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
  36 #if 0
  37 #define DEBUGP printk
  38 #else
  39 #define DEBUGP(fmt , ...)
  40 #endif
  41
  42 #define PLT_ENTRY_SIZE 20
  43
  44 void *module_alloc(unsigned long size)
  45 {
  46         if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
  47                 return NULL;
  48         return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
  49                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL, 0, NUMA_NO_NODE,
  50                                     __builtin_return_address(0));
  51 }
  52
  53 void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
  54 {
  55         vfree(mod->arch.syminfo);
  56         mod->arch.syminfo = NULL;
  57 }
  58
  59 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
  60 {
  61         struct mod_arch_syminfo *info;
  62
  63         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
  64         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
  65         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
  66         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
  67         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
  68         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
  69         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
  70         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
  71         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
  72         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
  73         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
  74         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
  75         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
  76         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  77                 if (info->got_offset == -1UL) {
  78                         info->got_offset = me->arch.got_size;
  79                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
  80                 }
  81                 break;
  82         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  83         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  84         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
  85         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
  86         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  87         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
  88         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  89                 if (info->plt_offset == -1UL) {
  90                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
  91                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  92                 }
  93                 break;
  94         case R_390_COPY:
  95         case R_390_GLOB_DAT:
  96         case R_390_JMP_SLOT:
  97         case R_390_RELATIVE:
  98                 /* Only needed if we want to support loading of
  99                    modules linked with -shared. */
 100                 break;
 101         }
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 106  * got and plt but we can increase the core module size.
 107  */
 108 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
 109                               char *secstrings, struct module *me)
 110 {
 111         Elf_Shdr *symtab;
 112         Elf_Sym *symbols;
 113         Elf_Rela *rela;
 114         char *strings;
 115         int nrela, i, j;
 116
 117         /* Find symbol table and string table. */
 118         symtab = NULL;
 119         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
 120                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
 121                 case SHT_SYMTAB:
 122                         symtab = sechdrs + i;
 123                         break;
 124                 }
 125         if (!symtab) {
 126                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
 127                 return -ENOEXEC;
 128         }
 129
 130         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 131         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 132         me->arch.syminfo = vmalloc(me->arch.nsyms *
 133                                    sizeof(struct mod_arch_syminfo));
 134         if (!me->arch.syminfo)
 135                 return -ENOMEM;
 136         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 137         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 138         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
 139                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
 140                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
 141                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
 142                         /* "Define" it as absolute. */
 143                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
 144                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
 145                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
 146                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
 147                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 148         }
 149
 150         /* Search for got/plt relocations. */
 151         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 152         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
 153                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
 154                         continue;
 155                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 156                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
 157                 for (j = 0; j < nrela; j++)
 158                         check_rela(rela + j, me);
 159         }
 160
 161         /* Increase core size by size of got & plt and set start
 162            offsets for got and plt. */
 163         me->core_size = ALIGN(me->core_size, 4);
 164         me->arch.got_offset = me->core_size;
 165         me->core_size += me->arch.got_size;
 166         me->arch.plt_offset = me->core_size;
 167         me->core_size += me->arch.plt_size;
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
 172                            int sign, int bits, int shift)
 173 {
 174         unsigned long umax;
 175         long min, max;
 176
 177         if (val & ((1UL << shift) - 1))
 178                 return -ENOEXEC;
 179         if (sign) {
 180                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
 181                 min = -(1L << (bits - 1));
 182                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
 183                 if ((long) val < min || (long) val > max)
 184                         return -ENOEXEC;
 185         } else {
 186                 val >>= shift;
 187                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
 188                 if ((unsigned long) val > umax)
 189                         return -ENOEXEC;
 190         }
 191
 192         if (bits == 8)
 193                 *(unsigned char *) loc = val;
 194         else if (bits == 12)
 195                 *(unsigned short *) loc = (val & 0xfff) |
 196                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
 197         else if (bits == 16)
 198                 *(unsigned short *) loc = val;
 199         else if (bits == 20)
 200                 *(unsigned int *) loc = (val & 0xfff) << 16 |
 201                         (val & 0xff000) >> 4 |
 202                         (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
 203         else if (bits == 32)
 204                 *(unsigned int *) loc = val;
 205         else if (bits == 64)
 206                 *(unsigned long *) loc = val;
 207         return 0;
 208 }
 209
 210 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
 211                       const char *strtab, struct module *me)
 212 {
 213         struct mod_arch_syminfo *info;
 214         Elf_Addr loc, val;
 215         int r_type, r_sym;
 216         int rc = -ENOEXEC;
 217
 218         /* This is where to make the change */
 219         loc = base + rela->r_offset;
 220         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
 221            undefined symbols have been resolved.  */
 222         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 223         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 224         info = me->arch.syminfo + r_sym;
 225         val = symtab[r_sym].st_value;
 226
 227         switch (r_type) {
 228         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
 229                 rc = 0;
 230                 break;
 231         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
 232         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
 233         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
 234         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
 235         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
 236         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
 237                 val += rela->r_addend;
 238                 if (r_type == R_390_8)
 239                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0);
 240                 else if (r_type == R_390_12)
 241                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 242                 else if (r_type == R_390_16)
 243                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 244                 else if (r_type == R_390_20)
 245                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 246                 else if (r_type == R_390_32)
 247                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 248                 else if (r_type == R_390_64)
 249                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 250                 break;
 251         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
 252         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 253         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 254         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
 255         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
 256                 val += rela->r_addend - loc;
 257                 if (r_type == R_390_PC16)
 258                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0);
 259                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
 260                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 261                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
 262                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 263                 else if (r_type == R_390_PC32)
 264                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 265                 else if (r_type == R_390_PC64)
 266                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0);
 267                 break;
 268         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
 269         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
 270         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
 271         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
 272         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
 273         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 274         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
 275         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
 276         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
 277         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
 278         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
 279         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
 280                 if (info->got_initialized == 0) {
 281                         Elf_Addr *gotent;
 282
 283                         gotent = me->module_core + me->arch.got_offset +
 284                                 info->got_offset;
 285                         *gotent = val;
 286                         info->got_initialized = 1;
 287                 }
 288                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
 289                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
 290                     r_type == R_390_GOTPLT12)
 291                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 292                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
 293                          r_type == R_390_GOTPLT16)
 294                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 295                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
 296                          r_type == R_390_GOTPLT20)
 297                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 298                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
 299                          r_type == R_390_GOTPLT32)
 300                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 301                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
 302                          r_type == R_390_GOTPLT64)
 303                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 304                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
 305                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
 306                         val += (Elf_Addr) me->module_core - loc;
 307                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 308                 }
 309                 break;
 310         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 311         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 312         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 313         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 314         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 315         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 316         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 317                 if (info->plt_initialized == 0) {
 318                         unsigned int *ip;
 319                         ip = me->module_core + me->arch.plt_offset +
 320                                 info->plt_offset;
 321                         ip[0] = 0x0d10e310; /* basr 1,0; lg 1,10(1); br 1 */
 322                         ip[1] = 0x100a0004;
 323                         ip[2] = 0x07f10000;
 324                         ip[3] = (unsigned int) (val >> 32);
 325                         ip[4] = (unsigned int) val;
 326                         info->plt_initialized = 1;
 327                 }
 328                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
 329                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
 330                     r_type == R_390_PLTOFF64)
 331                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
 332                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
 333                 else {
 334                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
 335                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
 336                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
 337                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
 338                                 val = (Elf_Addr) me->module_core +
 339                                         me->arch.plt_offset +
 340                                         info->plt_offset;
 341                         val += rela->r_addend - loc;
 342                 }
 343                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
 344                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 345                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
 346                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 347                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
 348                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 349                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
 350                          r_type == R_390_PLTOFF32)
 351                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 352                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
 353                          r_type == R_390_PLTOFF64)
 354                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 355                 break;
 356         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
 357         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
 358         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
 359                 val = val + rela->r_addend -
 360                         ((Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset);
 361                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
 362                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 363                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
 364                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 365                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
 366                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 367                 break;
 368         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 369         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
 370                 val = (Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset +
 371                         rela->r_addend - loc;
 372                 if (r_type == R_390_GOTPC)
 373                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 374                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
 375                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 376                 break;
 377         case R_390_COPY:
 378         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
 379         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
 380         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
 381                 /* Only needed if we want to support loading of
 382                    modules linked with -shared. */
 383                 return -ENOEXEC;
 384         default:
 385                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
 386                        me->name, r_type);
 387                 return -ENOEXEC;
 388         }
 389         if (rc) {
 390                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
 391                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
 392                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
 393                        r_type, (unsigned long) val);
 394                 return rc;
 395         }
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
 400                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
 401                        struct module *me)
 402 {
 403         Elf_Addr base;
 404         Elf_Sym *symtab;
 405         Elf_Rela *rela;
 406         unsigned long i, n;
 407         int rc;
 408
 409         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
 410                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 411         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 412         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 413         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 414         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 415
 416         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
 417                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me);
 418                 if (rc)
 419                         return rc;
 420         }
 421         return 0;
 422 }
 423
 424 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
 425                     const Elf_Shdr *sechdrs,
 426                     struct module *me)
 427 {
 428         const Elf_Shdr *s;
 429         char *secstrings;
 430
 431         if (IS_ENABLED(CONFIG_ALTERNATIVES)) {
 432                 secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 433                 for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
 434                         if (!strcmp(".altinstructions",
 435                                     secstrings + s->sh_name)) {
 436                                 /* patch .altinstructions */
 437                                 void *aseg = (void *)s->sh_addr;
 438
 439                                 apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);
 440                         }
 441                 }
 442         }
 443
 444         jump_label_apply_nops(me);
 445         vfree(me->arch.syminfo);
 446         me->arch.syminfo = NULL;
 447         return 0;
 448 }