tools/relocation_packer/README.TXT

   1 Introduction:
   2 -------------
   3
   4 Relative relocations are the bulk of dynamic relocations (the .rel.dyn
   5 or .rela.dyn sections) in libchrome.<version>.so.  The ELF standard
   6 representation of them is wasteful.
   7
   8 Packing uses a combination of run length encoding, delta encoding, and LEB128
   9 encoding to store them more efficiently.  Packed relocations are placed in
  10 a new .android.rel.dyn or .android.rela.dyn section.  Packing reduces
  11 the footprint of libchrome.<version>.so in the filesystem, in APK downloads,
  12 and in memory when loaded on the device.
  13
  14 A packed libchrome.<version>.so is designed so that it can be loaded directly
  15 on Android, but requires the explicit support of a crazy linker that has been
  16 extended to understand packed relocations.  Packed relocations are currently
  17 only supported on ARM.
  18
  19 A packed libchrome.<version>.so cannot currently be used with the standard
  20 Android runtime linker.
  21
  22 See src/*.h for design and implementation notes.
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  24
  25 Notes:
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  28 Packing does not adjust debug data.  An unstripped libchrome.<version>.so
  29 can be packed and will run, but may no longer be useful for debugging.
  30
  31 Unpacking on the device requires the explicit support of an extended crazy
  32 linker.  Adds the following new .dynamic tags, used by the crazy linker to
  33 find the packed .android.rel.dyn or .android.rela.dyn section data:
  34
  35   DT_ANDROID_REL_OFFSET = DT_LOOS    (Operating System specific: 0x6000000d)
  36     - The offset of packed relocation data in libchrome.<version>.so
  37   DT_ANDROID_REL_SIZE = DT_LOOS + 1  (Operating System Specific: 0x6000000e)
  38     - The size of packed relocation data in bytes
  39
  40 32 bit ARM libraries use relocations without addends.  64 bit ARM libraries
  41 use relocations with addends.  The packing strategy necessarily differs for
  42 the two relocation types.
  43
  44 Where libchrome.<version>.so contains relocations without addends, the format
  45 of .android.rel.dyn data is:
  46
  47   "APR1" identifier
  48   N: the number of count-delta pairs in the encoding
  49   A: the initial offset
  50   N * C,D: N count-delta pairs
  51
  52 Where libchrome.<version>.so contains relocations with addends, the format
  53 of .android.rela.dyn data is:
  54
  55   "APA1" identifier
  56   N: the number of addr-addend delta pairs in the encoding
  57   N * A,V: N addr-addend delta pairs
  58
  59 All numbers in the encoding stream are stored as LEB128 values.  For details
  60 see http://en.wikipedia.org/wiki/LEB128.
  61
  62 The streaming unpacking algorithm for 32 bit ARM is:
  63
  64   skip over "APR1"
  65   pairs, addr = next leb128 value, next leb128 value
  66   emit R_ARM_RELATIVE relocation with r_offset = addr
  67   while pairs:
  68     count, delta = next leb128 value, next leb128 value
  69     while count:
  70       addr += delta
  71       emit R_ARM_RELATIVE relocation with r_offset = addr
  72       count--
  73     pairs--;
  74
  75 The streaming unpacking algorithm for 64 bit ARM is:
  76
  77   skip over "APA1"
  78   pairs = next signed leb128 value
  79   addr, addend = 0, 0
  80   while pairs:
  81     addr += next signed leb128 value
  82     addend += next signed leb128 value
  83     emit R_AARCH64_RELATIVE relocation with r_offset = addr, r_addend = addend
  84     pairs--;
  85
  86
  87 Usage instructions:
  88 -------------------
  89
  90 To pack relocations, add an empty .android.rel.dyn or .android.rela.dyn and
  91 then run the tool:
  92
  93     echo -n 'NULL' >/tmp/small
  94     if file libchrome.<version>.so | grep -q 'ELF 32'; then
  95       arm-linux-androideabi-objcopy
  96           --add-section .android.rel.dyn=/tmp/small
  97           libchrome.<version>.so libchrome.<version>.so.packed
  98     else
  99       aarch64-linux-android-objcopy
 100           --add-section .android.rela.dyn=/tmp/small
 101           libchrome.<version>.so libchrome.<version>.so.packed
 102     fi
 103     rm /tmp/small
 104     relocation_packer libchrome.<version>.so.packed
 105
 106 To unpack and restore the shared library to its original state:
 107
 108     cp libchrome.<version>.so.packed unpackable
 109     relocation_packer -u unpackable
 110     if file libchrome.<version>.so | grep -q 'ELF 32'; then
 111       arm-linux-androideabi-objcopy \
 112           --remove-section=.android.rel.dyn unpackable libchrome.<version>.so
 113     else
 114       aarch64-linux-android-objcopy \
 115           --remove-section=.android.rela.dyn unpackable libchrome.<version>.so
 116     endif
 117     rm unpackable
 118
 119
 120 Bugs & TODOs:
 121 -------------
 122
 123 Requires two free slots in the .dynamic section.  Uses these to add data that
 124 tells the crazy linker where to find the packed relocation data.  Fails
 125 if insufficient free slots exist (use gold --spare-dynamic-slots to increase
 126 the allocation).
 127
 128 Requires libelf 0.158 or later.  Earlier libelf releases may be buggy in
 129 ways that prevent the packer from working correctly.
 130
 131
 132 Testing:
 133 --------
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 135 Unittests run under gtest, on the host system.