implement PT_GNU_RELRO support
[musl] / src / ldso / dynlink.c
index fa5ad00..de0f2ac 100644 (file)
@@ -7,12 +7,9 @@
 #include <elf.h>
 #include <sys/mman.h>
 #include <limits.h>
-#include <stdint.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <errno.h>
-#include <limits.h>
-#include <elf.h>
 #include <link.h>
 #include <setjmp.h>
 #include <pthread.h>
@@ -63,6 +60,7 @@ struct dso {
        Sym *syms;
        uint32_t *hashtab;
        uint32_t *ghashtab;
+       int16_t *versym;
        char *strings;
        unsigned char *map;
        size_t map_len;
@@ -71,9 +69,12 @@ struct dso {
        signed char global;
        char relocated;
        char constructed;
-       struct dso **deps;
+       char kernel_mapped;
+       struct dso **deps, *needed_by;
+       char *rpath_orig, *rpath;
        void *tls_image;
        size_t tls_len, tls_size, tls_align, tls_id, tls_offset;
+       size_t relro_start, relro_end;
        void **new_dtv;
        unsigned char *new_tls;
        int new_dtv_idx, new_tls_idx;
@@ -90,11 +91,13 @@ struct symdef {
 #include "reloc.h"
 
 void __init_ssp(size_t *);
-void *__install_initial_tls(void *);
+int __init_tp(void *);
 void __init_libc(char **, char *);
 
+const char *__libc_get_version(void);
+
 static struct dso *head, *tail, *ldso, *fini_head;
-static char *env_path, *sys_path, *r_path;
+static char *env_path, *sys_path;
 static unsigned long long gencnt;
 static int ssp_used;
 static int runtime;
@@ -106,6 +109,7 @@ static pthread_rwlock_t lock;
 static struct debug debug;
 static size_t tls_cnt, tls_offset, tls_align = 4*sizeof(size_t);
 static pthread_mutex_t init_fini_lock = { ._m_type = PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE };
+static long long builtin_tls[(sizeof(struct pthread) + 64)/sizeof(long long)];
 
 struct debug *_dl_debug_addr = &debug;
 
@@ -156,7 +160,8 @@ static Sym *sysv_lookup(const char *s, uint32_t h, struct dso *dso)
        uint32_t *hashtab = dso->hashtab;
        char *strings = dso->strings;
        for (i=hashtab[2+h%hashtab[0]]; i; i=hashtab[2+hashtab[0]+i]) {
-               if (!strcmp(s, strings+syms[i].st_name))
+               if ((!dso->versym || dso->versym[i] >= 0)
+                   && (!strcmp(s, strings+syms[i].st_name)))
                        return syms+i;
        }
        return 0;
@@ -164,25 +169,24 @@ static Sym *sysv_lookup(const char *s, uint32_t h, struct dso *dso)
 
 static Sym *gnu_lookup(const char *s, uint32_t h1, struct dso *dso)
 {
-       Sym *sym;
-       char *strings;
+       Sym *syms = dso->syms;
+       char *strings = dso->strings;
        uint32_t *hashtab = dso->ghashtab;
        uint32_t nbuckets = hashtab[0];
        uint32_t *buckets = hashtab + 4 + hashtab[2]*(sizeof(size_t)/4);
        uint32_t h2;
        uint32_t *hashval;
-       uint32_t n = buckets[h1 % nbuckets];
+       uint32_t i = buckets[h1 % nbuckets];
 
-       if (!n) return 0;
+       if (!i) return 0;
 
-       strings = dso->strings;
-       sym = dso->syms + n;
-       hashval = buckets + nbuckets + (n - hashtab[1]);
+       hashval = buckets + nbuckets + (i - hashtab[1]);
 
-       for (h1 |= 1; ; sym++) {
+       for (h1 |= 1; ; i++) {
                h2 = *hashval++;
-               if ((h1 == (h2|1)) && !strcmp(s, strings + sym->st_name))
-                       return sym;
+               if ((!dso->versym || dso->versym[i] >= 0)
+                   && (h1 == (h2|1)) && !strcmp(s, strings + syms[i].st_name))
+                       return syms+i;
                if (h2 & 1) break;
        }
 
@@ -251,7 +255,8 @@ static void do_relocs(struct dso *dso, size_t *rel, size_t rel_size, size_t stri
                        name = strings + sym->st_name;
                        ctx = IS_COPY(type) ? head->next : head;
                        def = find_sym(ctx, name, IS_PLT(type));
-                       if (!def.sym && sym->st_info>>4 != STB_WEAK) {
+                       if (!def.sym && (sym->st_shndx != SHN_UNDEF
+                           || sym->st_info>>4 != STB_WEAK)) {
                                snprintf(errbuf, sizeof errbuf,
                                        "Error relocating %s: %s: symbol not found",
                                        dso->name, name);
@@ -277,27 +282,29 @@ static void do_relocs(struct dso *dso, size_t *rel, size_t rel_size, size_t stri
  * and "donate" them to the heap by setting up minimal malloc
  * structures and then freeing them. */
 
-static void reclaim(unsigned char *base, size_t start, size_t end)
+static void reclaim(struct dso *dso, size_t start, size_t end)
 {
        size_t *a, *z;
+       if (start >= dso->relro_start && start < dso->relro_end) start = dso->relro_end;
+       if (end   >= dso->relro_start && end   < dso->relro_end) end = dso->relro_start;
        start = start + 6*sizeof(size_t)-1 & -4*sizeof(size_t);
        end = (end & -4*sizeof(size_t)) - 2*sizeof(size_t);
        if (start>end || end-start < 4*sizeof(size_t)) return;
-       a = (size_t *)(base + start);
-       z = (size_t *)(base + end);
+       a = (size_t *)(dso->base + start);
+       z = (size_t *)(dso->base + end);
        a[-2] = 1;
        a[-1] = z[0] = end-start + 2*sizeof(size_t) | 1;
        z[1] = 1;
        free(a);
 }
 
-static void reclaim_gaps(unsigned char *base, Phdr *ph, size_t phent, size_t phcnt)
+static void reclaim_gaps(struct dso *dso, Phdr *ph, size_t phent, size_t phcnt)
 {
        for (; phcnt--; ph=(void *)((char *)ph+phent)) {
                if (ph->p_type!=PT_LOAD) continue;
                if ((ph->p_flags&(PF_R|PF_W))!=(PF_R|PF_W)) continue;
-               reclaim(base, ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE, ph->p_vaddr);
-               reclaim(base, ph->p_vaddr+ph->p_memsz,
+               reclaim(dso, ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE, ph->p_vaddr);
+               reclaim(dso, ph->p_vaddr+ph->p_memsz,
                        ph->p_vaddr+ph->p_memsz+PAGE_SIZE-1 & -PAGE_SIZE);
        }
 }
@@ -342,11 +349,14 @@ static void *map_library(int fd, struct dso *dso)
        for (i=eh->e_phnum; i; i--, ph=(void *)((char *)ph+eh->e_phentsize)) {
                if (ph->p_type == PT_DYNAMIC)
                        dyn = ph->p_vaddr;
-               if (ph->p_type == PT_TLS) {
+               else if (ph->p_type == PT_TLS) {
                        tls_image = ph->p_vaddr;
                        dso->tls_align = ph->p_align;
                        dso->tls_len = ph->p_filesz;
                        dso->tls_size = ph->p_memsz;
+               } else if (ph->p_type == PT_GNU_RELRO) {
+                       dso->relro_start = ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE;
+                       dso->relro_end = (ph->p_vaddr + ph->p_memsz) & -PAGE_SIZE;
                }
                if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
                if (ph->p_vaddr < addr_min) {
@@ -415,12 +425,12 @@ static void *map_library(int fd, struct dso *dso)
                                goto error;
                        break;
                }
-       if (!runtime) reclaim_gaps(base, ph0, eh->e_phentsize, eh->e_phnum);
        dso->map = map;
        dso->map_len = map_len;
        dso->base = base;
        dso->dynv = (void *)(base+dyn);
        if (dso->tls_size) dso->tls_image = (void *)(base+tls_image);
+       if (!runtime) reclaim_gaps(dso, ph0, eh->e_phentsize, eh->e_phnum);
        free(allocated_buf);
        return map;
 noexec:
@@ -446,6 +456,64 @@ static int path_open(const char *name, const char *s, char *buf, size_t buf_size
        }
 }
 
+static int fixup_rpath(struct dso *p, char *buf, size_t buf_size)
+{
+       size_t n, l;
+       const char *s, *t, *origin;
+       char *d;
+       if (p->rpath) return 0;
+       if (!p->rpath_orig) return -1;
+       if (!strchr(p->rpath_orig, '$')) {
+               p->rpath = p->rpath_orig;
+               return 0;
+       }
+       n = 0;
+       s = p->rpath_orig;
+       while ((t=strchr(s, '$'))) {
+               if (strncmp(t, "$ORIGIN", 7) && strncmp(t, "${ORIGIN}", 9))
+                       return -1;
+               s = t+1;
+               n++;
+       }
+       if (n > SSIZE_MAX/PATH_MAX) return -1;
+
+       if (p->kernel_mapped) {
+               /* $ORIGIN searches cannot be performed for the main program
+                * when it is suid/sgid/AT_SECURE. This is because the
+                * pathname is under the control of the caller of execve.
+                * For libraries, however, $ORIGIN can be processed safely
+                * since the library's pathname came from a trusted source
+                * (either system paths or a call to dlopen). */
+               if (libc.secure)
+                       return -1;
+               l = readlink("/proc/self/exe", buf, buf_size);
+               if (l >= buf_size)
+                       return -1;
+               buf[l] = 0;
+               origin = buf;
+       } else {
+               origin = p->name;
+       }
+       t = strrchr(origin, '/');
+       l = t ? t-origin : 0;
+       p->rpath = malloc(strlen(p->rpath_orig) + n*l + 1);
+       if (!p->rpath) return -1;
+
+       d = p->rpath;
+       s = p->rpath_orig;
+       while ((t=strchr(s, '$'))) {
+               memcpy(d, s, t-s);
+               d += t-s;
+               memcpy(d, origin, l);
+               d += l;
+               /* It was determined previously that the '$' is followed
+                * either by "ORIGIN" or "{ORIGIN}". */
+               s = t + 7 + 2*(t[1]=='{');
+       }
+       strcpy(d, s);
+       return 0;
+}
+
 static void decode_dyn(struct dso *p)
 {
        size_t dyn[DYN_CNT] = {0};
@@ -454,11 +522,15 @@ static void decode_dyn(struct dso *p)
        p->strings = (void *)(p->base + dyn[DT_STRTAB]);
        if (dyn[0]&(1<<DT_HASH))
                p->hashtab = (void *)(p->base + dyn[DT_HASH]);
+       if (dyn[0]&(1<<DT_RPATH))
+               p->rpath_orig = (void *)(p->strings + dyn[DT_RPATH]);
        if (search_vec(p->dynv, dyn, DT_GNU_HASH))
                p->ghashtab = (void *)(p->base + *dyn);
+       if (search_vec(p->dynv, dyn, DT_VERSYM))
+               p->versym = (void *)(p->base + *dyn);
 }
 
-static struct dso *load_library(const char *name)
+static struct dso *load_library(const char *name, struct dso *needed_by)
 {
        char buf[2*NAME_MAX+2];
        const char *pathname;
@@ -518,7 +590,9 @@ static struct dso *load_library(const char *name)
                if (strlen(name) > NAME_MAX) return 0;
                fd = -1;
                if (env_path) fd = path_open(name, env_path, buf, sizeof buf);
-               if (fd < 0 && r_path) fd = path_open(name, r_path, buf, sizeof buf);
+               for (p=needed_by; fd < 0 && p; p=p->needed_by)
+                       if (!fixup_rpath(p, buf, sizeof buf))
+                               fd = path_open(name, p->rpath, buf, sizeof buf);
                if (fd < 0) {
                        if (!sys_path) {
                                char *prefix = 0;
@@ -547,6 +621,8 @@ static struct dso *load_library(const char *name)
                                                sys_path = "";
                                        }
                                        fclose(f);
+                               } else if (errno != ENOENT) {
+                                       sys_path = "";
                                }
                        }
                        if (!sys_path) sys_path = "/lib:/usr/local/lib:/usr/lib";
@@ -598,14 +674,16 @@ static struct dso *load_library(const char *name)
        p->dev = st.st_dev;
        p->ino = st.st_ino;
        p->refcnt = 1;
+       p->needed_by = needed_by;
        p->name = p->buf;
        strcpy(p->name, pathname);
        /* Add a shortname only if name arg was not an explicit pathname. */
        if (pathname != name) p->shortname = strrchr(p->name, '/')+1;
        if (p->tls_image) {
-               if (runtime && !__pthread_self_init()) {
+               if (runtime && !libc.has_thread_pointer) {
                        munmap(map, p->map_len);
                        free(p);
+                       errno = ENOSYS;
                        return 0;
                }
                p->tls_id = ++tls_cnt;
@@ -639,13 +717,9 @@ static void load_deps(struct dso *p)
        size_t i, ndeps=0;
        struct dso ***deps = &p->deps, **tmp, *dep;
        for (; p; p=p->next) {
-               for (i=0; p->dynv[i]; i+=2) {
-                       if (p->dynv[i] != DT_RPATH) continue;
-                       r_path = (void *)(p->strings + p->dynv[i+1]);
-               }
                for (i=0; p->dynv[i]; i+=2) {
                        if (p->dynv[i] != DT_NEEDED) continue;
-                       dep = load_library(p->strings + p->dynv[i+1]);
+                       dep = load_library(p->strings + p->dynv[i+1], p);
                        if (!dep) {
                                snprintf(errbuf, sizeof errbuf,
                                        "Error loading shared library %s: %m (needed by %s)",
@@ -663,7 +737,6 @@ static void load_deps(struct dso *p)
                                *deps = tmp;
                        }
                }
-               r_path = 0;
        }
 }
 
@@ -676,7 +749,7 @@ static void load_preload(char *s)
                for (z=s; *z && !isspace(*z); z++);
                tmp = *z;
                *z = 0;
-               load_library(s);
+               load_library(s, 0);
                *z = tmp;
        }
 }
@@ -699,6 +772,17 @@ static void reloc_all(struct dso *p)
                        2+(dyn[DT_PLTREL]==DT_RELA));
                do_relocs(p, (void *)(p->base+dyn[DT_REL]), dyn[DT_RELSZ], 2);
                do_relocs(p, (void *)(p->base+dyn[DT_RELA]), dyn[DT_RELASZ], 3);
+
+               if (p->relro_start != p->relro_end &&
+                   mprotect(p->base+p->relro_start, p->relro_end-p->relro_start, PROT_READ) < 0) {
+                       snprintf(errbuf, sizeof errbuf,
+                               "Error relocating %s: RELRO protection failed",
+                               p->name);
+                       if (runtime) longjmp(*rtld_fail, 1);
+                       dprintf(2, "%s\n", errbuf);
+                       ldso_fail = 1;
+               }
+
                p->relocated = 1;
        }
 }
@@ -715,6 +799,10 @@ static void find_map_range(Phdr *ph, size_t cnt, size_t stride, struct dso *p)
 {
        size_t min_addr = -1, max_addr = 0;
        for (; cnt--; ph = (void *)((char *)ph + stride)) {
+               if (ph->p_type == PT_GNU_RELRO) {
+                       p->relro_start = ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE;
+                       p->relro_end = (ph->p_vaddr + ph->p_memsz) & -PAGE_SIZE;
+               }
                if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
                if (ph->p_vaddr < min_addr)
                        min_addr = ph->p_vaddr;
@@ -801,10 +889,13 @@ void *__copy_tls(unsigned char *mem)
        pthread_t td;
        struct dso *p;
 
-       if (!tls_cnt) return mem;
-
        void **dtv = (void *)mem;
        dtv[0] = (void *)tls_cnt;
+       if (!tls_cnt) {
+               td = (void *)(dtv+1);
+               td->dtv = dtv;
+               return td;
+       }
 
 #ifdef TLS_ABOVE_TP
        mem += sizeof(void *) * (tls_cnt+1);
@@ -897,6 +988,7 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
        size_t vdso_base;
        size_t *auxv;
        char **envp = argv+argc+1;
+       void *initial_tls;
 
        /* Find aux vector just past environ[] */
        for (i=argc+1; argv[i]; i++)
@@ -913,7 +1005,9 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
          || aux[AT_GID]!=aux[AT_EGID] || aux[AT_SECURE]) {
                env_path = 0;
                env_preload = 0;
+               libc.secure = 1;
        }
+       libc.page_size = aux[AT_PAGESZ];
 
        /* If the dynamic linker was invoked as a program itself, AT_BASE
         * will not be set. In that case, we assume the base address is
@@ -929,6 +1023,7 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
        lib->base = (void *)aux[AT_BASE];
        lib->name = lib->shortname = "libc.so";
        lib->global = 1;
+       lib->kernel_mapped = 1;
        ehdr = (void *)lib->base;
        lib->phnum = ehdr->e_phnum;
        lib->phdr = (void *)(aux[AT_BASE]+ehdr->e_phoff);
@@ -957,7 +1052,12 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
                }
                if (app->tls_size) app->tls_image = (char *)app->base + tls_image;
                if (interp_off) lib->name = (char *)app->base + interp_off;
-               app->name = argv[0];
+               if ((aux[0] & (1UL<<AT_EXECFN))
+                   && strncmp((char *)aux[AT_EXECFN], "/proc/", 6))
+                       app->name = (char *)aux[AT_EXECFN];
+               else
+                       app->name = argv[0];
+               app->kernel_mapped = 1;
                app->dynv = (void *)(app->base + find_dyn(
                        (void *)aux[AT_PHDR], aux[AT_PHNUM], aux[AT_PHENT]));
                find_map_range((void *)aux[AT_PHDR],
@@ -970,8 +1070,11 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
                *argv++ = (void *)-1;
                if (argv[0] && !strcmp(argv[0], "--")) *argv++ = (void *)-1;
                if (!argv[0]) {
-                       dprintf(2, "musl libc/dynamic program loader\n");
-                       dprintf(2, "usage: %s pathname%s\n", ldname,
+                       dprintf(2, "musl libc\n"
+                               "Version %s\n"
+                               "Dynamic Program Loader\n"
+                               "Usage: %s [--] pathname%s\n",
+                               __libc_get_version(), ldname,
                                ldd_mode ? "" : " [args]");
                        _exit(1);
                }
@@ -1051,9 +1154,9 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
        /* PAST THIS POINT, ALL LIBC INTERFACES ARE FULLY USABLE. */
 
        /* Donate unused parts of app and library mapping to malloc */
-       reclaim_gaps(app->base, (void *)aux[AT_PHDR], aux[AT_PHENT], aux[AT_PHNUM]);
+       reclaim_gaps(app, (void *)aux[AT_PHDR], aux[AT_PHENT], aux[AT_PHNUM]);
        ehdr = (void *)lib->base;
-       reclaim_gaps(lib->base, (void *)(lib->base+ehdr->e_phoff),
+       reclaim_gaps(lib, (void *)(lib->base+ehdr->e_phoff),
                ehdr->e_phentsize, ehdr->e_phnum);
 
        /* Load preload/needed libraries, add their symbols to the global
@@ -1064,19 +1167,29 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
        load_deps(app);
        make_global(app);
 
+#ifndef DYNAMIC_IS_RO
+       for (i=0; app->dynv[i]; i+=2)
+               if (app->dynv[i]==DT_DEBUG)
+                       app->dynv[i+1] = (size_t)&debug;
+#endif
+
        reloc_all(app->next);
        reloc_all(app);
 
        update_tls_size();
-       if (tls_cnt) {
-               void *mem = mmap(0, libc.tls_size, PROT_READ|PROT_WRITE,
-                       MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE, -1, 0);
-               if (mem==MAP_FAILED ||
-                   !__install_initial_tls(__copy_tls(mem))) {
+       if (libc.tls_size > sizeof builtin_tls) {
+               initial_tls = calloc(libc.tls_size, 1);
+               if (!initial_tls) {
                        dprintf(2, "%s: Error getting %zu bytes thread-local storage: %m\n",
                                argv[0], libc.tls_size);
                        _exit(127);
                }
+       } else {
+               initial_tls = builtin_tls;
+       }
+       if (__init_tp(__copy_tls(initial_tls)) < 0 && tls_cnt) {
+               dprintf(2, "%s: Thread-local storage not supported by kernel.\n", argv[0]);
+               _exit(127);
        }
 
        if (ldso_fail) _exit(127);
@@ -1088,11 +1201,6 @@ void *__dynlink(int argc, char **argv)
         * all memory used by the dynamic linker. */
        runtime = 1;
 
-#ifndef DYNAMIC_IS_RO
-       for (i=0; app->dynv[i]; i+=2)
-               if (app->dynv[i]==DT_DEBUG)
-                       app->dynv[i+1] = (size_t)&debug;
-#endif
        debug.ver = 1;
        debug.bp = _dl_debug_state;
        debug.head = head;
@@ -1150,7 +1258,7 @@ void *dlopen(const char *file, int mode)
                p = 0;
                errflag = 1;
                goto end;
-       } else p = load_library(file);
+       } else p = load_library(file, head);
 
        if (!p) {
                snprintf(errbuf, sizeof errbuf, noload ?
@@ -1256,7 +1364,7 @@ failed:
        return 0;
 }
 
-int __dladdr(void *addr, Dl_info *info)
+int __dladdr(const void *addr, Dl_info *info)
 {
        struct dso *p;
        Sym *sym;
@@ -1281,7 +1389,7 @@ int __dladdr(void *addr, Dl_info *info)
                uint32_t *hashval;
                buckets = p->ghashtab + 4 + (p->ghashtab[2]*sizeof(size_t)/4);
                sym += p->ghashtab[1];
-               for (i = 0; i < p->ghashtab[0]; i++) {
+               for (i = nsym = 0; i < p->ghashtab[0]; i++) {
                        if (buckets[i] > nsym)
                                nsym = buckets[i];
                }
@@ -1366,7 +1474,7 @@ void *__dlsym(void *restrict p, const char *restrict s, void *restrict ra)
 {
        return 0;
 }
-int __dladdr (void *addr, Dl_info *info)
+int __dladdr (const void *addr, Dl_info *info)
 {
        return 0;
 }