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