arch/s390/kernel/module.c

   1 /*
   2  *  Kernel module help for s390.
   3  *
   4  *  S390 version
   5  *    Copyright IBM Corp. 2002, 2003
   6  *    Author(s): Arnd Bergmann (arndb@de.ibm.com)
   7  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
   8  *
   9  *  based on i386 version
  10  *    Copyright (C) 2001 Rusty Russell.
  11  *
  12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  *  (at your option) any later version.
  16  *
  17  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  *  GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  24  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  25  */
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/elf.h>
  28 #include <linux/vmalloc.h>
  29 #include <linux/fs.h>
  30 #include <linux/string.h>
  31 #include <linux/kernel.h>
  32 #include <linux/moduleloader.h>
  33 #include <linux/bug.h>
  34 #include <asm/alternative.h>
  35 #include <asm/nospec-branch.h>
  36 #include <asm/facility.h>
  37
  38 #if 0
  39 #define DEBUGP printk
  40 #else
  41 #define DEBUGP(fmt , ...)
  42 #endif
  43
  44 #define PLT_ENTRY_SIZE 20
  45
  46 void *module_alloc(unsigned long size)
  47 {
  48         if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
  49                 return NULL;
  50         return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
  51                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL, 0, NUMA_NO_NODE,
  52                                     __builtin_return_address(0));
  53 }
  54
  55 void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
  56 {
  57         vfree(mod->arch.syminfo);
  58         mod->arch.syminfo = NULL;
  59 }
  60
  61 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
  62 {
  63         struct mod_arch_syminfo *info;
  64
  65         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
  66         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
  67         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
  68         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
  69         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
  70         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
  71         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
  72         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
  73         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
  74         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
  75         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
  76         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
  77         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
  78         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  79                 if (info->got_offset == -1UL) {
  80                         info->got_offset = me->arch.got_size;
  81                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
  82                 }
  83                 break;
  84         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  85         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  86         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
  87         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
  88         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  89         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
  90         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  91                 if (info->plt_offset == -1UL) {
  92                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
  93                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  94                 }
  95                 break;
  96         case R_390_COPY:
  97         case R_390_GLOB_DAT:
  98         case R_390_JMP_SLOT:
  99         case R_390_RELATIVE:
 100                 /* Only needed if we want to support loading of
 101                    modules linked with -shared. */
 102                 break;
 103         }
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 108  * got and plt but we can increase the core module size.
 109  */
 110 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
 111                               char *secstrings, struct module *me)
 112 {
 113         Elf_Shdr *symtab;
 114         Elf_Sym *symbols;
 115         Elf_Rela *rela;
 116         char *strings;
 117         int nrela, i, j;
 118
 119         /* Find symbol table and string table. */
 120         symtab = NULL;
 121         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
 122                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
 123                 case SHT_SYMTAB:
 124                         symtab = sechdrs + i;
 125                         break;
 126                 }
 127         if (!symtab) {
 128                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
 129                 return -ENOEXEC;
 130         }
 131
 132         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 133         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 134         me->arch.syminfo = vmalloc(me->arch.nsyms *
 135                                    sizeof(struct mod_arch_syminfo));
 136         if (!me->arch.syminfo)
 137                 return -ENOMEM;
 138         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 139         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 140         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
 141                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
 142                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
 143                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
 144                         /* "Define" it as absolute. */
 145                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
 146                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
 147                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
 148                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
 149                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 150         }
 151
 152         /* Search for got/plt relocations. */
 153         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 154         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
 155                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
 156                         continue;
 157                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 158                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
 159                 for (j = 0; j < nrela; j++)
 160                         check_rela(rela + j, me);
 161         }
 162
 163         /* Increase core size by size of got & plt and set start
 164            offsets for got and plt. */
 165         me->core_size = ALIGN(me->core_size, 4);
 166         me->arch.got_offset = me->core_size;
 167         me->core_size += me->arch.got_size;
 168         me->arch.plt_offset = me->core_size;
 169         if (me->arch.plt_size) {
 170                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable)
 171                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
 172                 me->core_size += me->arch.plt_size;
 173         }
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
 178                            int sign, int bits, int shift)
 179 {
 180         unsigned long umax;
 181         long min, max;
 182
 183         if (val & ((1UL << shift) - 1))
 184                 return -ENOEXEC;
 185         if (sign) {
 186                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
 187                 min = -(1L << (bits - 1));
 188                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
 189                 if ((long) val < min || (long) val > max)
 190                         return -ENOEXEC;
 191         } else {
 192                 val >>= shift;
 193                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
 194                 if ((unsigned long) val > umax)
 195                         return -ENOEXEC;
 196         }
 197
 198         if (bits == 8)
 199                 *(unsigned char *) loc = val;
 200         else if (bits == 12)
 201                 *(unsigned short *) loc = (val & 0xfff) |
 202                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
 203         else if (bits == 16)
 204                 *(unsigned short *) loc = val;
 205         else if (bits == 20)
 206                 *(unsigned int *) loc = (val & 0xfff) << 16 |
 207                         (val & 0xff000) >> 4 |
 208                         (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
 209         else if (bits == 32)
 210                 *(unsigned int *) loc = val;
 211         else if (bits == 64)
 212                 *(unsigned long *) loc = val;
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
 217                       const char *strtab, struct module *me)
 218 {
 219         struct mod_arch_syminfo *info;
 220         Elf_Addr loc, val;
 221         int r_type, r_sym;
 222         int rc = -ENOEXEC;
 223
 224         /* This is where to make the change */
 225         loc = base + rela->r_offset;
 226         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
 227            undefined symbols have been resolved.  */
 228         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 229         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 230         info = me->arch.syminfo + r_sym;
 231         val = symtab[r_sym].st_value;
 232
 233         switch (r_type) {
 234         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
 235                 rc = 0;
 236                 break;
 237         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
 238         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
 239         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
 240         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
 241         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
 242         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
 243                 val += rela->r_addend;
 244                 if (r_type == R_390_8)
 245                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0);
 246                 else if (r_type == R_390_12)
 247                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 248                 else if (r_type == R_390_16)
 249                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 250                 else if (r_type == R_390_20)
 251                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 252                 else if (r_type == R_390_32)
 253                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 254                 else if (r_type == R_390_64)
 255                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 256                 break;
 257         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
 258         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 259         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 260         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
 261         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
 262                 val += rela->r_addend - loc;
 263                 if (r_type == R_390_PC16)
 264                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0);
 265                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
 266                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 267                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
 268                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 269                 else if (r_type == R_390_PC32)
 270                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 271                 else if (r_type == R_390_PC64)
 272                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0);
 273                 break;
 274         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
 275         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
 276         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
 277         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
 278         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
 279         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 280         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
 281         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
 282         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
 283         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
 284         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
 285         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
 286                 if (info->got_initialized == 0) {
 287                         Elf_Addr *gotent;
 288
 289                         gotent = me->module_core + me->arch.got_offset +
 290                                 info->got_offset;
 291                         *gotent = val;
 292                         info->got_initialized = 1;
 293                 }
 294                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
 295                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
 296                     r_type == R_390_GOTPLT12)
 297                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 298                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
 299                          r_type == R_390_GOTPLT16)
 300                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 301                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
 302                          r_type == R_390_GOTPLT20)
 303                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 304                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
 305                          r_type == R_390_GOTPLT32)
 306                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 307                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
 308                          r_type == R_390_GOTPLT64)
 309                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 310                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
 311                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
 312                         val += (Elf_Addr) me->module_core - loc;
 313                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 314                 }
 315                 break;
 316         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 317         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 318         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 319         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 320         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 321         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 322         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 323                 if (info->plt_initialized == 0) {
 324                         unsigned int *ip;
 325                         ip = me->module_core + me->arch.plt_offset +
 326                                 info->plt_offset;
 327                         ip[0] = 0x0d10e310;     /* basr 1,0  */
 328                         ip[1] = 0x100a0004;     /* lg   1,10(1) */
 329                         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
 330                                 unsigned int *ij;
 331                                 ij = me->module_core +
 332                                         me->arch.plt_offset +
 333                                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 334                                 ip[2] = 0xa7f40000 +    /* j __jump_r1 */
 335                                         (unsigned int)(u16)
 336                                         (((unsigned long) ij - 8 -
 337                                           (unsigned long) ip) / 2);
 338                         } else {
 339                                 ip[2] = 0x07f10000;     /* br %r1 */
 340                         }
 341                         ip[3] = (unsigned int) (val >> 32);
 342                         ip[4] = (unsigned int) val;
 343                         info->plt_initialized = 1;
 344                 }
 345                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
 346                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
 347                     r_type == R_390_PLTOFF64)
 348                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
 349                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
 350                 else {
 351                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
 352                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
 353                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
 354                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
 355                                 val = (Elf_Addr) me->module_core +
 356                                         me->arch.plt_offset +
 357                                         info->plt_offset;
 358                         val += rela->r_addend - loc;
 359                 }
 360                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
 361                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 362                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
 363                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 364                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
 365                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 366                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
 367                          r_type == R_390_PLTOFF32)
 368                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 369                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
 370                          r_type == R_390_PLTOFF64)
 371                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 372                 break;
 373         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
 374         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
 375         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
 376                 val = val + rela->r_addend -
 377                         ((Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset);
 378                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
 379                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 380                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
 381                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 382                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
 383                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 384                 break;
 385         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 386         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
 387                 val = (Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset +
 388                         rela->r_addend - loc;
 389                 if (r_type == R_390_GOTPC)
 390                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 391                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
 392                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 393                 break;
 394         case R_390_COPY:
 395         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
 396         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
 397         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
 398                 /* Only needed if we want to support loading of
 399                    modules linked with -shared. */
 400                 return -ENOEXEC;
 401         default:
 402                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
 403                        me->name, r_type);
 404                 return -ENOEXEC;
 405         }
 406         if (rc) {
 407                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
 408                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
 409                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
 410                        r_type, (unsigned long) val);
 411                 return rc;
 412         }
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
 417                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
 418                        struct module *me)
 419 {
 420         Elf_Addr base;
 421         Elf_Sym *symtab;
 422         Elf_Rela *rela;
 423         unsigned long i, n;
 424         int rc;
 425
 426         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
 427                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 428         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 429         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 430         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 431         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 432
 433         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
 434                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me);
 435                 if (rc)
 436                         return rc;
 437         }
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
 442                     const Elf_Shdr *sechdrs,
 443                     struct module *me)
 444 {
 445         const Elf_Shdr *s;
 446         char *secstrings, *secname;
 447         void *aseg;
 448
 449         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 450             !nospec_disable && me->arch.plt_size) {
 451                 unsigned int *ij;
 452
 453                 ij = me->module_core + me->arch.plt_offset +
 454                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 455                 if (test_facility(35)) {
 456                         ij[0] = 0xc6000000;     /* exrl %r0,.+10        */
 457                         ij[1] = 0x0005a7f4;     /* j    .               */
 458                         ij[2] = 0x000007f1;     /* br   %r1             */
 459                 } else {
 460                         ij[0] = 0x44000000 | (unsigned int)
 461                                 offsetof(struct _lowcore, br_r1_trampoline);
 462                         ij[1] = 0xa7f40000;     /* j    .               */
 463                 }
 464         }
 465
 466         secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 467         for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
 468                 aseg = (void *) s->sh_addr;
 469                 secname = secstrings + s->sh_name;
 470
 471                 if (!strcmp(".altinstructions", secname))
 472                         /* patch .altinstructions */
 473                         apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);
 474
 475                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 476                     (!strncmp(".s390_indirect", secname, 14)))
 477                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 478
 479                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 480                     (!strncmp(".s390_return", secname, 12)))
 481                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 482         }
 483
 484         jump_label_apply_nops(me);
 485         vfree(me->arch.syminfo);
 486         me->arch.syminfo = NULL;
 487         return 0;
 488 }