nsz Git - musl/blob - src/ldso/dynlink.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <unistd.h>
   5 #include <stdint.h>
   6 #include <elf.h>
   7 #include <sys/mman.h>
   8 #include <limits.h>
   9 #include <stdint.h>
  10 #include <fcntl.h>
  11 #include <sys/stat.h>
  12 #include <errno.h>
  13 #include <limits.h>
  14 #include <elf.h>
  15 #include <setjmp.h>
  16 #include <pthread.h>
  17 #include <dlfcn.h>
  18
  19 #include "reloc.h"
  20
  21 #if ULONG_MAX == 0xffffffff
  22 typedef Elf32_Ehdr Ehdr;
  23 typedef Elf32_Phdr Phdr;
  24 typedef Elf32_Sym Sym;
  25 #define R_TYPE(x) ((x)&255)
  26 #define R_SYM(x) ((x)>>8)
  27 #else
  28 typedef Elf64_Ehdr Ehdr;
  29 typedef Elf64_Phdr Phdr;
  30 typedef Elf64_Sym Sym;
  31 #define R_TYPE(x) ((x)&0xffffffff)
  32 #define R_SYM(x) ((x)>>32)
  33 #endif
  34
  35 struct dso
  36 {
  37         struct dso *next, *prev;
  38         int refcnt;
  39         size_t *dynv;
  40         Sym *syms;
  41         uint32_t *hashtab;
  42         char *strings;
  43         unsigned char *base;
  44         unsigned char *map;
  45         size_t map_len;
  46         dev_t dev;
  47         ino_t ino;
  48         int global;
  49         int relocated;
  50         struct dso **deps;
  51         char *name;
  52         char buf[];
  53 };
  54
  55 static struct dso *head, *tail, *libc;
  56 static char *env_path, *sys_path;
  57 static int rtld_used;
  58 static int runtime;
  59 static jmp_buf rtld_fail;
  60 static pthread_rwlock_t lock;
  61
  62 #define AUX_CNT 15
  63 #define DYN_CNT 34
  64
  65 static void decode_vec(size_t *v, size_t *a, size_t cnt)
  66 {
  67         memset(a, 0, cnt*sizeof(size_t));
  68         for (; v[0]; v+=2) if (v[0]<cnt) {
  69                 a[0] |= 1ULL<<v[0];
  70                 a[v[0]] = v[1];
  71         }
  72 }
  73
  74 static uint32_t hash(const char *s)
  75 {
  76         uint_fast32_t h = 0;
  77         while (*s) {
  78                 h = 16*h + *s++;
  79                 h ^= h>>24 & 0xf0;
  80         }
  81         return h & 0xfffffff;
  82 }
  83
  84 static Sym *lookup(const char *s, uint32_t h, Sym *syms, uint32_t *hashtab, char *strings)
  85 {
  86         size_t i;
  87         for (i=hashtab[2+h%hashtab[0]]; i; i=hashtab[2+hashtab[0]+i]) {
  88                 if (!strcmp(s, strings+syms[i].st_name))
  89                         return syms+i;
  90         }
  91         return 0;
  92 }
  93
  94 #define OK_TYPES (1<<STT_NOTYPE | 1<<STT_OBJECT | 1<<STT_FUNC | 1<<STT_COMMON)
  95
  96 static void *find_sym(struct dso *dso, const char *s, int need_def)
  97 {
  98         uint32_t h = hash(s);
  99         if (h==0x6b366be && !strcmp(s, "dlopen")) rtld_used = 1;
 100         if (h==0x6b3afd && !strcmp(s, "dlsym")) rtld_used = 1;
 101         for (; dso; dso=dso->next) {
 102                 Sym *sym;
 103                 if (!dso->global) continue;
 104                 sym = lookup(s, h, dso->syms, dso->hashtab, dso->strings);
 105                 if (sym && (!need_def || sym->st_shndx) && sym->st_value
 106                  && (1<<(sym->st_info&0xf) & OK_TYPES))
 107                         return dso->base + sym->st_value;
 108         }
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 static void do_relocs(unsigned char *base, size_t *rel, size_t rel_size, size_t stride, Sym *syms, char *strings, struct dso *dso)
 113 {
 114         Sym *sym;
 115         const char *name;
 116         size_t sym_val, sym_size;
 117         size_t *reloc_addr;
 118         void *ctx;
 119         int type;
 120         int sym_index;
 121
 122         for (; rel_size; rel+=stride, rel_size-=stride*sizeof(size_t)) {
 123                 reloc_addr = (void *)(base + rel[0]);
 124                 type = R_TYPE(rel[1]);
 125                 sym_index = R_SYM(rel[1]);
 126                 if (sym_index) {
 127                         sym = syms + sym_index;
 128                         name = strings + sym->st_name;
 129                         ctx = IS_COPY(type) ? dso->next : dso;
 130                         sym_val = (size_t)find_sym(ctx, name, IS_PLT(type));
 131                         if (!sym_val && sym->st_info>>4 != STB_WEAK) {
 132                                 if (runtime) longjmp(rtld_fail, 1);
 133                                 dprintf(2, "%s: symbol not found\n", name);
 134                                 _exit(127);
 135                         }
 136                         sym_size = sym->st_size;
 137                 }
 138                 do_single_reloc(reloc_addr, type, sym_val, sym_size, base, rel[2]);
 139         }
 140 }
 141
 142 static void *map_library(int fd, size_t *lenp, unsigned char **basep, size_t *dynp)
 143 {
 144         Ehdr buf[(896+sizeof(Ehdr))/sizeof(Ehdr)];
 145         size_t phsize;
 146         size_t addr_min=SIZE_MAX, addr_max=0, map_len;
 147         size_t this_min, this_max;
 148         off_t off_start;
 149         Ehdr *eh;
 150         Phdr *ph;
 151         unsigned prot;
 152         unsigned char *map, *base;
 153         size_t dyn;
 154         size_t i;
 155
 156         ssize_t l = read(fd, buf, sizeof buf);
 157         if (l<sizeof *eh) return 0;
 158         eh = buf;
 159         phsize = eh->e_phentsize * eh->e_phnum;
 160         if (phsize + sizeof *eh > l) return 0;
 161         if (eh->e_phoff + phsize > l) {
 162                 l = pread(fd, buf+1, phsize, eh->e_phoff);
 163                 if (l != phsize) return 0;
 164                 eh->e_phoff = sizeof *eh;
 165         }
 166         ph = (void *)((char *)buf + eh->e_phoff);
 167         for (i=eh->e_phnum; i; i--, ph=(void *)((char *)ph+eh->e_phentsize)) {
 168                 if (ph->p_type == PT_DYNAMIC)
 169                         dyn = ph->p_vaddr;
 170                 if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
 171                 if (ph->p_vaddr < addr_min) {
 172                         addr_min = ph->p_vaddr;
 173                         off_start = ph->p_offset;
 174                         prot = (((ph->p_flags&PF_R) ? PROT_READ : 0) |
 175                                 ((ph->p_flags&PF_W) ? PROT_WRITE: 0) |
 176                                 ((ph->p_flags&PF_X) ? PROT_EXEC : 0));
 177                 }
 178                 if (ph->p_vaddr+ph->p_memsz > addr_max) {
 179                         addr_max = ph->p_vaddr+ph->p_memsz;
 180                 }
 181         }
 182         if (!dyn) return 0;
 183         addr_max += PAGE_SIZE-1;
 184         addr_max &= -PAGE_SIZE;
 185         addr_min &= -PAGE_SIZE;
 186         off_start &= -PAGE_SIZE;
 187         map_len = addr_max - addr_min + off_start;
 188         /* The first time, we map too much, possibly even more than
 189          * the length of the file. This is okay because we will not
 190          * use the invalid part; we just need to reserve the right
 191          * amount of virtual address space to map over later. */
 192         map = mmap((void *)addr_min, map_len, prot, MAP_PRIVATE, fd, off_start);
 193         if (map==MAP_FAILED) return 0;
 194         base = map - addr_min;
 195         ph = (void *)((char *)buf + eh->e_phoff);
 196         for (i=eh->e_phnum; i; i--, ph=(void *)((char *)ph+eh->e_phentsize)) {
 197                 if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
 198                 /* Reuse the existing mapping for the lowest-address LOAD */
 199                 if ((ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE) == addr_min) continue;
 200                 this_min = ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE;
 201                 this_max = ph->p_vaddr+ph->p_memsz+PAGE_SIZE-1 & -PAGE_SIZE;
 202                 off_start = ph->p_offset & -PAGE_SIZE;
 203                 prot = (((ph->p_flags&PF_R) ? PROT_READ : 0) |
 204                         ((ph->p_flags&PF_W) ? PROT_WRITE: 0) |
 205                         ((ph->p_flags&PF_X) ? PROT_EXEC : 0));
 206                 if (mmap(base+this_min, this_max-this_min, prot, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, fd, off_start) == MAP_FAILED) {
 207                         munmap(map, map_len);
 208                         return 0;
 209                 }
 210                 if (ph->p_memsz > ph->p_filesz) {
 211                         size_t brk = (size_t)base+ph->p_vaddr+ph->p_filesz;
 212                         size_t pgbrk = brk+PAGE_SIZE-1 & -PAGE_SIZE;
 213                         memset((void *)brk, 0, pgbrk-brk & PAGE_SIZE-1);
 214                         if (pgbrk-(size_t)base < this_max && mmap((void *)pgbrk, (size_t)base+this_max-pgbrk, prot, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) == MAP_FAILED) {
 215                                 munmap(map, map_len);
 216                                 return 0;
 217                         }
 218                 }
 219         }
 220         *lenp = map_len;
 221         *basep = base;
 222         *dynp = dyn;
 223         return map;
 224 }
 225
 226 static int path_open(const char *name, const char *search)
 227 {
 228         char buf[2*NAME_MAX+2];
 229         const char *s=search, *z;
 230         int l, fd;
 231         for (;;) {
 232                 while (*s==':') s++;
 233                 if (!*s) return -1;
 234                 z = strchr(s, ':');
 235                 l = z ? z-s : strlen(s);
 236                 snprintf(buf, sizeof buf, "%.*s/%s", l, s, name);
 237                 if ((fd = open(buf, O_RDONLY))>=0) return fd;
 238                 s += l;
 239         }
 240 }
 241
 242 static struct dso *load_library(const char *name)
 243 {
 244         unsigned char *base, *map;
 245         size_t dyno, map_len;
 246         struct dso *p;
 247         size_t dyn[DYN_CNT] = {0};
 248         int fd;
 249         struct stat st;
 250
 251         /* Catch and block attempts to reload the implementation itself */
 252         if (name[0]=='l' && name[1]=='i' && name[2]=='b') {
 253                 static const char *rp, reserved[] =
 254                         "c\0pthread\0rt\0m\0dl\0util\0xnet\0";
 255                 char *z = strchr(name, '.');
 256                 if (z) {
 257                         size_t l = z-name;
 258                         for (rp=reserved; *rp && memcmp(name+3, rp, l-3); rp+=strlen(rp)+1);
 259                         if (*rp) {
 260                                 if (!libc->prev) {
 261                                         tail->next = libc;
 262                                         libc->prev = tail;
 263                                         tail = libc;
 264                                 }
 265                                 return libc;
 266                         }
 267                 }
 268         }
 269         /* Search for the name to see if it's already loaded */
 270         for (p=head->next; p; p=p->next) {
 271                 if (!strcmp(p->name, name)) {
 272                         p->refcnt++;
 273                         return p;
 274                 }
 275         }
 276         if (strchr(name, '/')) {
 277                 fd = open(name, O_RDONLY);
 278         } else {
 279                 if (strlen(name) > NAME_MAX) return 0;
 280                 fd = -1;
 281                 if (env_path) fd = path_open(name, env_path);
 282                 if (fd < 0) {
 283                         if (!sys_path) {
 284                                 FILE *f = fopen(ETC_LDSO_PATH, "r");
 285                                 if (f) {
 286                                         if (getline(&sys_path, (size_t[1]){0}, f) > 0)
 287                                                 sys_path[strlen(sys_path)-1]=0;
 288                                         fclose(f);
 289                                 }
 290                         }
 291                         if (sys_path) fd = path_open(name, sys_path);
 292                         else fd = path_open(name, "/lib:/usr/local/lib:/usr/lib");
 293                 }
 294         }
 295         if (fd < 0) return 0;
 296         if (fstat(fd, &st) < 0) {
 297                 close(fd);
 298                 return 0;
 299         }
 300         for (p=head->next; p; p=p->next) {
 301                 if (p->dev == st.st_dev && p->ino == st.st_ino) {
 302                         close(fd);
 303                         p->refcnt++;
 304                         return p;
 305                 }
 306         }
 307         map = map_library(fd, &map_len, &base, &dyno);
 308         close(fd);
 309         if (!map) return 0;
 310         p = calloc(1, sizeof *p + strlen(name) + 1);
 311         if (!p) {
 312                 munmap(map, map_len);
 313                 return 0;
 314         }
 315
 316         p->map = map;
 317         p->map_len = map_len;
 318         p->base = base;
 319         p->dynv = (void *)(base + dyno);
 320         decode_vec(p->dynv, dyn, DYN_CNT);
 321
 322         p->syms = (void *)(base + dyn[DT_SYMTAB]);
 323         p->hashtab = (void *)(base + dyn[DT_HASH]);
 324         p->strings = (void *)(base + dyn[DT_STRTAB]);
 325         p->dev = st.st_dev;
 326         p->ino = st.st_ino;
 327         p->refcnt = 1;
 328         p->name = p->buf;
 329         strcpy(p->name, name);
 330
 331         tail->next = p;
 332         p->prev = tail;
 333         tail = p;
 334
 335         return p;
 336 }
 337
 338 static void load_deps(struct dso *p)
 339 {
 340         size_t i, ndeps=0;
 341         struct dso ***deps = &p->deps, **tmp, *dep;
 342         for (; p; p=p->next) {
 343                 for (i=0; p->dynv[i]; i+=2) {
 344                         if (p->dynv[i] != DT_NEEDED) continue;
 345                         dep = load_library(p->strings + p->dynv[i+1]);
 346                         if (!dep) {
 347                                 if (runtime) longjmp(rtld_fail, 1);
 348                                 dprintf(2, "%s: %m (needed by %s)\n",
 349                                         p->strings + p->dynv[i+1], p->name);
 350                                 _exit(127);
 351                         }
 352                         if (runtime) {
 353                                 tmp = realloc(*deps, sizeof(*tmp)*(ndeps+2));
 354                                 if (!tmp) longjmp(rtld_fail, 1);
 355                                 tmp[ndeps++] = dep;
 356                                 tmp[ndeps] = 0;
 357                                 *deps = tmp;
 358                         }
 359                 }
 360         }
 361 }
 362
 363 static void make_global(struct dso *p)
 364 {
 365         for (; p; p=p->next) p->global = 1;
 366 }
 367
 368 static void reloc_all(struct dso *p)
 369 {
 370         size_t dyn[DYN_CNT] = {0};
 371         for (; p; p=p->next) {
 372                 if (p->relocated) continue;
 373                 decode_vec(p->dynv, dyn, DYN_CNT);
 374                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_JMPREL]), dyn[DT_PLTRELSZ],
 375                         2+(dyn[DT_PLTREL]==DT_RELA), p->syms, p->strings, head);
 376                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_REL]), dyn[DT_RELSZ],
 377                         2, p->syms, p->strings, head);
 378                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_RELA]), dyn[DT_RELASZ],
 379                         3, p->syms, p->strings, head);
 380                 p->relocated = 1;
 381         }
 382 }
 383
 384 static void free_all(struct dso *p)
 385 {
 386         struct dso *n;
 387         while (p) {
 388                 n = p->next;
 389                 if (p->map) free(p);
 390                 p = n;
 391         }
 392 }
 393
 394 void *__dynlink(int argc, char **argv, size_t *got)
 395 {
 396         size_t *auxv, aux[AUX_CNT] = {0};
 397         size_t app_dyn[DYN_CNT] = {0};
 398         size_t lib_dyn[DYN_CNT] = {0};
 399         size_t i;
 400         Phdr *phdr;
 401         struct dso lib, app;
 402
 403         /* Find aux vector just past environ[] */
 404         for (i=argc+1; argv[i]; i++)
 405                 if (!memcmp(argv[i], "LD_LIBRARY_PATH=", 16))
 406                         env_path = argv[i]+16;
 407         auxv = (void *)(argv+i+1);
 408
 409         decode_vec(auxv, aux, AUX_CNT);
 410
 411         /* Only trust user/env if kernel says we're not suid/sgid */
 412         if ((aux[0]&0x7800)!=0x7800 || aux[AT_UID]!=aux[AT_EUID]
 413           || aux[AT_GID]!=aux[AT_EGID]) {
 414                 env_path = 0;
 415         }
 416
 417         /* Relocate ldso's DYNAMIC pointer and load vector */
 418         decode_vec((void *)(got[0] += aux[AT_BASE]), lib_dyn, DYN_CNT);
 419
 420         /* Find the program image's DYNAMIC section and decode it */
 421         phdr = (void *)aux[AT_PHDR];
 422         for (i=aux[AT_PHNUM]; i--; phdr=(void *)((char *)phdr + aux[AT_PHENT])) {
 423                 if (phdr->p_type == PT_DYNAMIC) {
 424                         decode_vec((void *)phdr->p_vaddr, app_dyn, DYN_CNT);
 425                         break;
 426                 }
 427         }
 428
 429         app = (struct dso){
 430                 .base = 0,
 431                 .strings = (void *)(app_dyn[DT_STRTAB]),
 432                 .hashtab = (void *)(app_dyn[DT_HASH]),
 433                 .syms = (void *)(app_dyn[DT_SYMTAB]),
 434                 .dynv = (void *)(phdr->p_vaddr),
 435                 .name = argv[0],
 436                 .global = 1,
 437                 .next = &lib
 438         };
 439
 440         lib = (struct dso){
 441                 .base = (void *)aux[AT_BASE],
 442                 .strings = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_STRTAB]),
 443                 .hashtab = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_HASH]),
 444                 .syms = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_SYMTAB]),
 445                 .dynv = (void *)(got[0]),
 446                 .name = "libc.so",
 447                 .global = 1,
 448                 .relocated = 1
 449         };
 450
 451         /* Relocate the dynamic linker/libc */
 452         do_relocs((void *)aux[AT_BASE], (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_REL]),
 453                 lib_dyn[DT_RELSZ], 2, lib.syms, lib.strings, &app);
 454         do_relocs((void *)aux[AT_BASE], (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_RELA]),
 455                 lib_dyn[DT_RELASZ], 3, lib.syms, lib.strings, &app);
 456
 457         /* At this point the standard library is fully functional */
 458
 459         head = tail = &app;
 460         libc = &lib;
 461         app.next = 0;
 462         load_deps(head);
 463
 464         make_global(head);
 465         reloc_all(head->next);
 466         reloc_all(head);
 467
 468         if (rtld_used) {
 469                 runtime = 1;
 470                 head->next->prev = malloc(sizeof *head);
 471                 *head->next->prev = *head;
 472                 head = head->next->prev;
 473                 libc->prev->next = malloc(sizeof *libc);
 474                 *libc->prev->next = *libc;
 475                 libc = libc->prev->next;
 476                 if (libc->next) libc->next->prev = libc;
 477                 if (tail == &lib) tail = libc;
 478         } else {
 479                 free_all(head);
 480                 free(sys_path);
 481         }
 482
 483         errno = 0;
 484         return (void *)aux[AT_ENTRY];
 485 }
 486
 487 void *dlopen(const char *file, int mode)
 488 {
 489         struct dso *p, *orig_tail = tail, *next;
 490         size_t i;
 491
 492         if (!file) return head;
 493
 494         pthread_rwlock_wrlock(&lock);
 495
 496         if (setjmp(rtld_fail)) {
 497                 /* Clean up anything new that was (partially) loaded */
 498                 if (p->deps) for (i=0; p->deps[i]; i++)
 499                         if (p->deps[i]->global < 0)
 500                                 p->deps[i]->global = 0;
 501                 for (p=orig_tail->next; p; p=next) {
 502                         next = p->next;
 503                         munmap(p->map, p->map_len);
 504                         free(p->deps);
 505                         free(p);
 506                 }
 507                 tail = orig_tail;
 508                 tail->next = 0;
 509                 pthread_rwlock_unlock(&lock);
 510                 return 0;
 511         }
 512
 513         p = load_library(file);
 514         if (!p) goto end;
 515
 516         /* First load handling */
 517         if (!p->deps) {
 518                 load_deps(p);
 519                 if (p->deps) for (i=0; p->deps[i]; i++)
 520                         if (!p->deps[i]->global)
 521                                 p->deps[i]->global = -1;
 522                 if (!p->global) p->global = -1;
 523                 reloc_all(p);
 524                 if (p->deps) for (i=0; p->deps[i]; i++)
 525                         if (p->deps[i]->global < 0)
 526                                 p->deps[i]->global = 0;
 527                 if (p->global < 0) p->global = 0;
 528         }
 529
 530         if (mode & RTLD_GLOBAL) {
 531                 if (p->deps) for (i=0; p->deps[i]; i++)
 532                         p->deps[i]->global = 1;
 533                 p->global = 1;
 534         }
 535
 536 end:
 537         pthread_rwlock_unlock(&lock);
 538         return p;
 539 }
 540
 541 static void *do_dlsym(struct dso *p, const char *s)
 542 {
 543         size_t i;
 544         uint32_t h;
 545         Sym *sym;
 546         if (p == head || p == RTLD_DEFAULT)
 547                 return find_sym(head, s, 0);
 548         h = hash(s);
 549         sym = lookup(s, h, p->syms, p->hashtab, p->strings);
 550         if (sym && sym->st_value && (1<<(sym->st_info&0xf) & OK_TYPES))
 551                 return p->base + sym->st_value;
 552         if (p->deps) for (i=0; p->deps[i]; i++) {
 553                 sym = lookup(s, h, p->deps[i]->syms,
 554                         p->deps[i]->hashtab, p->deps[i]->strings);
 555                 if (sym && sym->st_value && (1<<(sym->st_info&0xf) & OK_TYPES))
 556                         return p->deps[i]->base + sym->st_value;
 557         }
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 void *dlsym(void *p, const char *s)
 562 {
 563         void *res;
 564         pthread_rwlock_rdlock(&lock);
 565         res = do_dlsym(p, s);
 566         pthread_rwlock_unlock(&lock);
 567         return res;
 568 }
 569
 570 char *dlerror()
 571 {
 572         return "unknown error";
 573 }
 574
 575 int dlclose(void *p)
 576 {
 577         return 0;
 578 }