src/model/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%jx...\n", 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->data.d_buf = malloc(ms->shdr.sh_size);
 125           memset(ms->data.d_buf, '\0', ms->shdr.sh_size);
 126           if (!ms->data.d_buf) {
 127             ELFU_WARN("mExpandNobits: Could not allocate %jd bytes for NOBITS expansion. Data may be inconsistent.\n", ms->shdr.sh_size);
 128             assert(0);
 129             goto ERROR;
 130           }
 131
 132           ms->data.d_align = 1;
 133           ms->data.d_off  = 0;
 134           ms->data.d_type = ELF_T_BYTE;
 135           ms->data.d_size = ms->shdr.sh_size;
 136           ms->data.d_version = elf_version(EV_NONE);
 137
 138           ms->shdr.sh_type = SHT_PROGBITS;
 139           ms->shdr.sh_addr = endAddr;
 140         }
 141       }
 142
 143       injSpace += shiftStuffAtAfterOffset(me, endOff, nobitsize);
 144       injSpace -= nobitsize;
 145       injOffset += nobitsize;
 146       last->phdr.p_filesz += nobitsize;
 147       assert(last->phdr.p_filesz == last->phdr.p_memsz);
 148     }
 149
 150     /* Calculate how much space we need, taking alignment into account */
 151     size += ROUNDUP(injOffset, align) - injOffset;
 152
 153     /* If there is not enough space left, create even more. */
 154     if (injSpace < size) {
 155       injSpace += shiftStuffAtAfterOffset(me, injOffset, size - injSpace);
 156     }
 157     assert(injSpace >= size);
 158
 159     /* Remap ourselves */
 160     last->phdr.p_filesz += size;
 161     last->phdr.p_memsz += size;
 162
 163     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 164
 165     if (injPhdr) {
 166       *injPhdr = last;
 167     }
 168     return last->phdr.p_vaddr + (injOffset - last->phdr.p_offset);
 169   } else if ((w && (first->phdr.p_flags & PF_W))
 170              || (x && (first->phdr.p_flags & PF_X))) {
 171     /* Need to prepend or split up the PHDR. */
 172     GElf_Off injOffset = OFFS_END(first->phdr.p_offset, first->phdr.p_filesz);
 173     ElfuScn *ms;
 174
 175     /* Round up size to take PHDR alignment into account.
 176      * We assume that this is a multiple of the alignment asked for. */
 177     assert(first->phdr.p_align >= align);
 178     size = ROUNDUP(size, first->phdr.p_align);
 179
 180     /* Find first section. We assume there is at least one. */
 181     assert(!CIRCLEQ_EMPTY(&first->childScnList));
 182     injOffset = CIRCLEQ_FIRST(&first->childScnList)->shdr.sh_offset;
 183
 184     /* Move our sections */
 185     CIRCLEQ_FOREACH(ms, &first->childScnList, elemChildScn) {
 186       if (ms->shdr.sh_offset >= injOffset) {
 187         ms->shdr.sh_offset += size;
 188       }
 189     }
 190
 191     /* Move our PHDRs */
 192     CIRCLEQ_FOREACH(mp, &first->childPhdrList, elemChildPhdr) {
 193       if (mp->phdr.p_offset >= injOffset) {
 194         mp->phdr.p_offset += size;
 195       } else {
 196         mp->phdr.p_vaddr -= size;
 197         mp->phdr.p_paddr -= size;
 198       }
 199     }
 200
 201     /* Move other PHDRs and sections */
 202     assert(size <= shiftStuffAtAfterOffset(me, injOffset, size));
 203
 204     /* Remap ourselves */
 205     first->phdr.p_vaddr -= size;
 206     first->phdr.p_paddr -= size;
 207     first->phdr.p_filesz += size;
 208     first->phdr.p_memsz += size;
 209
 210     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 211
 212     if (injPhdr) {
 213       *injPhdr = first;
 214     }
 215     return first->phdr.p_vaddr + (injOffset - first->phdr.p_offset);
 216   }
 217
 218   ERROR:
 219   if (injPhdr) {
 220     *injPhdr = NULL;
 221   }
 222   return 0;
 223 }
 224
 225
 226
 227
 228 static int cmpPhdrOffs(const void *mp1, const void *mp2)
 229 {
 230   assert(mp1);
 231   assert(mp2);
 232
 233   ElfuPhdr *p1 = *(ElfuPhdr**)mp1;
 234   ElfuPhdr *p2 = *(ElfuPhdr**)mp2;
 235
 236   assert(p1);
 237   assert(p2);
 238
 239
 240   if (p1->phdr.p_offset < p2->phdr.p_offset) {
 241     return -1;
 242   } else if (p1->phdr.p_offset == p2->phdr.p_offset) {
 243     return 0;
 244   } else /* if (p1->phdr.p_offset > p2->phdr.p_offset) */ {
 245     return 1;
 246   }
 247 }
 248
 249 int elfu_mLayoutAuto(ElfuElf *me)
 250 {
 251   ElfuPhdr *mp;
 252   ElfuScn *ms;
 253   ElfuPhdr **phdrArr;
 254   GElf_Off lastend = 0;
 255   size_t i, j;
 256
 257   assert(me);
 258
 259   phdrArr = malloc(elfu_mPhdrCount(me) * sizeof(*phdrArr));
 260   if (!phdrArr) {
 261     ELFU_WARN("elfu_mLayoutAuto: malloc failed for phdrArr.\n");
 262     return 1;
 263   }
 264
 265   i = 0;
 266   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
 267     if (mp->phdr.p_type != PT_LOAD) {
 268       continue;
 269     }
 270
 271     phdrArr[i] = mp;
 272     i++;
 273   }
 274
 275   /* Assume we have at least one LOAD PHDR,
 276    * and that it ends after EHDR and PHDRs */
 277   assert(i > 1);
 278
 279   /* Sort array by file offset */
 280   qsort(phdrArr, i, sizeof(*phdrArr), cmpPhdrOffs);
 281
 282   lastend = OFFS_END(phdrArr[0]->phdr.p_offset, phdrArr[0]->phdr.p_filesz);
 283
 284   /* Wiggle offsets of 2nd, 3rd etc so take minimum space */
 285   for (j = 1; j < i; j++) {
 286     GElf_Off subalign = phdrArr[j]->phdr.p_offset % phdrArr[j]->phdr.p_align;
 287
 288     if ((lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align) <= subalign) {
 289       lastend += subalign - (lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align);
 290     } else {
 291       lastend += phdrArr[j]->phdr.p_align - ((lastend % phdrArr[j]->phdr.p_align) - subalign);
 292     }
 293
 294     phdrArr[j]->phdr.p_offset = lastend;
 295
 296     elfu_mPhdrUpdateChildOffsets(phdrArr[j]);
 297
 298     lastend = OFFS_END(phdrArr[j]->phdr.p_offset, phdrArr[j]->phdr.p_filesz);
 299   }
 300
 301   free(phdrArr);
 302
 303
 304   /* Place orphaned sections afterwards, maintaining alignment */
 305   CIRCLEQ_FOREACH(ms, &me->orphanScnList, elemChildScn) {
 306     lastend = ROUNDUP(lastend, ms->shdr.sh_addralign);
 307
 308     ms->shdr.sh_offset = lastend;
 309
 310     lastend = OFFS_END(ms->shdr.sh_offset, SCNFILESIZE(&ms->shdr));
 311   }
 312
 313
 314   /* Move SHDRs to end */
 315   lastend = ROUNDUP(lastend, 8);
 316   me->ehdr.e_shoff = lastend;
 317
 318
 319   return 0;
 320 }