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  * $DragonFly: src/libexec/rtld-elf/alpha/Attic/reloc.c,v 1.2 2003/06/17 04:27:08 dillon Exp $
  27  */
  28
  29 /*
  30  * Dynamic linker for ELF.
  31  *
  32  * John Polstra <jdp@polstra.com>.
  33  */
  34
  35 #include <sys/param.h>
  36 #include <sys/mman.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
  51 extern Elf_Dyn _GOT_END_;
  52
  53 /*
  54  * Macros for loading/storing unaligned 64-bit values.  These are
  55  * needed because relocations can point to unaligned data.  This
  56  * occurs in the DWARF2 exception frame tables generated by the
  57  * compiler, for instance.
  58  *
  59  * We don't use these when relocating jump slots and GOT entries,
  60  * since they are guaranteed to be aligned.
  61  */
  62 #define load64(p) ({                                            \
  63         Elf_Addr __res;                                         \
  64         __asm__("ldq_u %0,%1" : "=r"(__res) : "m"(*(p)));       \
  65         __res; })
  66
  67 #define store64(p, v)                                           \
  68         __asm__("stq_u %1,%0" : "=m"(*(p)) : "r"(v))
  69
  70 /* Relocate a non-PLT object with addend. */
  71 static int
  72 reloc_non_plt_obj(Obj_Entry *obj_rtld, Obj_Entry *obj, const Elf_Rela *rela,
  73         SymCache *cache)
  74 {
  75         Elf_Addr *where = (Elf_Addr *) (obj->relocbase + rela->r_offset);
  76
  77         switch (ELF_R_TYPE(rela->r_info)) {
  78
  79                 case R_ALPHA_NONE:
  80                         break;
  81
  82                 case R_ALPHA_REFQUAD: {
  83                         const Elf_Sym *def;
  84                         const Obj_Entry *defobj;
  85
  86                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
  87                             &defobj, false, cache);
  88                         if (def == NULL)
  89                                 return -1;
  90                         store64(where,
  91                             (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value) +
  92                             load64(where) + rela->r_addend);
  93                 }
  94                 break;
  95
  96                 case R_ALPHA_GLOB_DAT: {
  97                         const Elf_Sym *def;
  98                         const Obj_Entry *defobj;
  99                         Elf_Addr val;
 100
 101                         def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj,
 102                             &defobj, false, cache);
 103                         if (def == NULL)
 104                                 return -1;
 105                         val = (Elf_Addr) (defobj->relocbase + def->st_value +
 106                             rela->r_addend);
 107                         if (load64(where) != val)
 108                                 store64(where, val);
 109                 }
 110                 break;
 111
 112                 case R_ALPHA_RELATIVE: {
 113                         if (obj != obj_rtld ||
 114                             (caddr_t)where < (caddr_t)_GLOBAL_OFFSET_TABLE_ ||
 115                             (caddr_t)where >= (caddr_t)&_GOT_END_)
 116                                 store64(where,
 117                                     load64(where) + (Elf_Addr) obj->relocbase);
 118                 }
 119                 break;
 120
 121                 case R_ALPHA_COPY: {
 122                         /*
 123                          * These are deferred until all other relocations
 124                          * have been done.  All we do here is make sure
 125                          * that the COPY relocation is not in a shared
 126                          * library.  They are allowed only in executable
 127                          * files.
 128                         */
 129                         if (!obj->mainprog) {
 130                                 _rtld_error("%s: Unexpected R_COPY "
 131                                     " relocation in shared library",
 132                                     obj->path);
 133                                 return -1;
 134                         }
 135                 }
 136                 break;
 137
 138                 default:
 139                         _rtld_error("%s: Unsupported relocation type %d"
 140                             " in non-PLT relocations\n", obj->path,
 141                             ELF_R_TYPE(rela->r_info));
 142                         return -1;
 143         }
 144         return(0);
 145 }
 146
 147 /* Process the non-PLT relocations. */
 148 int
 149 reloc_non_plt(Obj_Entry *obj, Obj_Entry *obj_rtld)
 150 {
 151         const Elf_Rel *rellim;
 152         const Elf_Rel *rel;
 153         const Elf_Rela *relalim;
 154         const Elf_Rela *rela;
 155         SymCache *cache;
 156         int bytes = obj->nchains * sizeof(SymCache);
 157         int r = -1;
 158
 159         /*
 160          * The dynamic loader may be called from a thread, we have
 161          * limited amounts of stack available so we cannot use alloca().
 162          */
 163         cache = mmap(NULL, bytes, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANON, -1, 0);
 164         if (cache == MAP_FAILED)
 165             cache = NULL;
 166         if (cache != NULL)
 167             memset(cache, 0, bytes);
 168
 169         /* Perform relocations without addend if there are any: */
 170         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) obj->rel + obj->relsize);
 171         for (rel = obj->rel;  obj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 172                 Elf_Rela locrela;
 173
 174                 locrela.r_info = rel->r_info;
 175                 locrela.r_offset = rel->r_offset;
 176                 locrela.r_addend = 0;
 177                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, &locrela, cache))
 178                         goto done;
 179         }
 180
 181         /* Perform relocations with addend if there are any: */
 182         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) obj->rela + obj->relasize);
 183         for (rela = obj->rela;  obj->rela != NULL && rela < relalim;  rela++) {
 184                 if (reloc_non_plt_obj(obj_rtld, obj, rela, cache))
 185                         goto done;
 186         }
 187         r = 0;
 188 done:
 189         if (cache)
 190             munmap(cache, bytes);
 191         return(r);
 192 }
 193
 194 /* Process the PLT relocations. */
 195 int
 196 reloc_plt(Obj_Entry *obj)
 197 {
 198     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 199     if (obj->pltrelsize != 0) {
 200         const Elf_Rel *rellim;
 201         const Elf_Rel *rel;
 202
 203         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 204         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 205             Elf_Addr *where;
 206
 207             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 208
 209             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 210             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 211             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 212         }
 213     } else {
 214         const Elf_Rela *relalim;
 215         const Elf_Rela *rela;
 216
 217         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 218         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 219             Elf_Addr *where;
 220
 221             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 222
 223             /* Relocate the GOT slot pointing into the PLT. */
 224             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 225             *where += (Elf_Addr)obj->relocbase;
 226         }
 227     }
 228     return 0;
 229 }
 230
 231 /* Relocate the jump slots in an object. */
 232 int
 233 reloc_jmpslots(Obj_Entry *obj)
 234 {
 235     if (obj->jmpslots_done)
 236         return 0;
 237     /* All PLT relocations are the same kind: either Elf_Rel or Elf_Rela. */
 238     if (obj->pltrelsize != 0) {
 239         const Elf_Rel *rellim;
 240         const Elf_Rel *rel;
 241
 242         rellim = (const Elf_Rel *)((char *)obj->pltrel + obj->pltrelsize);
 243         for (rel = obj->pltrel;  rel < rellim;  rel++) {
 244             Elf_Addr *where;
 245             const Elf_Sym *def;
 246             const Obj_Entry *defobj;
 247
 248             assert(ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 249             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rel->r_offset);
 250             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rel->r_info), obj, &defobj, true,
 251                 NULL);
 252             if (def == NULL)
 253                 return -1;
 254             reloc_jmpslot(where,
 255               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value));
 256         }
 257     } else {
 258         const Elf_Rela *relalim;
 259         const Elf_Rela *rela;
 260
 261         relalim = (const Elf_Rela *)((char *)obj->pltrela + obj->pltrelasize);
 262         for (rela = obj->pltrela;  rela < relalim;  rela++) {
 263             Elf_Addr *where;
 264             const Elf_Sym *def;
 265             const Obj_Entry *defobj;
 266
 267             assert(ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_JMP_SLOT);
 268             where = (Elf_Addr *)(obj->relocbase + rela->r_offset);
 269             def = find_symdef(ELF_R_SYM(rela->r_info), obj, &defobj, true,
 270                 NULL);
 271             if (def == NULL)
 272                 return -1;
 273             reloc_jmpslot(where,
 274               (Elf_Addr)(defobj->relocbase + def->st_value));
 275         }
 276     }
 277     obj->jmpslots_done = true;
 278     return 0;
 279 }
 280
 281 /* Fixup the jump slot at "where" to transfer control to "target". */
 282 void
 283 reloc_jmpslot(Elf_Addr *where, Elf_Addr target)
 284 {
 285     Elf_Addr stubaddr;
 286
 287     dbg(" reloc_jmpslot: where=%p, target=%p", (void *)where, (void *)target);
 288     stubaddr = *where;
 289     if (stubaddr != target) {
 290         int64_t delta;
 291         u_int32_t inst[3];
 292         int instct;
 293         Elf_Addr pc;
 294         int64_t idisp;
 295         u_int32_t *stubptr;
 296
 297         /* Point this GOT entry directly at the target. */
 298         *where = target;
 299
 300         /*
 301          * There may be multiple GOT tables, each with an entry
 302          * pointing to the stub in the PLT.  But we can only find and
 303          * fix up the first GOT entry.  So we must rewrite the stub as
 304          * well, to perform a call to the target if it is executed.
 305          *
 306          * When the stub gets control, register pv ($27) contains its
 307          * address.  We adjust its value so that it points to the
 308          * target, and then jump indirect through it.
 309          *
 310          * Each PLT entry has room for 3 instructions.  If the
 311          * adjustment amount fits in a signed 32-bit integer, we can
 312          * simply add it to register pv.  Otherwise we must load the
 313          * GOT entry itself into the pv register.
 314          */
 315         delta = target - stubaddr;
 316         dbg("  stubaddr=%p, where-stubaddr=%ld, delta=%ld", (void *)stubaddr,
 317           (long)where - (long)stubaddr, (long)delta);
 318         instct = 0;
 319         if ((int32_t)delta == delta) {
 320             /*
 321              * We can adjust pv with a LDA, LDAH sequence.
 322              *
 323              * First build an LDA instruction to adjust the low 16 bits.
 324              */
 325             inst[instct++] = 0x08 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 326               (delta & 0xffff);
 327             dbg("  LDA  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 328             /*
 329              * Adjust the delta to account for the effects of the LDA,
 330              * including sign-extension.
 331              */
 332             delta -= (int16_t)delta;
 333             if (delta != 0) {
 334                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 335                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 336                   (delta >> 16 & 0xffff);
 337                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(delta >> 16));
 338             }
 339         } else {
 340             int64_t dhigh;
 341
 342             /* We must load the GOT entry from memory. */
 343             delta = (Elf_Addr)where - stubaddr;
 344             /*
 345              * If the GOT entry is too far away from the PLT entry,
 346              * then punt. This PLT entry will have to be looked up
 347              * manually for all GOT entries except the first one.
 348              * The program will still run, albeit very slowly.  It's
 349              * extremely unlikely that this case could ever arise in
 350              * practice, but we might as well handle it correctly if
 351              * it does.
 352              */
 353             if ((int32_t)delta != delta) {
 354                 dbg("  PLT stub too far from GOT to relocate");
 355                 return;
 356             }
 357             dhigh = delta - (int16_t)delta;
 358             if (dhigh != 0) {
 359                 /* Build an LDAH instruction to adjust the high 16 bits. */
 360                 inst[instct++] = 0x09 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 361                   (dhigh >> 16 & 0xffff);
 362                 dbg("  LDAH $27,%d($27)", (int16_t)(dhigh >> 16));
 363             }
 364             /* Build an LDQ to load the GOT entry. */
 365             inst[instct++] = 0x29 << 26 | 27 << 21 | 27 << 16 |
 366               (delta & 0xffff);
 367             dbg("  LDQ  $27,%d($27)", (int16_t)delta);
 368         }
 369
 370         /*
 371          * Build a JMP or BR instruction to jump to the target.  If
 372          * the instruction displacement fits in a sign-extended 21-bit
 373          * field, we can use the more efficient BR instruction.
 374          * Otherwise we have to jump indirect through the pv register.
 375          */
 376         pc = stubaddr + 4 * (instct + 1);
 377         idisp = (int64_t)(target - pc) >> 2;
 378         if (-0x100000 <= idisp && idisp < 0x100000) {
 379             inst[instct++] = 0x30 << 26 | 31 << 21 | (idisp & 0x1fffff);
 380             dbg("  BR   $31,%p", (void *)target);
 381         } else {
 382             inst[instct++] = 0x1a << 26 | 31 << 21 | 27 << 16 |
 383               (idisp & 0x3fff);
 384             dbg("  JMP  $31,($27),%d", (int)(idisp & 0x3fff));
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Fill in the tail of the PLT entry first for reentrancy.
 389          * Until we have overwritten the first instruction (an
 390          * unconditional branch), the remaining instructions have no
 391          * effect.
 392          */
 393         stubptr = (u_int32_t *)stubaddr;
 394         while (instct > 1) {
 395             instct--;
 396             stubptr[instct] = inst[instct];
 397         }
 398         /*
 399          * Commit the tail of the instruction sequence to memory
 400          * before overwriting the first instruction.
 401          */
 402         __asm__ __volatile__("wmb" : : : "memory");
 403         stubptr[0] = inst[0];
 404     }
 405 }
 406
 407 /* Process an R_ALPHA_COPY relocation. */
 408 static int
 409 do_copy_relocation(Obj_Entry *dstobj, const Elf_Rela *rela)
 410 {
 411         void *dstaddr;
 412         const Elf_Sym *dstsym;
 413         const char *name;
 414         unsigned long hash;
 415         size_t size;
 416         const void *srcaddr;
 417         const Elf_Sym *srcsym;
 418         Obj_Entry *srcobj;
 419
 420         dstaddr = (void *) (dstobj->relocbase + rela->r_offset);
 421         dstsym = dstobj->symtab + ELF_R_SYM(rela->r_info);
 422         name = dstobj->strtab + dstsym->st_name;
 423         hash = elf_hash(name);
 424         size = dstsym->st_size;
 425
 426         for (srcobj = dstobj->next;  srcobj != NULL;  srcobj = srcobj->next)
 427                 if ((srcsym = symlook_obj(name, hash, srcobj, false)) != NULL)
 428                         break;
 429
 430         if (srcobj == NULL) {
 431                 _rtld_error("Undefined symbol \"%s\" referenced from COPY"
 432                     " relocation in %s", name, dstobj->path);
 433                 return -1;
 434         }
 435
 436         srcaddr = (const void *) (srcobj->relocbase + srcsym->st_value);
 437         memcpy(dstaddr, srcaddr, size);
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 /*
 442  * Process the special R_ALPHA_COPY relocations in the main program.  These
 443  * copy data from a shared object into a region in the main program's BSS
 444  * segment.
 445  *
 446  * Returns 0 on success, -1 on failure.
 447  */
 448 int
 449 do_copy_relocations(Obj_Entry *dstobj)
 450 {
 451         const Elf_Rel *rellim;
 452         const Elf_Rel *rel;
 453         const Elf_Rela *relalim;
 454         const Elf_Rela *rela;
 455
 456         assert(dstobj->mainprog);       /* COPY relocations are invalid elsewhere */
 457
 458         rellim = (const Elf_Rel *) ((caddr_t) dstobj->rel + dstobj->relsize);
 459         for (rel = dstobj->rel; dstobj->rel != NULL && rel < rellim;  rel++) {
 460                 if (ELF_R_TYPE(rel->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 461                         Elf_Rela locrela;
 462
 463                         locrela.r_info = rel->r_info;
 464                         locrela.r_offset = rel->r_offset;
 465                         locrela.r_addend = 0;
 466                         if (do_copy_relocation(dstobj, &locrela))
 467                                 return -1;
 468                 }
 469         }
 470
 471         relalim = (const Elf_Rela *) ((caddr_t) dstobj->rela +
 472             dstobj->relasize);
 473         for (rela = dstobj->rela; dstobj->rela != NULL && rela < relalim;
 474             rela++) {
 475                 if (ELF_R_TYPE(rela->r_info) == R_ALPHA_COPY) {
 476                         if (do_copy_relocation(dstobj, rela))
 477                                 return -1;
 478                 }
 479         }
 480
 481         return 0;
 482 }
 483
 484 /* Initialize the special PLT entries. */
 485 void
 486 init_pltgot(Obj_Entry *obj)
 487 {
 488         u_int32_t *pltgot;
 489
 490         if (obj->pltgot != NULL &&
 491             (obj->pltrelsize != 0 || obj->pltrelasize != 0)) {
 492                 /*
 493                  * This function will be called to perform the relocation.
 494                  * Look for the ldah instruction from the old PLT format since
 495                  * that will tell us what format we are trying to relocate.
 496                  */
 497                 pltgot = (u_int32_t *) obj->pltgot;
 498                 if ((pltgot[8] & 0xffff0000) == 0x279f0000)
 499                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start_old;
 500                 else
 501                         obj->pltgot[2] = (Elf_Addr) &_rtld_bind_start;
 502                 /* Identify this shared object */
 503                 obj->pltgot[3] = (Elf_Addr) obj;
 504         }
 505 }