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
  16 #include "reloc.h"
  17
  18 #if ULONG_MAX == 0xffffffff
  19 typedef Elf32_Ehdr Ehdr;
  20 typedef Elf32_Phdr Phdr;
  21 typedef Elf32_Sym Sym;
  22 #define R_TYPE(x) ((x)&255)
  23 #define R_SYM(x) ((x)>>8)
  24 #else
  25 typedef Elf64_Ehdr Ehdr;
  26 typedef Elf64_Phdr Phdr;
  27 typedef Elf64_Sym Sym;
  28 #define R_TYPE(x) ((x)&0xffffffff)
  29 #define R_SYM(x) ((x)>>32)
  30 #endif
  31
  32 struct dso
  33 {
  34         struct dso *next, *prev;
  35         int refcnt;
  36         size_t *dynv;
  37         Sym *syms;
  38         uint32_t *hashtab;
  39         char *strings;
  40         unsigned char *base;
  41         unsigned char *map;
  42         size_t map_len;
  43         dev_t dev;
  44         ino_t ino;
  45         int global;
  46         int relocated;
  47         char name[];
  48 };
  49
  50 static struct dso *head, *tail, *libc;
  51
  52 #define AUX_CNT 15
  53 #define DYN_CNT 34
  54
  55 static void decode_vec(size_t *v, size_t *a, size_t cnt)
  56 {
  57         memset(a, 0, cnt*sizeof(size_t));
  58         for (; v[0]; v+=2) if (v[0]<cnt) {
  59                 a[0] |= 1ULL<<v[0];
  60                 a[v[0]] = v[1];
  61         }
  62 }
  63
  64 static uint32_t hash(const char *s)
  65 {
  66         uint_fast32_t h = 0;
  67         while (*s) {
  68                 h = 16*h + *s++;
  69                 h ^= h>>24 & 0xf0;
  70         }
  71         return h & 0xfffffff;
  72 }
  73
  74 static Sym *lookup(const char *s, uint32_t h, Sym *syms, uint32_t *hashtab, char *strings)
  75 {
  76         size_t i;
  77         for (i=hashtab[2+h%hashtab[0]]; i; i=hashtab[2+hashtab[0]+i]) {
  78                 if (!strcmp(s, strings+syms[i].st_name))
  79                         return syms+i;
  80         }
  81         return 0;
  82 }
  83
  84 #define OK_TYPES (1<<STT_NOTYPE | 1<<STT_OBJECT | 1<<STT_FUNC | 1<<STT_COMMON)
  85
  86 static void *find_sym(struct dso *dso, const char *s, int need_def)
  87 {
  88         uint32_t h = hash(s);
  89         for (; dso; dso=dso->next) {
  90                 Sym *sym = lookup(s, h, dso->syms, dso->hashtab, dso->strings);
  91                 if (sym && (!need_def || sym->st_shndx) && sym->st_value
  92                  && (1<<(sym->st_info&0xf) & OK_TYPES))
  93                         return dso->base + sym->st_value;
  94         }
  95         return 0;
  96 }
  97
  98 static void do_relocs(unsigned char *base, size_t *rel, size_t rel_size, size_t stride, Sym *syms, char *strings, struct dso *dso)
  99 {
 100         Sym *sym;
 101         const char *name;
 102         size_t sym_val, sym_size;
 103         size_t *reloc_addr;
 104         void *ctx;
 105         int type;
 106         int sym_index;
 107
 108         for (; rel_size; rel+=stride, rel_size-=stride*sizeof(size_t)) {
 109                 reloc_addr = (void *)(base + rel[0]);
 110                 type = R_TYPE(rel[1]);
 111                 sym_index = R_SYM(rel[1]);
 112                 if (sym_index) {
 113                         sym = syms + sym_index;
 114                         name = strings + sym->st_name;
 115                         ctx = IS_COPY(type) ? dso->next : dso;
 116                         sym_val = (size_t)find_sym(ctx, name, 1);
 117                         sym_size = sym->st_size;
 118                 }
 119                 do_single_reloc(reloc_addr, type, sym_val, sym_size, base, rel[2]);
 120         }
 121 }
 122
 123 static void *map_library(int fd, size_t *lenp, unsigned char **basep, size_t *dynp)
 124 {
 125         size_t buf[896/sizeof(size_t)];
 126         size_t phsize;
 127         size_t addr_min=SIZE_MAX, addr_max=0, map_len;
 128         size_t this_min, this_max;
 129         off_t off_start;
 130         Ehdr *eh;
 131         Phdr *ph;
 132         unsigned prot;
 133         unsigned char *map, *base;
 134         size_t dyn;
 135         size_t i;
 136
 137         ssize_t l = read(fd, buf, sizeof buf);
 138         if (l<sizeof *eh) return 0;
 139         eh = (void *)buf;
 140         phsize = eh->e_phentsize * eh->e_phnum;
 141         if (phsize + sizeof *eh > l) return 0;
 142         if (eh->e_phoff + phsize > l) {
 143                 l = pread(fd, buf+sizeof *eh, phsize, eh->e_phoff);
 144                 if (l != phsize) return 0;
 145                 eh->e_phoff = sizeof *eh;
 146         }
 147         ph = (void *)((char *)buf + eh->e_phoff);
 148         for (i=eh->e_phnum; i; i--, ph=(void *)((char *)ph+eh->e_phentsize)) {
 149                 if (ph->p_type == PT_DYNAMIC)
 150                         dyn = ph->p_vaddr;
 151                 if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
 152                 if (ph->p_vaddr < addr_min) {
 153                         addr_min = ph->p_vaddr;
 154                         off_start = ph->p_offset;
 155                         prot = (((ph->p_flags&PF_R) ? PROT_READ : 0) |
 156                                 ((ph->p_flags&PF_W) ? PROT_WRITE: 0) |
 157                                 ((ph->p_flags&PF_X) ? PROT_EXEC : 0));
 158                 }
 159                 if (ph->p_vaddr+ph->p_memsz > addr_max) {
 160                         addr_max = ph->p_vaddr+ph->p_memsz;
 161                 }
 162         }
 163         if (!dyn) return 0;
 164         addr_max += PAGE_SIZE-1;
 165         addr_max &= -PAGE_SIZE;
 166         addr_min &= -PAGE_SIZE;
 167         off_start &= -PAGE_SIZE;
 168         map_len = addr_max - addr_min + off_start;
 169         /* The first time, we map too much, possibly even more than
 170          * the length of the file. This is okay because we will not
 171          * use the invalid part; we just need to reserve the right
 172          * amount of virtual address space to map over later. */
 173         map = mmap(0, map_len, prot, MAP_PRIVATE, fd, off_start);
 174         if (map==MAP_FAILED) return 0;
 175         base = map - addr_min;
 176         ph = (void *)((char *)buf + eh->e_phoff);
 177         for (i=eh->e_phnum; i; i--, ph=(void *)((char *)ph+eh->e_phentsize)) {
 178                 if (ph->p_type != PT_LOAD) continue;
 179                 /* Reuse the existing mapping for the lowest-address LOAD */
 180                 if ((ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE) == addr_min) continue;
 181                 this_min = ph->p_vaddr & -PAGE_SIZE;
 182                 this_max = ph->p_vaddr+ph->p_memsz+PAGE_SIZE-1 & -PAGE_SIZE;
 183                 off_start = ph->p_offset & -PAGE_SIZE;
 184                 prot = (((ph->p_flags&PF_R) ? PROT_READ : 0) |
 185                         ((ph->p_flags&PF_W) ? PROT_WRITE: 0) |
 186                         ((ph->p_flags&PF_X) ? PROT_EXEC : 0));
 187                 if (mmap(base+this_min, this_max-this_min, prot, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED, fd, off_start) == MAP_FAILED) {
 188                         munmap(map, map_len);
 189                         return 0;
 190                 }
 191                 if (ph->p_memsz > ph->p_filesz) {
 192                         size_t brk = (size_t)base+ph->p_vaddr+ph->p_filesz;
 193                         size_t pgbrk = brk+PAGE_SIZE-1 & -PAGE_SIZE;
 194                         memset((void *)brk, 0, pgbrk-brk & PAGE_SIZE-1);
 195                         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) {
 196                                 munmap(map, map_len);
 197                                 return 0;
 198                         }
 199                 }
 200         }
 201         *lenp = map_len;
 202         *basep = base;
 203         *dynp = dyn;
 204         return map;
 205 }
 206
 207 static struct dso *load_library(const char *name)
 208 {
 209         unsigned char *base, *map;
 210         size_t dyno, map_len;
 211         struct dso *p;
 212         size_t dyn[DYN_CNT] = {0};
 213         int fd;
 214         struct stat st;
 215
 216         /* Catch and block attempts to reload the implementation itself */
 217         if (name[0]=='l' && name[1]=='i' && name[2]=='b') {
 218                 static const char *rp, reserved[] =
 219                         "c\0pthread\0rt\0m\0dl\0util\0xnet\0";
 220                 char *z = strchr(name, '.');
 221                 if (z) {
 222                         size_t l = z-name;
 223                         for (rp=reserved; *rp && memcmp(name+3, rp, l-3); rp+=strlen(rp)+1);
 224                         if (*rp) {
 225                                 if (!libc->prev) {
 226                                         tail->next = libc;
 227                                         libc->prev = tail;
 228                                         tail = libc;
 229                                 }
 230                                 return libc;
 231                         }
 232                 }
 233         }
 234         /* Search for the name to see if it's already loaded */
 235         for (p=head->next; p; p=p->next) {
 236                 if (!strcmp(p->name, name)) {
 237                         p->refcnt++;
 238                         return p;
 239                 }
 240         }
 241         if (name[0] == '/') {
 242                 fd = open(name, O_RDONLY);
 243         } else {
 244                 static const char path[] = "/lib/\0/usr/local/lib/\0/usr/lib/\0";
 245                 const char *s;
 246                 char buf[NAME_MAX+32];
 247                 if (strlen(name) > NAME_MAX || strchr(name, '/')) return 0;
 248                 for (s=path; *s; s+=strlen(s)+1) {
 249                         strcpy(buf, s);
 250                         strcat(buf, name);
 251                         if ((fd = open(buf, O_RDONLY))>=0) break;
 252                 }
 253         }
 254         if (fd < 0) return 0;
 255         if (fstat(fd, &st) < 0) {
 256                 close(fd);
 257                 return 0;
 258         }
 259         for (p=head->next; p; p=p->next) {
 260                 if (p->dev == st.st_dev && p->ino == st.st_ino) {
 261                         close(fd);
 262                         p->refcnt++;
 263                         return p;
 264                 }
 265         }
 266         map = map_library(fd, &map_len, &base, &dyno);
 267         close(fd);
 268         if (!map) return 0;
 269         p = calloc(1, sizeof *p + strlen(name) + 1);
 270         if (!p) {
 271                 munmap(map, map_len);
 272                 return 0;
 273         }
 274
 275         p->map = map;
 276         p->map_len = map_len;
 277         p->base = base;
 278         p->dynv = (void *)(base + dyno);
 279         decode_vec(p->dynv, dyn, DYN_CNT);
 280
 281         p->syms = (void *)(base + dyn[DT_SYMTAB]);
 282         p->hashtab = (void *)(base + dyn[DT_HASH]);
 283         p->strings = (void *)(base + dyn[DT_STRTAB]);
 284         p->dev = st.st_dev;
 285         p->ino = st.st_ino;
 286         p->global = 1;
 287         p->refcnt = 1;
 288         strcpy(p->name, name);
 289
 290         tail->next = p;
 291         p->prev = tail;
 292         tail = p;
 293
 294         return p;
 295 }
 296
 297 static void load_deps(struct dso *p)
 298 {
 299         size_t i;
 300         for (; p; p=p->next) {
 301                 for (i=0; p->dynv[i]; i+=2) {
 302                         if (p->dynv[i] != DT_NEEDED) continue;
 303                         load_library(p->strings + p->dynv[i+1]);
 304                 }
 305         }
 306 }
 307
 308 static void reloc_all(struct dso *p)
 309 {
 310         size_t dyn[DYN_CNT] = {0};
 311         for (; p; p=p->next) {
 312                 if (p->relocated) continue;
 313                 decode_vec(p->dynv, dyn, DYN_CNT);
 314                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_JMPREL]), dyn[DT_PLTRELSZ],
 315                         2+(dyn[DT_PLTREL]==DT_RELA), p->syms, p->strings, p);
 316                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_REL]), dyn[DT_RELSZ],
 317                         2, p->syms, p->strings, p);
 318                 do_relocs(p->base, (void *)(p->base+dyn[DT_RELA]), dyn[DT_RELASZ],
 319                         3, p->syms, p->strings, p);
 320         }
 321 }
 322
 323 void *__dynlink(int argc, char **argv, size_t *got)
 324 {
 325         size_t *auxv, aux[AUX_CNT] = {0};
 326         size_t app_dyn[DYN_CNT] = {0};
 327         size_t lib_dyn[DYN_CNT] = {0};
 328         size_t i;
 329         Phdr *phdr;
 330         struct dso lib, app;
 331
 332         /* Find aux vector just past environ[] */
 333         for (i=argc+1; argv[i]; i++);
 334         auxv = (void *)(argv+i+1);
 335
 336         decode_vec(auxv, aux, AUX_CNT);
 337
 338         /* Relocate ldso's DYNAMIC pointer and load vector */
 339         decode_vec((void *)(got[0] += aux[AT_BASE]), lib_dyn, DYN_CNT);
 340
 341         /* Find the program image's DYNAMIC section and decode it */
 342         phdr = (void *)aux[AT_PHDR];
 343         for (i=aux[AT_PHNUM]; i--; phdr=(void *)((char *)phdr + aux[AT_PHENT])) {
 344                 if (phdr->p_type == PT_DYNAMIC) {
 345                         decode_vec((void *)phdr->p_vaddr, app_dyn, DYN_CNT);
 346                         break;
 347                 }
 348         }
 349
 350         app = (struct dso){
 351                 .base = 0,
 352                 .strings = (void *)(app_dyn[DT_STRTAB]),
 353                 .hashtab = (void *)(app_dyn[DT_HASH]),
 354                 .syms = (void *)(app_dyn[DT_SYMTAB]),
 355                 .dynv = (void *)(phdr->p_vaddr),
 356                 .next = &lib
 357         };
 358
 359         lib = (struct dso){
 360                 .base = (void *)aux[AT_BASE],
 361                 .strings = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_STRTAB]),
 362                 .hashtab = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_HASH]),
 363                 .syms = (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_SYMTAB]),
 364                 .dynv = (void *)(got[0]),
 365                 .relocated = 1
 366         };
 367
 368         /* Relocate the dynamic linker/libc */
 369         do_relocs((void *)aux[AT_BASE], (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_REL]),
 370                 lib_dyn[DT_RELSZ], 2, lib.syms, lib.strings, &app);
 371         do_relocs((void *)aux[AT_BASE], (void *)(aux[AT_BASE]+lib_dyn[DT_RELA]),
 372                 lib_dyn[DT_RELASZ], 3, lib.syms, lib.strings, &app);
 373
 374         /* At this point the standard library is fully functional */
 375
 376         head = tail = &app;
 377         libc = &lib;
 378         app.next = 0;
 379         load_deps(head);
 380
 381         reloc_all(head);
 382
 383         errno = 0;
 384         return (void *)aux[AT_ENTRY];
 385 }