X86_64_TPOFF64:
 246                         /*
 247                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 248                          * as we see the first relocation that
 249                          * references the TLS block. This allows us to
 250                          * support (small amounts of) static TLS in
 251                          * dynamically loaded modules. If we run out
 252                          * of space, we generate an error.
 253                          */
 254                         if (!defobj->tls_done) {
 255                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 256                                         _rtld_error("%s: No space available "
 257                                             "for static Thread Local Storage",
 258                                             obj->path);
 259                                         goto done;
 260                                 }
 261                         }
 262                         *where = (Elf_Addr)(def->st_value - defobj->tlsoffset +
 263                             rela->r_addend);
 264                         break;
 265                 case R_X86_64_TPOFF32:
 266                         /*
 267                          * We lazily allocate offsets for static TLS
 268                          * as we see the first relocation that
 269                          * references the TLS block. This allows us to
 270                          * support (small amounts of) static TLS in
 271                          * dynamically loaded modules. If we run out
 272                          * of space, we generate an error.
 273                          */
 274                         if (!defobj->tls_done) {
 275                                 if (!allocate_tls_offset((Obj_Entry*) defobj)) {
 276                                         _rtld_error("%s: No space available "
 277                                             "for static Thread Local Storage",
 278                                             obj->path);
 279                                         goto done;
 280                                 }
 281                         }
 282                         *where32 = (Elf32_Addr)(def->st_value -
 283                             defobj->tlsoffset + rela->r_addend);
 284                         break;
 285                 case R_X86_64_DTPMOD64:
 286                         *where += (Elf_Addr)defobj->tlsindex;
 287                         break;
 288                 case R_X86_64_DTPOFF64:
 289                         *where += (Elf_Addr)(def->st_value + rela->r_addend);
 290                         break;
 291                 case R_X86_64_DTPOFF32:
 292                         *where32 += (Elf32_Addr)(def->st_value +
 293                             rela->r_addend);
 294                         break;
 295                 case R_X86_64_RELATIVE:
 296                         *where = (Elf_Addr)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 297                         break;
 298                 /*
 299                  * missing:
 300                  * R_X86_64_GOTPCREL, R_X86_64_32, R_X86_64_32S, R_X86_64_16,
 301                  * R_X86_64_PC16, R_X86_64_8, R_X86_64_PC8
 302                  */
 303                 default:
 304                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %u"
 305                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 306                             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 307                         goto done;
 308                 }
 309         }
 310         r = 0;
 311 done:
 312         free(cache);
 313         return (r);
 314 }
 315
 316 /* Process the PLT relocations. */
 317 int
 318 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 319 {
 320     const Elf_Rela *relalim;
 321     const Elf_Rela *rela;
 322
 323     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 324     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 325         Elf_Addr *where;
 326
 327         switch(ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 328         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 329           /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 330           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 331           *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 332           break;
 333
 334         case R_X86_64_IRELATIVE:
 335           obj->irelative = true;
 336           break;
 337
 338         default:
 339           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 340             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 341           return (-1);
 342         }
 343     }
 344     return 0;
 345 }
 346
 347 /* Relocate the jump slots in an object. */
 348 int
 349 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 350 {
 351     const Elf_Rela *relalim;
 352     const Elf_Rela *rela;
 353
 354     if (obj->jmpslots_done)
 355         return 0;
 356     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 357     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 358         Elf_Addr *where, target;
 359         const Elf_Sym *def;
 360         const Obj_Entry *defobj;
 361
 362         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 363         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 364           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 365           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 366                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 367           if (def == NULL)
 368               return (-1);
 369           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) == STT_GNU_IFUNC) {
 370               obj->gnu_ifunc = true;
 371               continue;
 372           }
 373           target = (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value + rela->r_addend);
 374           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 375           break;
 376
 377         case R_X86_64_IRELATIVE:
 378           break;
 379
 380         default:
 381           _rtld_error("Unknown relocation type %x in PLT",
 382             (unsigned int)ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 383           return (-1);
 384         }
 385     }
 386     obj->jmpslots_done = true;
 387     return 0;
 388 }
 389
 390 int
 391 reloc_iresolve(Obj_Entry *obj, RtldLockState *lockstate)
 392 {
 393     const Elf_Rela *relalim;
 394     const Elf_Rela *rela;
 395
 396     if (!obj->irelative)
 397         return (0);
 398     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 399     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 400         Elf_Addr *where, target, *ptr;
 401
 402         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 403         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 404           break;
 405
 406         case R_X86_64_IRELATIVE:
 407           ptr = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_addend);
 408           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 409           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 410           target = ((Elf_Addr (*)(void))ptr)();
 411           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 412           *where = target;
 413           break;
 414         }
 415     }
 416     obj->irelative = false;
 417     return (0);
 418 }
 419
 420 int
 421 reloc_gnu_ifunc(Obj_Entry *obj, int flags, RtldLockState *lockstate)
 422 {
 423     const Elf_Rela *relalim;
 424     const Elf_Rela *rela;
 425
 426     if (!obj->gnu_ifunc)
 427         return (0);
 428     relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 429     for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 430         Elf_Addr *where, target;
 431         const Elf_Sym *def;
 432         const Obj_Entry *defobj;
 433
 434         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
 435         case R_X86_64_JMP_SLOT:
 436           where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 437           def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj,
 438                 SYMLOOK_IN_PLT | flags, NULL, lockstate);
 439           if (def == NULL)
 440               return (-1);
 441           if (ELF_ST_TYPE(def->st_info) != STT_GNU_IFUNC)
 442               continue;
 443           lock_release(rtld_bind_lock, lockstate);
 444           target = (Elf_Addr)rtld_resolve_ifunc(defobj, def);
 445           wlock_acquire(rtld_bind_lock, lockstate);
 446           reloc_jmpslot(where, target, defobj, obj, (const Elf_Rel *)rela);
 447           break;
 448         }
 449     }
 450     obj->gnu_ifunc = false;
 451     return (0);
 452 }
 453
 454 void *__tls_get_addr(tls_index *ti)
 455 {
 456     struct tls_tcb *tcb;
 457
 458     tcb = tls_get_tcb();
 459     return tls_get_addr_common((Elf_Addr **)&tcb->tcb_dtv, ti->ti_module, ti->ti_offset);
 460 }
 461
 462 void *
 463 __tls_get_addr_tcb(struct tls_tcb *tcb, tls_index *ti)
 464 {
 465     return tls_get_addr_common((Elf_Addr **)&tcb->tcb_dtv, ti->ti_module, ti->ti_offset);
 466 }