Ignore:
File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • uspace/lib/c/generic/elf/elf_load.c

    rdc0d8b52 rfaba839  
    11/*
    2  * Copyright (c) 2016 Jiri Svoboda
     2 * Copyright (c) 2006 Sergey Bondari
     3 * Copyright (c) 2006 Jakub Jermar
     4 * Copyright (c) 2011 Jiri Svoboda
    35 * All rights reserved.
    46 *
     
    3436 * @file
    3537 * @brief       Userspace ELF loader.
    36  */
     38 *
     39 * This module allows loading ELF binaries (both executables and
     40 * shared objects) from VFS. The current implementation allocates
     41 * anonymous memory, fills it with segment data and then adjusts
     42 * the memory areas' flags to the final value. In the future,
     43 * the segments will be mapped directly from the file.
     44 */
     45
     46#include <stdio.h>
     47#include <sys/types.h>
     48#include <align.h>
     49#include <assert.h>
     50#include <as.h>
     51#include <elf/elf.h>
     52#include <unistd.h>
     53#include <fcntl.h>
     54#include <smc.h>
     55#include <loader/pcb.h>
     56#include <entry_point.h>
    3757
    3858#include <elf/elf_load.h>
    39 #include <elf/elf_mod.h>
    40 #include <errno.h>
    41 #include <stdio.h>
    42 #include <stdlib.h>
    43 
    44 #ifdef CONFIG_RTLD
    45 #include <rtld/rtld.h>
    46 #endif
    4759
    4860#define DPRINTF(...)
    4961
    50 /** Load ELF program.
    51  *
    52  * @param file_name File name
    53  * @param info Place to store ELF program information
    54  * @return EOK on success or non-zero error code
    55  */
    56 int elf_load(const char *file_name, elf_info_t *info)
    57 {
    58 #ifdef CONFIG_RTLD
    59         rtld_t *env;
    60 #endif
     62static const char *error_codes[] = {
     63        "no error",
     64        "invalid image",
     65        "address space error",
     66        "incompatible image",
     67        "unsupported image type",
     68        "irrecoverable error"
     69};
     70
     71static unsigned int elf_load(elf_ld_t *elf, size_t so_bias);
     72static int segment_header(elf_ld_t *elf, elf_segment_header_t *entry);
     73static int section_header(elf_ld_t *elf, elf_section_header_t *entry);
     74static int load_segment(elf_ld_t *elf, elf_segment_header_t *entry);
     75
     76/** Load ELF binary from a file.
     77 *
     78 * Load an ELF binary from the specified file. If the file is
     79 * an executable program, it is loaded unbiased. If it is a shared
     80 * object, it is loaded with the bias @a so_bias. Some information
     81 * extracted from the binary is stored in a elf_info_t structure
     82 * pointed to by @a info.
     83 *
     84 * @param file_name Path to the ELF file.
     85 * @param so_bias   Bias to use if the file is a shared object.
     86 * @param info      Pointer to a structure for storing information
     87 *                  extracted from the binary.
     88 *
     89 * @return EOK on success or negative error code.
     90 *
     91 */
     92int elf_load_file(const char *file_name, size_t so_bias, eld_flags_t flags,
     93    elf_info_t *info)
     94{
     95        elf_ld_t elf;
     96
     97        int fd;
    6198        int rc;
    62 
    63         rc = elf_load_file(file_name, 0, 0, &info->finfo);
    64         if (rc != EE_OK) {
    65                 DPRINTF("Failed to load executable '%s'.\n", file_name);
    66                 return rc;
    67         }
    68 
    69         if (info->finfo.interp == NULL) {
    70                 /* Statically linked program */
    71                 DPRINTF("Binary is statically linked.\n");
    72                 info->env = NULL;
    73                 return EE_OK;
    74         }
    75 
    76         DPRINTF("Binary is dynamically linked.\n");
    77 #ifdef CONFIG_RTLD
    78         DPRINTF( "- prog dynamic: %p\n", info->finfo.dynamic);
    79 
    80         rc = rtld_prog_process(&info->finfo, &env);
    81         info->env = env;
    82 #else
    83         rc = EE_UNSUPPORTED;
    84 #endif
     99       
     100        fd = open(file_name, O_RDONLY);
     101        if (fd < 0) {
     102                DPRINTF("failed opening file\n");
     103                return -1;
     104        }
     105
     106        elf.fd = fd;
     107        elf.info = info;
     108        elf.flags = flags;
     109
     110        rc = elf_load(&elf, so_bias);
     111
     112        close(fd);
     113
    85114        return rc;
    86115}
    87116
    88 /** Set ELF-related PCB entries.
     117/** Create the program control block (PCB).
    89118 *
    90119 * Fills the program control block @a pcb with information from
     
    92121 *
    93122 * @param info  Program info structure
    94  * @param pcb PCB
    95  */
    96 void elf_set_pcb(elf_info_t *info, pcb_t *pcb)
    97 {
    98         pcb->entry = info->finfo.entry;
    99         pcb->dynamic = info->finfo.dynamic;
    100         pcb->rtld_runtime = info->env;
     123 * @return EOK on success or negative error code
     124 */
     125void elf_create_pcb(elf_info_t *info, pcb_t *pcb)
     126{
     127        pcb->entry = info->entry;
     128        pcb->dynamic = info->dynamic;
     129        pcb->rtld_runtime = NULL;
     130}
     131
     132
     133/** Load an ELF binary.
     134 *
     135 * The @a elf structure contains the loader state, including
     136 * an open file, from which the binary will be loaded,
     137 * a pointer to the @c info structure etc.
     138 *
     139 * @param elf           Pointer to loader state buffer.
     140 * @param so_bias       Bias to use if the file is a shared object.
     141 * @return EE_OK on success or EE_xx error code.
     142 */
     143static unsigned int elf_load(elf_ld_t *elf, size_t so_bias)
     144{
     145        elf_header_t header_buf;
     146        elf_header_t *header = &header_buf;
     147        int i, rc;
     148
     149        rc = read_all(elf->fd, header, sizeof(elf_header_t));
     150        if (rc != sizeof(elf_header_t)) {
     151                DPRINTF("Read error.\n");
     152                return EE_INVALID;
     153        }
     154
     155        elf->header = header;
     156
     157        /* Identify ELF */
     158        if (header->e_ident[EI_MAG0] != ELFMAG0 ||
     159            header->e_ident[EI_MAG1] != ELFMAG1 ||
     160            header->e_ident[EI_MAG2] != ELFMAG2 ||
     161            header->e_ident[EI_MAG3] != ELFMAG3) {
     162                DPRINTF("Invalid header.\n");
     163                return EE_INVALID;
     164        }
     165       
     166        /* Identify ELF compatibility */
     167        if (header->e_ident[EI_DATA] != ELF_DATA_ENCODING ||
     168            header->e_machine != ELF_MACHINE ||
     169            header->e_ident[EI_VERSION] != EV_CURRENT ||
     170            header->e_version != EV_CURRENT ||
     171            header->e_ident[EI_CLASS] != ELF_CLASS) {
     172                DPRINTF("Incompatible data/version/class.\n");
     173                return EE_INCOMPATIBLE;
     174        }
     175
     176        if (header->e_phentsize != sizeof(elf_segment_header_t)) {
     177                DPRINTF("e_phentsize:%d != %d\n", header->e_phentsize,
     178                    sizeof(elf_segment_header_t));
     179                return EE_INCOMPATIBLE;
     180        }
     181
     182        if (header->e_shentsize != sizeof(elf_section_header_t)) {
     183                DPRINTF("e_shentsize:%d != %d\n", header->e_shentsize,
     184                    sizeof(elf_section_header_t));
     185                return EE_INCOMPATIBLE;
     186        }
     187
     188        /* Check if the object type is supported. */
     189        if (header->e_type != ET_EXEC && header->e_type != ET_DYN) {
     190                DPRINTF("Object type %d is not supported\n", header->e_type);
     191                return EE_UNSUPPORTED;
     192        }
     193
     194        /* Shared objects can be loaded with a bias */
     195        if (header->e_type == ET_DYN)
     196                elf->bias = so_bias;
     197        else
     198                elf->bias = 0;
     199
     200        elf->info->interp = NULL;
     201        elf->info->dynamic = NULL;
     202
     203        /* Walk through all segment headers and process them. */
     204        for (i = 0; i < header->e_phnum; i++) {
     205                elf_segment_header_t segment_hdr;
     206
     207                /* Seek to start of segment header */
     208                lseek(elf->fd, header->e_phoff
     209                        + i * sizeof(elf_segment_header_t), SEEK_SET);
     210
     211                rc = read_all(elf->fd, &segment_hdr,
     212                    sizeof(elf_segment_header_t));
     213                if (rc != sizeof(elf_segment_header_t)) {
     214                        DPRINTF("Read error.\n");
     215                        return EE_INVALID;
     216                }
     217
     218                rc = segment_header(elf, &segment_hdr);
     219                if (rc != EE_OK)
     220                        return rc;
     221        }
     222
     223        DPRINTF("Parse sections.\n");
     224
     225        /* Inspect all section headers and proccess them. */
     226        for (i = 0; i < header->e_shnum; i++) {
     227                elf_section_header_t section_hdr;
     228
     229                /* Seek to start of section header */
     230                lseek(elf->fd, header->e_shoff
     231                    + i * sizeof(elf_section_header_t), SEEK_SET);
     232
     233                rc = read_all(elf->fd, &section_hdr,
     234                    sizeof(elf_section_header_t));
     235                if (rc != sizeof(elf_section_header_t)) {
     236                        DPRINTF("Read error.\n");
     237                        return EE_INVALID;
     238                }
     239
     240                rc = section_header(elf, &section_hdr);
     241                if (rc != EE_OK)
     242                        return rc;
     243        }
     244
     245        elf->info->entry =
     246            (entry_point_t)((uint8_t *)header->e_entry + elf->bias);
     247
     248        DPRINTF("Done.\n");
     249
     250        return EE_OK;
     251}
     252
     253/** Print error message according to error code.
     254 *
     255 * @param rc Return code returned by elf_load().
     256 *
     257 * @return NULL terminated description of error.
     258 */
     259const char *elf_error(unsigned int rc)
     260{
     261        assert(rc < sizeof(error_codes) / sizeof(char *));
     262
     263        return error_codes[rc];
     264}
     265
     266/** Process segment header.
     267 *
     268 * @param entry Segment header.
     269 *
     270 * @return EE_OK on success, error code otherwise.
     271 */
     272static int segment_header(elf_ld_t *elf, elf_segment_header_t *entry)
     273{
     274        switch (entry->p_type) {
     275        case PT_NULL:
     276        case PT_PHDR:
     277        case PT_NOTE:
     278                break;
     279        case PT_LOAD:
     280                return load_segment(elf, entry);
     281                break;
     282        case PT_INTERP:
     283                /* Assume silently interp == "/app/dload" */
     284                elf->info->interp = "/app/dload";
     285                break;
     286        case PT_DYNAMIC:
     287                /* Record pointer to dynamic section into info structure */
     288                elf->info->dynamic =
     289                    (void *)((uint8_t *)entry->p_vaddr + elf->bias);
     290                DPRINTF("dynamic section found at 0x%x\n",
     291                        (uintptr_t)elf->info->dynamic);
     292                break;
     293        case 0x70000000:
     294                /* FIXME: MIPS reginfo */
     295                break;
     296        case PT_SHLIB:
     297//      case PT_LOPROC:
     298//      case PT_HIPROC:
     299        default:
     300                DPRINTF("Segment p_type %d unknown.\n", entry->p_type);
     301                return EE_UNSUPPORTED;
     302                break;
     303        }
     304        return EE_OK;
     305}
     306
     307/** Load segment described by program header entry.
     308 *
     309 * @param elf   Loader state.
     310 * @param entry Program header entry describing segment to be loaded.
     311 *
     312 * @return EE_OK on success, error code otherwise.
     313 */
     314int load_segment(elf_ld_t *elf, elf_segment_header_t *entry)
     315{
     316        void *a;
     317        int flags = 0;
     318        uintptr_t bias;
     319        uintptr_t base;
     320        void *seg_ptr;
     321        uintptr_t seg_addr;
     322        size_t mem_sz;
     323        ssize_t rc;
     324
     325        bias = elf->bias;
     326
     327        seg_addr = entry->p_vaddr + bias;
     328        seg_ptr = (void *) seg_addr;
     329
     330        DPRINTF("Load segment at addr %p, size 0x%x\n", (void *) seg_addr,
     331                entry->p_memsz);
     332
     333        if (entry->p_align > 1) {
     334                if ((entry->p_offset % entry->p_align) !=
     335                    (seg_addr % entry->p_align)) {
     336                        DPRINTF("Align check 1 failed offset%%align=%d, "
     337                            "vaddr%%align=%d\n",
     338                            entry->p_offset % entry->p_align,
     339                            seg_addr % entry->p_align
     340                        );
     341                        return EE_INVALID;
     342                }
     343        }
     344
     345        /* Final flags that will be set for the memory area */
     346
     347        if (entry->p_flags & PF_X)
     348                flags |= AS_AREA_EXEC;
     349        if (entry->p_flags & PF_W)
     350                flags |= AS_AREA_WRITE;
     351        if (entry->p_flags & PF_R)
     352                flags |= AS_AREA_READ;
     353        flags |= AS_AREA_CACHEABLE;
     354       
     355        base = ALIGN_DOWN(entry->p_vaddr, PAGE_SIZE);
     356        mem_sz = entry->p_memsz + (entry->p_vaddr - base);
     357
     358        DPRINTF("Map to seg_addr=%p-%p.\n", (void *) seg_addr,
     359            (void *) (entry->p_vaddr + bias +
     360            ALIGN_UP(entry->p_memsz, PAGE_SIZE)));
     361
     362        /*
     363         * For the course of loading, the area needs to be readable
     364         * and writeable.
     365         */
     366        a = as_area_create((uint8_t *) base + bias, mem_sz,
     367            AS_AREA_READ | AS_AREA_WRITE | AS_AREA_CACHEABLE);
     368        if (a == AS_MAP_FAILED) {
     369                DPRINTF("memory mapping failed (0x%x, %d)\n",
     370                    base + bias, mem_sz);
     371                return EE_MEMORY;
     372        }
     373
     374        DPRINTF("as_area_create(%p, %#zx, %d) -> %p\n",
     375            (void *) (base + bias), mem_sz, flags, (void *) a);
     376
     377        /*
     378         * Load segment data
     379         */
     380        rc = lseek(elf->fd, entry->p_offset, SEEK_SET);
     381        if (rc < 0) {
     382                printf("seek error\n");
     383                return EE_INVALID;
     384        }
     385
     386/*      rc = read(fd, (void *)(entry->p_vaddr + bias), entry->p_filesz);
     387        if (rc < 0) { printf("read error\n"); return EE_INVALID; }*/
     388
     389        /* Long reads are not possible yet. Load segment piecewise. */
     390
     391        unsigned left, now;
     392        uint8_t *dp;
     393
     394        left = entry->p_filesz;
     395        dp = seg_ptr;
     396
     397        while (left > 0) {
     398                now = 16384;
     399                if (now > left) now = left;
     400
     401                rc = read_all(elf->fd, dp, now);
     402
     403                if (rc != (ssize_t) now) {
     404                        DPRINTF("Read error.\n");
     405                        return EE_INVALID;
     406                }
     407
     408                left -= now;
     409                dp += now;
     410        }
     411
     412        /*
     413         * The caller wants to modify the segments first. He will then
     414         * need to set the right access mode and ensure SMC coherence.
     415         */
     416        if ((elf->flags & ELDF_RW) != 0) return EE_OK;
     417
     418//      printf("set area flags to %d\n", flags);
     419        rc = as_area_change_flags(seg_ptr, flags);
     420        if (rc != 0) {
     421                DPRINTF("Failed to set memory area flags.\n");
     422                return EE_MEMORY;
     423        }
     424
     425        if (flags & AS_AREA_EXEC) {
     426                /* Enforce SMC coherence for the segment */
     427                if (smc_coherence(seg_ptr, entry->p_filesz))
     428                        return EE_MEMORY;
     429        }
     430
     431        return EE_OK;
     432}
     433
     434/** Process section header.
     435 *
     436 * @param elf   Loader state.
     437 * @param entry Segment header.
     438 *
     439 * @return EE_OK on success, error code otherwise.
     440 */
     441static int section_header(elf_ld_t *elf, elf_section_header_t *entry)
     442{
     443        switch (entry->sh_type) {
     444        case SHT_PROGBITS:
     445                if (entry->sh_flags & SHF_TLS) {
     446                        /* .tdata */
     447                }
     448                break;
     449        case SHT_NOBITS:
     450                if (entry->sh_flags & SHF_TLS) {
     451                        /* .tbss */
     452                }
     453                break;
     454        case SHT_DYNAMIC:
     455                /* Record pointer to dynamic section into info structure */
     456                elf->info->dynamic =
     457                    (void *)((uint8_t *)entry->sh_addr + elf->bias);
     458                DPRINTF("Dynamic section found at %p.\n",
     459                    (void *) elf->info->dynamic);
     460                break;
     461        default:
     462                break;
     463        }
     464       
     465        return EE_OK;
    101466}
    102467
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.