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