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         if (is_livepatch_module(mod) &&
  58             mod->state == MODULE_STATE_LIVE)
  59                 return;
  60
  61         vfree(mod->arch.syminfo);
  62         mod->arch.syminfo = NULL;
  63 }
  64
  65 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
  66 {
  67         struct mod_arch_syminfo *info;
  68
  69         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
  70         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
  71         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
  72         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
  73         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
  74         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
  75         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
  76         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
  77         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
  78         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
  79         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
  80         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
  81         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
  82         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  83                 if (info->got_offset == -1UL) {
  84                         info->got_offset = me->arch.got_size;
  85                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
  86                 }
  87                 break;
  88         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  89         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  90         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
  91         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
  92         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  93         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
  94         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  95                 if (info->plt_offset == -1UL) {
  96                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
  97                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  98                 }
  99                 break;
 100         case R_390_COPY:
 101         case R_390_GLOB_DAT:
 102         case R_390_JMP_SLOT:
 103         case R_390_RELATIVE:
 104                 /* Only needed if we want to support loading of
 105                    modules linked with -shared. */
 106                 break;
 107         }
 108 }
 109
 110 /*
 111  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 112  * got and plt but we can increase the core module size.
 113  */
 114 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
 115                               char *secstrings, struct module *me)
 116 {
 117         Elf_Shdr *symtab;
 118         Elf_Sym *symbols;
 119         Elf_Rela *rela;
 120         char *strings;
 121         int nrela, i, j;
 122
 123         /* Find symbol table and string table. */
 124         symtab = NULL;
 125         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
 126                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
 127                 case SHT_SYMTAB:
 128                         symtab = sechdrs + i;
 129                         break;
 130                 }
 131         if (!symtab) {
 132                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
 133                 return -ENOEXEC;
 134         }
 135
 136         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 137         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 138         me->arch.syminfo = vmalloc(me->arch.nsyms *
 139                                    sizeof(struct mod_arch_syminfo));
 140         if (!me->arch.syminfo)
 141                 return -ENOMEM;
 142         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 143         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 144         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
 145                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
 146                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
 147                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
 148                         /* "Define" it as absolute. */
 149                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
 150                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
 151                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
 152                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
 153                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 154         }
 155
 156         /* Search for got/plt relocations. */
 157         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 158         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
 159                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
 160                         continue;
 161                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 162                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
 163                 for (j = 0; j < nrela; j++)
 164                         check_rela(rela + j, me);
 165         }
 166
 167         /* Increase core size by size of got & plt and set start
 168            offsets for got and plt. */
 169         me->core_layout.size = ALIGN(me->core_layout.size, 4);
 170         me->arch.got_offset = me->core_layout.size;
 171         me->core_layout.size += me->arch.got_size;
 172         me->arch.plt_offset = me->core_layout.size;
 173         if (me->arch.plt_size) {
 174                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable)
 175                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
 176                 me->core_layout.size += me->arch.plt_size;
 177         }
 178         return 0;
 179 }
 180
 181 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
 182                            int sign, int bits, int shift)
 183 {
 184         unsigned long umax;
 185         long min, max;
 186
 187         if (val & ((1UL << shift) - 1))
 188                 return -ENOEXEC;
 189         if (sign) {
 190                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
 191                 min = -(1L << (bits - 1));
 192                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
 193                 if ((long) val < min || (long) val > max)
 194                         return -ENOEXEC;
 195         } else {
 196                 val >>= shift;
 197                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
 198                 if ((unsigned long) val > umax)
 199                         return -ENOEXEC;
 200         }
 201
 202         if (bits == 8)
 203                 *(unsigned char *) loc = val;
 204         else if (bits == 12)
 205                 *(unsigned short *) loc = (val & 0xfff) |
 206                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
 207         else if (bits == 16)
 208                 *(unsigned short *) loc = val;
 209         else if (bits == 20)
 210                 *(unsigned int *) loc = (val & 0xfff) << 16 |
 211                         (val & 0xff000) >> 4 |
 212                         (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
 213         else if (bits == 32)
 214                 *(unsigned int *) loc = val;
 215         else if (bits == 64)
 216                 *(unsigned long *) loc = val;
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
 221                       const char *strtab, struct module *me)
 222 {
 223         struct mod_arch_syminfo *info;
 224         Elf_Addr loc, val;
 225         int r_type, r_sym;
 226         int rc = -ENOEXEC;
 227
 228         /* This is where to make the change */
 229         loc = base + rela->r_offset;
 230         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
 231            undefined symbols have been resolved.  */
 232         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 233         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 234         info = me->arch.syminfo + r_sym;
 235         val = symtab[r_sym].st_value;
 236
 237         switch (r_type) {
 238         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
 239                 rc = 0;
 240                 break;
 241         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
 242         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
 243         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
 244         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
 245         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
 246         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
 247                 val += rela->r_addend;
 248                 if (r_type == R_390_8)
 249                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0);
 250                 else if (r_type == R_390_12)
 251                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 252                 else if (r_type == R_390_16)
 253                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 254                 else if (r_type == R_390_20)
 255                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 256                 else if (r_type == R_390_32)
 257                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 258                 else if (r_type == R_390_64)
 259                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 260                 break;
 261         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
 262         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 263         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 264         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
 265         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
 266                 val += rela->r_addend - loc;
 267                 if (r_type == R_390_PC16)
 268                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0);
 269                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
 270                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 271                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
 272                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 273                 else if (r_type == R_390_PC32)
 274                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 275                 else if (r_type == R_390_PC64)
 276                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0);
 277                 break;
 278         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
 279         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
 280         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
 281         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
 282         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
 283         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 284         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
 285         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
 286         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
 287         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
 288         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
 289         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
 290                 if (info->got_initialized == 0) {
 291                         Elf_Addr *gotent;
 292
 293                         gotent = me->core_layout.base + me->arch.got_offset +
 294                                 info->got_offset;
 295                         *gotent = val;
 296                         info->got_initialized = 1;
 297                 }
 298                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
 299                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
 300                     r_type == R_390_GOTPLT12)
 301                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 302                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
 303                          r_type == R_390_GOTPLT16)
 304                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 305                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
 306                          r_type == R_390_GOTPLT20)
 307                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 308                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
 309                          r_type == R_390_GOTPLT32)
 310                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 311                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
 312                          r_type == R_390_GOTPLT64)
 313                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 314                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
 315                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
 316                         val += (Elf_Addr) me->core_layout.base - loc;
 317                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 318                 }
 319                 break;
 320         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 321         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 322         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 323         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 324         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 325         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 326         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 327                 if (info->plt_initialized == 0) {
 328                         unsigned int *ip;
 329                         ip = me->core_layout.base + me->arch.plt_offset +
 330                                 info->plt_offset;
 331                         ip[0] = 0x0d10e310;     /* basr 1,0  */
 332                         ip[1] = 0x100a0004;     /* lg   1,10(1) */
 333                         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
 334                                 unsigned int *ij;
 335                                 ij = me->core_layout.base +
 336                                         me->arch.plt_offset +
 337                                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 338                                 ip[2] = 0xa7f40000 +    /* j __jump_r1 */
 339                                         (unsigned int)(u16)
 340                                         (((unsigned long) ij - 8 -
 341                                           (unsigned long) ip) / 2);
 342                         } else {
 343                                 ip[2] = 0x07f10000;     /* br %r1 */
 344                         }
 345                         ip[3] = (unsigned int) (val >> 32);
 346                         ip[4] = (unsigned int) val;
 347                         info->plt_initialized = 1;
 348                 }
 349                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
 350                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
 351                     r_type == R_390_PLTOFF64)
 352                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
 353                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
 354                 else {
 355                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
 356                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
 357                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
 358                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
 359                                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base +
 360                                         me->arch.plt_offset +
 361                                         info->plt_offset;
 362                         val += rela->r_addend - loc;
 363                 }
 364                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
 365                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 366                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
 367                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 368                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
 369                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 370                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
 371                          r_type == R_390_PLTOFF32)
 372                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 373                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
 374                          r_type == R_390_PLTOFF64)
 375                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 376                 break;
 377         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
 378         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
 379         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
 380                 val = val + rela->r_addend -
 381                         ((Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset);
 382                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
 383                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 384                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
 385                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 386                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
 387                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 388                 break;
 389         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 390         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
 391                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset +
 392                         rela->r_addend - loc;
 393                 if (r_type == R_390_GOTPC)
 394                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 395                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
 396                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 397                 break;
 398         case R_390_COPY:
 399         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
 400         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
 401         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
 402                 /* Only needed if we want to support loading of
 403                    modules linked with -shared. */
 404                 return -ENOEXEC;
 405         default:
 406                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
 407                        me->name, r_type);
 408                 return -ENOEXEC;
 409         }
 410         if (rc) {
 411                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
 412                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
 413                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
 414                        r_type, (unsigned long) val);
 415                 return rc;
 416         }
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
 421                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
 422                        struct module *me)
 423 {
 424         Elf_Addr base;
 425         Elf_Sym *symtab;
 426         Elf_Rela *rela;
 427         unsigned long i, n;
 428         int rc;
 429
 430         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
 431                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 432         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 433         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 434         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 435         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 436
 437         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
 438                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me);
 439                 if (rc)
 440                         return rc;
 441         }
 442         return 0;
 443 }
 444
 445 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
 446                     const Elf_Shdr *sechdrs,
 447                     struct module *me)
 448 {
 449         const Elf_Shdr *s;
 450         char *secstrings, *secname;
 451         void *aseg;
 452
 453         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 454             !nospec_disable && me->arch.plt_size) {
 455                 unsigned int *ij;
 456
 457                 ij = me->core_layout.base + me->arch.plt_offset +
 458                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 459                 if (test_facility(35)) {
 460                         ij[0] = 0xc6000000;     /* exrl %r0,.+10        */
 461                         ij[1] = 0x0005a7f4;     /* j    .               */
 462                         ij[2] = 0x000007f1;     /* br   %r1             */
 463                 } else {
 464                         ij[0] = 0x44000000 | (unsigned int)
 465                                 offsetof(struct lowcore, br_r1_trampoline);
 466                         ij[1] = 0xa7f40000;     /* j    .               */
 467                 }
 468         }
 469
 470         secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 471         for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
 472                 aseg = (void *) s->sh_addr;
 473                 secname = secstrings + s->sh_name;
 474
 475                 if (!strcmp(".altinstructions", secname))
 476                         /* patch .altinstructions */
 477                         apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);
 478
 479                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 480                     (!strncmp(".s390_indirect", secname, 14)))
 481                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 482
 483                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 484                     (!strncmp(".s390_return", secname, 12)))
 485                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 486         }
 487
 488         jump_label_apply_nops(me);
 489         return 0;
 490 }