src/model/reladd.c

   1 #include <assert.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <sys/types.h>
   5 #include <libelf/gelf.h>
   6 #include <libelfu/libelfu.h>
   7
   8
   9
  10 static GElf_Word makeSpaceAtOffset(ElfuElf *me, GElf_Off offset, 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       ElfuScn *ms;
  45       ElfuPhdr *mpc;
  46
  47       mp->phdr.p_offset += size;
  48       CIRCLEQ_FOREACH(mpc, &mp->childPhdrList, elemChildPhdr) {
  49         mpc->phdr.p_offset += size;
  50       }
  51       CIRCLEQ_FOREACH(ms, &mp->childScnList, elemChildScn) {
  52         ms->shdr.sh_offset += size;
  53       }
  54     }
  55   }
  56
  57   CIRCLEQ_FOREACH(ms, &me->orphanScnList, elemChildScn) {
  58     if (ms->shdr.sh_offset >= offset) {
  59       ms->shdr.sh_offset += size;
  60     }
  61   }
  62
  63   if (me->ehdr.e_phoff >= offset) {
  64     me->ehdr.e_phoff += size;
  65   }
  66
  67   if (me->ehdr.e_shoff >= offset) {
  68     me->ehdr.e_shoff += size;
  69   }
  70
  71   return size;
  72 }
  73
  74
  75
  76 /* Finds a suitable PHDR to insert a hole into and expands it
  77  * if necessary.
  78  * Returns memory address the hole will be mapped to, or 0 if
  79  * the operation failed. */
  80 static GElf_Addr getSpaceInPhdr(ElfuElf *me, GElf_Word size,
  81                                 GElf_Word align, int w, int x,
  82                                 ElfuPhdr **injPhdr)
  83 {
  84   ElfuPhdr *first = NULL;
  85   ElfuPhdr *last = NULL;
  86   ElfuPhdr *mp;
  87
  88   assert(!(w && x));
  89
  90   /* Find first and last LOAD PHDRs.
  91    * Don't compare p_memsz - segments don't overlap in memory. */
  92   CIRCLEQ_FOREACH(mp, &me->phdrList, elem) {
  93     if (mp->phdr.p_type != PT_LOAD) {
  94       continue;
  95     }
  96     if (!first || mp->phdr.p_vaddr < first->phdr.p_vaddr) {
  97       first = mp;
  98     }
  99     if (!last || mp->phdr.p_vaddr > last->phdr.p_vaddr) {
 100       last = mp;
 101     }
 102   }
 103
 104   if ((w && (last->phdr.p_flags & PF_W))
 105       || (x && (last->phdr.p_flags & PF_X))) {
 106     /* Need to append. */
 107     GElf_Off injOffset = OFFS_END(last->phdr.p_offset, last->phdr.p_filesz);
 108     GElf_Word injSpace = 0;
 109     GElf_Word nobitsize = last->phdr.p_memsz - last->phdr.p_filesz;
 110
 111     /* Expand NOBITS if any */
 112     if (nobitsize > 0) {
 113       GElf_Off endOff = OFFS_END(last->phdr.p_offset, last->phdr.p_filesz);
 114       GElf_Off endAddr = OFFS_END(last->phdr.p_vaddr, last->phdr.p_filesz);
 115       ElfuScn *ms;
 116
 117       ELFU_INFO("Expanding NOBITS at address 0x%jx...\n", endAddr);
 118
 119       CIRCLEQ_FOREACH(ms, &last->childScnList, elemChildScn) {
 120         if (ms->shdr.sh_offset == endOff) {
 121           assert(ms->shdr.sh_type == SHT_NOBITS);
 122           assert(ms->shdr.sh_size == nobitsize);
 123           ms->data.d_buf = malloc(ms->shdr.sh_size);
 124           memset(ms->data.d_buf, '\0', ms->shdr.sh_size);
 125           if (!ms->data.d_buf) {
 126             ELFU_WARN("mExpandNobits: Could not allocate %jd bytes for NOBITS expansion. Data may be inconsistent.\n", ms->shdr.sh_size);
 127             assert(0);
 128             goto ERROR;
 129           }
 130
 131           ms->data.d_align = 1;
 132           ms->data.d_off  = 0;
 133           ms->data.d_type = ELF_T_BYTE;
 134           ms->data.d_size = ms->shdr.sh_size;
 135           ms->data.d_version = elf_version(EV_NONE);
 136
 137           ms->shdr.sh_type = SHT_PROGBITS;
 138           ms->shdr.sh_addr = endAddr;
 139         }
 140       }
 141
 142       injSpace += makeSpaceAtOffset(me, endOff, nobitsize);
 143       injSpace -= nobitsize;
 144       injOffset += nobitsize;
 145       last->phdr.p_filesz += nobitsize;
 146       assert(last->phdr.p_filesz == last->phdr.p_memsz);
 147     }
 148
 149     /* Calculate how much space we need, taking alignment into account */
 150     size += ROUNDUP(injOffset, align) - injOffset;
 151
 152     /* If there is not enough space left, create even more. */
 153     if (injSpace < size) {
 154       injSpace += makeSpaceAtOffset(me, injOffset, size - injSpace);
 155     }
 156     assert(injSpace >= size);
 157
 158     /* Remap ourselves */
 159     last->phdr.p_filesz += size;
 160     last->phdr.p_memsz += size;
 161
 162     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 163
 164     if (injPhdr) {
 165       *injPhdr = last;
 166     }
 167     return last->phdr.p_vaddr + (injOffset - last->phdr.p_offset);
 168   } else if ((w && (first->phdr.p_flags & PF_W))
 169              || (x && (first->phdr.p_flags & PF_X))) {
 170     /* Need to prepend or split up the PHDR. */
 171     GElf_Off injOffset = OFFS_END(first->phdr.p_offset, first->phdr.p_filesz);
 172     ElfuScn *ms;
 173
 174     /* Round up size to take PHDR alignment into account.
 175      * We assume that this is a multiple of the alignment asked for. */
 176     assert(first->phdr.p_align >= align);
 177     size = ROUNDUP(size, first->phdr.p_align);
 178
 179     /* Find first section. We assume there is at least one. */
 180     assert(!CIRCLEQ_EMPTY(&first->childScnList));
 181     injOffset = CIRCLEQ_FIRST(&first->childScnList)->shdr.sh_offset;
 182
 183     /* Move our sections */
 184     CIRCLEQ_FOREACH(ms, &first->childScnList, elemChildScn) {
 185       if (ms->shdr.sh_offset >= injOffset) {
 186         ms->shdr.sh_offset += size;
 187       }
 188     }
 189
 190     /* Move our PHDRs */
 191     CIRCLEQ_FOREACH(mp, &first->childPhdrList, elemChildPhdr) {
 192       if (mp->phdr.p_offset >= injOffset) {
 193         mp->phdr.p_offset += size;
 194       } else {
 195         mp->phdr.p_vaddr -= size;
 196         mp->phdr.p_paddr -= size;
 197       }
 198     }
 199
 200     /* Move other PHDRs and sections */
 201     assert(size <= makeSpaceAtOffset(me, injOffset, size));
 202
 203     /* Remap ourselves */
 204     first->phdr.p_vaddr -= size;
 205     first->phdr.p_paddr -= size;
 206     first->phdr.p_filesz += size;
 207     first->phdr.p_memsz += size;
 208
 209     injOffset = ROUNDUP(injOffset, align);
 210
 211     if (injPhdr) {
 212       *injPhdr = first;
 213     }
 214     return first->phdr.p_vaddr + (injOffset - first->phdr.p_offset);
 215   }
 216
 217   ERROR:
 218   if (injPhdr) {
 219     *injPhdr = NULL;
 220   }
 221   return 0;
 222 }
 223
 224
 225
 226
 227 static ElfuScn* insertSection(ElfuElf *me, ElfuElf *mrel, ElfuScn *oldscn)
 228 {
 229   ElfuScn *newscn = NULL;
 230   GElf_Addr injAddr;
 231   GElf_Off injOffset;
 232   ElfuPhdr *injPhdr;
 233
 234   if (oldscn->shdr.sh_flags & SHF_ALLOC) {
 235     newscn = elfu_mCloneScn(oldscn);
 236     if (!newscn) {
 237       return NULL;
 238     }
 239
 240
 241     injAddr = getSpaceInPhdr(me, newscn->shdr.sh_size,
 242                              newscn->shdr.sh_addralign,
 243                              newscn->shdr.sh_flags & SHF_WRITE,
 244                              newscn->shdr.sh_flags & SHF_EXECINSTR,
 245                              &injPhdr);
 246
 247     if (!injPhdr) {
 248       ELFU_WARN("insertSection: Could not find a place to insert section.\n");
 249       goto ERROR;
 250     }
 251
 252     ELFU_INFO("Inserting %s at address 0x%jx...\n",
 253               elfu_mScnName(mrel, oldscn),
 254               injAddr);
 255
 256     injOffset = injAddr - injPhdr->phdr.p_vaddr + injPhdr->phdr.p_offset;
 257
 258     newscn->shdr.sh_addr = injAddr;
 259     newscn->shdr.sh_offset = injOffset;
 260
 261     if (CIRCLEQ_EMPTY(&injPhdr->childScnList)
 262         || CIRCLEQ_LAST(&injPhdr->childScnList)->shdr.sh_offset < injOffset) {
 263       CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&injPhdr->childScnList, newscn, elemChildScn);
 264     } else {
 265       ElfuScn *ms;
 266       CIRCLEQ_FOREACH(ms, &injPhdr->childScnList, elemChildScn) {
 267         if (injOffset < ms->shdr.sh_offset) {
 268           CIRCLEQ_INSERT_BEFORE(&injPhdr->childScnList, ms, newscn, elemChildScn);
 269           break;
 270         }
 271       }
 272     }
 273
 274     /* Inject name */
 275     // TODO
 276     newscn->shdr.sh_name = 0;
 277
 278     // TODO: Relocate
 279
 280     return newscn;
 281   } else {
 282       ELFU_WARN("insertSection: Skipping section %s with flags %jd (type %d).\n",
 283                 elfu_mScnName(mrel, oldscn),
 284                 oldscn->shdr.sh_flags,
 285                 oldscn->shdr.sh_type);
 286       goto ERROR;
 287   }
 288
 289   ERROR:
 290   if (newscn) {
 291     // TODO: Destroy newscn
 292   }
 293   return NULL;
 294 }
 295
 296
 297 int subScnAdd1(ElfuElf *mrel, ElfuScn *ms, void *aux1, void *aux2)
 298 {
 299   (void)aux2;
 300   ElfuElf *me = (ElfuElf*)aux1;
 301
 302   ElfuScn *newscn;
 303
 304   switch(ms->shdr.sh_type) {
 305     case SHT_PROGBITS: /* 1 */
 306       /* Find a place where it belongs and shove it in. */
 307       newscn = insertSection(me, mrel, ms);
 308       if (!newscn) {
 309         ELFU_WARN("mReladd: Could not insert section %s (type %d), skipping.\n",
 310                   elfu_mScnName(mrel, ms),
 311                   ms->shdr.sh_type);
 312       }
 313       break;
 314   }
 315
 316   return 0;
 317 }
 318
 319
 320 int subScnAdd2(ElfuElf *mrel, ElfuScn *ms, void *aux1, void *aux2)
 321 {
 322   (void)aux2;
 323   ElfuElf *me = (ElfuElf*)aux1;
 324   (void)me;
 325
 326   switch(ms->shdr.sh_type) {
 327     case SHT_NULL: /* 0 */
 328     case SHT_PROGBITS: /* 1 */
 329       break;
 330
 331     case SHT_SYMTAB: /* 2 */
 332     case SHT_DYNSYM: /* 11 */
 333       /* Merge with the existing table. Take care of string tables also. */
 334
 335     case SHT_STRTAB: /* 3 */
 336       /* May have to be merged with the existing string table for
 337        * the symbol table. */
 338
 339     case SHT_RELA: /* 4 */
 340     case SHT_REL: /* 9 */
 341       /* Possibly append this in memory to the section model
 342        * that it describes. */
 343
 344     case SHT_NOBITS: /* 8 */
 345       /* Expand this to SHT_PROGBITS, then insert as such. */
 346
 347     case SHT_HASH: /* 5 */
 348     case SHT_DYNAMIC: /* 6 */
 349     case SHT_SHLIB: /* 10 */
 350     case SHT_SYMTAB_SHNDX: /* 18 */
 351
 352     /* Don't care about the next ones yet. I've never seen
 353      * them and they can be implemented when necessary. */
 354     case SHT_NOTE: /* 7 */
 355     case SHT_INIT_ARRAY: /* 14 */
 356     case SHT_FINI_ARRAY: /* 15 */
 357     case SHT_PREINIT_ARRAY: /* 16 */
 358     case SHT_GROUP: /* 17 */
 359     case SHT_NUM: /* 19 */
 360     default:
 361       ELFU_WARN("mReladd: Skipping section %s (type %d).\n",
 362                 elfu_mScnName(mrel, ms),
 363                 ms->shdr.sh_type);
 364   }
 365
 366   return 0;
 367 }
 368
 369
 370 void elfu_mReladd(ElfuElf *me, ElfuElf *mrel)
 371 {
 372   assert(me);
 373   assert(mrel);
 374
 375   /* For each section in object file, guess how to insert it */
 376   elfu_mScnForall(mrel, subScnAdd1, me, NULL);
 377
 378   /* Do relocations and other stuff */
 379   elfu_mScnForall(mrel, subScnAdd2, me, NULL);
 380 }