src/libelfu/modelops/layout.c

   1 #include <assert.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <libelfu/libelfu.h>
   5
   6
   7
   8 static GElf_Word shiftStuffAtAfterOffset(ElfuElf *me,
   9                                          GElf_Off offset,
  10                                          GElf_Word size)
  11 {
  12   ElfuPhdr *mp;
  13   ElfuScn *ms;
  14   /* Force a minimum alignment, just to be sure. */
  15   GElf_Word align = 64;
  16
  17   /* Find maximum alignment size by which we have to shift.
  18    * Assumes alignment sizes are always 2^x. */
  19   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
  20     if (mp->phdr.p_offset >= offset) {
  21       if (mp->phdr.p_align > align) {
  22         align = mp->phdr.p_align;
  23       }
  24     }
  25   }
  26
  27   CIRCLEQ_FOREACH(ms, &me->orphanScnList, elemChildScn) {
  28     if (ms->shdr.sh_offset >= offset) {
  29       if (ms->shdr.sh_addralign > align) {
  30         align = ms->shdr.sh_addralign;
  31       }
  32     }
  33   }
  34
  35   size = ROUNDUP(size, align);
  36
  37   /* Shift stuff */
  38   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
  39     if (mp->phdr.p_type != PT_LOAD) {
  40       continue;
  41     }
  42
  43     if (mp->phdr.p_offset >= offset) {
  44       mp->phdr.p_offset += size;
  45
  46       elfu_mPhdrUpdateChildOffsets(mp);
  47     }
  48   }
  49
  50   CIRCLEQ_FOREACH(ms, &me->orphanScnList, elemChildScn) {
  51     if (ms->shdr.sh_offset >= offset) {
  52       ms->shdr.sh_offset += size;
  53     }
  54   }
  55
  56   if (me->ehdr.e_phoff >= offset) {
  57     me->ehdr.e_phoff += size;
  58   }
  59
  60   if (me->ehdr.e_shoff >= offset) {
  61     me->ehdr.e_shoff += size;
  62   }
  63
  64   return size;
  65 }
  66
  67
  68
  69
  70
  71 /* Finds a suitable PHDR to insert a hole into and expands it
  72  * if necessary.
  73  * Returns memory address the hole will be mapped to, or 0 if
  74  * the operation failed. */
  75 GElf_Addr elfu_mLayoutGetSpaceInPhdr(ElfuElf *me, GElf_Word size,
  76                                      GElf_Word align, int w, int x,
  77                                      ElfuPhdr **injPhdr)
  78 {
  79   ElfuPhdr *first = NULL;
  80   ElfuPhdr *last = NULL;
  81   ElfuPhdr *mp;
  82
  83   assert(!(w && x));
  84
  85   /* Treat read-only data as executable.
  86    * That's what the GNU toolchain does on x86. */
  87   if (!w && !x) {
  88     x = 1;
  89   }
  90
  91   /* Find first and last LOAD PHDRs.
  92    * Don't compare p_memsz - segments don't overlap in memory. */
  93   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
  94     if (mp->phdr.p_type != PT_LOAD) {
  95       continue;
  96     }
  97     if (!first || mp->phdr.p_vaddr < first->phdr.p_vaddr) {
  98       first = mp;
  99     }
 100     if (!last || mp->phdr.p_vaddr > last->phdr.p_vaddr) {
 101       last = mp;
 102     }
 103   }
 104
 105   if ((w && (last->phdr.p_flags & PF_W))
 106       || (x && (last->phdr.p_flags & PF_X))) {
 107     /* Need to append. */
 108     GElf_Off injOffset = OFFS_END(last->phdr.p_offset, last->phdr.p_filesz);
 109     GElf_Word injSpace = 0;
 110     GElf_Word nobitsize = last->phdr.p_memsz - last->phdr.p_filesz;
 111
 112     /* Expand NOBITS if any */
 113     if (nobitsize > 0) {
 114       GElf_Off endOff = OFFS_END(last->phdr.p_offset, last->phdr.p_filesz);
 115       GElf_Off endAddr = OFFS_END(last->phdr.p_vaddr, last->phdr.p_filesz);
 116       ElfuScn *ms;
 117
 118       ELFU_INFO("Expanding NOBITS at address 0x%x...\n", (unsigned)endAddr);
 119
 120       CIRCLEQ_FOREACH(ms, &last->childScnList, elemChildScn) {
 121         if (ms->shdr.sh_offset == endOff) {
 122           assert(ms->shdr.sh_type == SHT_NOBITS);
 123           assert(ms->shdr.sh_size == nobitsize);
 124           ms->databuf = malloc(ms->shdr.sh_size);
 125           memset(ms->databuf, '\0', ms->shdr.sh_size);
 126           if (!ms->databuf) {
 127             ELFU_WARN("mExpandNobits: Could not allocate %u bytes for NOBITS expansion. Data may be inconsistent.\n",
 128                       (unsigned)ms->shdr.sh_size);
 129             assert(0);
 130             goto ERROR;
 131           }
 132
 133           ms->shdr.sh_type = SHT_PROGBITS;
 134           ms->shdr.sh_addr = endAddr;
 135         }
 136       }
 137
 138       injSpace += shiftStuffAtAfterOffset(me, endOff, nobitsize);
 139       injSpace -= nobitsize;
 140       injOffset += nobitsize;
 141       last->phdr.p_filesz += nobitsize;
 142       assert(last->phdr.p_filesz == last->phdr.p_memsz);
 143     }
 144
 145     /* Calculate how much space we need, taking alignment into account */
 146     size += ROUNDUP(injOffset, align) - injOffset;
 147
 148     /* If there is not enough space left, create even more. */
 149     if (injSpace < size) {
 150       injSpace += shiftStuffAtAfterOffset(me, injOffset, size - injSpace);
 151     }
 152     assert(injSpace >= size);
 153
 154     /* Remap ourselves */
 155     last->phdr.p_filesz += size;
 156     last->phdr.p_memsz += size;
 157
 158     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 159
 160     if (injPhdr) {
 161       *injPhdr = last;
 162     }
 163     return last->phdr.p_vaddr + (injOffset - last->phdr.p_offset);
 164   } else if ((w && (first->phdr.p_flags & PF_W))
 165              || (x && (first->phdr.p_flags & PF_X))) {
 166     /* Need to prepend or split up the PHDR. */
 167     GElf_Off injOffset = OFFS_END(first->phdr.p_offset, first->phdr.p_filesz);
 168     ElfuScn *ms;
 169
 170     /* Round up size to take PHDR alignment into account.
 171      * We assume that this is a multiple of the alignment asked for. */
 172     assert(first->phdr.p_align >= align);
 173     size = ROUNDUP(size, first->phdr.p_align);
 174
 175     /* Find first section. We assume there is at least one. */
 176     assert(!CIRCLEQ_EMPTY(&first->childScnList));
 177     injOffset = CIRCLEQ_FIRST(&first->childScnList)->shdr.sh_offset;
 178
 179     /* Move our sections */
 180     CIRCLEQ_FOREACH(ms, &first->childScnList, elemChildScn) {
 181       if (ms->shdr.sh_offset >= injOffset) {
 182         ms->shdr.sh_offset += size;
 183       }
 184     }
 185
 186     /* Move our PHDRs */
 187     CIRCLEQ_FOREACH(mp, &first->childPhdrList, elemChildPhdr) {
 188       if (mp->phdr.p_offset >= injOffset) {
 189         mp->phdr.p_offset += size;
 190       } else {
 191         mp->phdr.p_vaddr -= size;
 192         mp->phdr.p_paddr -= size;
 193       }
 194     }
 195
 196     /* Move other PHDRs and sections */
 197     assert(size <= shiftStuffAtAfterOffset(me, injOffset, size));
 198
 199     /* Remap ourselves */
 200     first->phdr.p_vaddr -= size;
 201     first->phdr.p_paddr -= size;
 202     first->phdr.p_filesz += size;
 203     first->phdr.p_memsz += size;
 204
 205     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 206
 207     if (injPhdr) {
 208       *injPhdr = first;
 209     }
 210     return first->phdr.p_vaddr + (injOffset - first->phdr.p_offset);
 211   }
 212
 213   ERROR:
 214   if (injPhdr) {
 215     *injPhdr = NULL;
 216   }
 217   return 0;
 218 }
 219
 220
 221
 222
 223 static int cmpPhdrOffs(const void *mp1, const void *mp2)
 224 {
 225   ElfuPhdr *p1;
 226   ElfuPhdr *p2;
 227
 228   assert(mp1);
 229   assert(mp2);
 230
 231   p1 = *(ElfuPhdr**)mp1;
 232   p2 = *(ElfuPhdr**)mp2;
 233
 234   assert(p1);
 235   assert(p2);
 236
 237
 238   if (p1->phdr.p_offset < p2->phdr.p_offset) {
 239     return -1;
 240   } else if (p1->phdr.p_offset == p2->phdr.p_offset) {
 241     return 0;
 242   } else /* if (p1->phdr.p_offset > p2->phdr.p_offset) */ {
 243     return 1;
 244   }
 245 }
 246
 247 int elfu_mLayoutAuto(ElfuElf *me)
 248 {
 249   ElfuPhdr *mp;
 250   ElfuScn *ms;
 251   ElfuPhdr **phdrArr;
 252   GElf_Off lastend = 0;
 253   size_t i, j;
 254
 255   assert(me);
 256
 257   phdrArr = malloc(elfu_mPhdrCount(me) * sizeof(*phdrArr));
 258   if (!phdrArr) {
 259     ELFU_WARN("elfu_mLayoutAuto: malloc failed for phdrArr.\n");
 260     return 1;
 261   }
 262
 263   i = 0;
 264   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
 265     if (mp->phdr.p_type != PT_LOAD) {
 266       continue;
 267     }
 268
 269     phdrArr[i] = mp;
 270     i++;
 271   }
 272
 273   /* Assume we have at least one LOAD PHDR,
 274    * and that it ends after EHDR and PHDRs */
 275   assert(i > 1);
 276
 277   /* Sort array by file offset */
 278   qsort(phdrArr, i, sizeof(*phdrArr), cmpPhdrOffs);
 279
 280   lastend = OFFS_END(phdrArr[0]->phdr.p_offset, phdrArr[0]->phdr.p_filesz);
 281
 282   /* Wiggle offsets of 2nd, 3rd etc so take minimum space */
 283   for (j = 1; j < i; j++) {
 284     GElf_Off subalign = phdrArr[j]->phdr.p_offset % phdrArr[j]->phdr.p_align;
 285
 286     if ((lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align) <= subalign) {
 287       lastend += subalign - (lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align);
 288     } else {
 289       lastend += phdrArr[j]->phdr.p_align - ((lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align) - subalign);
 290     }
 291
 292     phdrArr[j]->phdr.p_offset = lastend;
 293
 294     elfu_mPhdrUpdateChildOffsets(phdrArr[j]);
 295
 296     lastend = OFFS_END(phdrArr[j]->phdr.p_offset, phdrArr[j]->phdr.p_filesz);
 297   }
 298
 299   free(phdrArr);
 300
 301
 302   /* Place orphaned sections afterwards, maintaining alignment */
 303   CIRCLEQ_FOREACH(ms, &me->orphanScnList, elemChildScn) {
 304     lastend = ROUNDUP(lastend, ms->shdr.sh_addralign);
 305
 306     ms->shdr.sh_offset = lastend;
 307
 308     lastend = OFFS_END(ms->shdr.sh_offset, SCNFILESIZE(&ms->shdr));
 309   }
 310
 311
 312   /* Move SHDRs to end */
 313   lastend = ROUNDUP(lastend, 8);
 314   me->ehdr.e_shoff = lastend;
 315
 316
 317   return 0;
 318 }