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 #ifndef CONFIG_64BIT
  42 #define PLT_ENTRY_SIZE 12
  43 #else /* CONFIG_64BIT */
  44 #define PLT_ENTRY_SIZE 20
  45 #endif /* CONFIG_64BIT */
  46
  47 #ifdef CONFIG_64BIT
  48 void *module_alloc(unsigned long size)
  49 {
  50         if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
  51                 return NULL;
  52         return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
  53                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
  54                                     __builtin_return_address(0));
  55 }
  56 #endif
  57
  58 void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
  59 {
  60         vfree(mod->arch.syminfo);
  61         mod->arch.syminfo = NULL;
  62 }
  63
  64 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
  65 {
  66         struct mod_arch_syminfo *info;
  67
  68         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
  69         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
  70         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
  71         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
  72         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
  73         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
  74         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
  75         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
  76         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
  77         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
  78         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
  79         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
  80         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
  81         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  82                 if (info->got_offset == -1UL) {
  83                         info->got_offset = me->arch.got_size;
  84                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
  85                 }
  86                 break;
  87         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  88         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  89         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
  90         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
  91         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  92         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
  93         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  94                 if (info->plt_offset == -1UL) {
  95                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
  96                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  97                 }
  98                 break;
  99         case R_390_COPY:
 100         case R_390_GLOB_DAT:
 101         case R_390_JMP_SLOT:
 102         case R_390_RELATIVE:
 103                 /* Only needed if we want to support loading of
 104                    modules linked with -shared. */
 105                 break;
 106         }
 107 }
 108
 109 /*
 110  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 111  * got and plt but we can increase the core module size.
 112  */
 113 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
 114                               char *secstrings, struct module *me)
 115 {
 116         Elf_Shdr *symtab;
 117         Elf_Sym *symbols;
 118         Elf_Rela *rela;
 119         char *strings;
 120         int nrela, i, j;
 121
 122         /* Find symbol table and string table. */
 123         symtab = NULL;
 124         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
 125                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
 126                 case SHT_SYMTAB:
 127                         symtab = sechdrs + i;
 128                         break;
 129                 }
 130         if (!symtab) {
 131                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
 132                 return -ENOEXEC;
 133         }
 134
 135         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 136         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 137         me->arch.syminfo = vmalloc(me->arch.nsyms *
 138                                    sizeof(struct mod_arch_syminfo));
 139         if (!me->arch.syminfo)
 140                 return -ENOMEM;
 141         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 142         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 143         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
 144                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
 145                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
 146                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
 147                         /* "Define" it as absolute. */
 148                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
 149                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
 150                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
 151                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
 152                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 153         }
 154
 155         /* Search for got/plt relocations. */
 156         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 157         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
 158                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
 159                         continue;
 160                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 161                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
 162                 for (j = 0; j < nrela; j++)
 163                         check_rela(rela + j, me);
 164         }
 165
 166         /* Increase core size by size of got & plt and set start
 167            offsets for got and plt. */
 168         me->core_size = ALIGN(me->core_size, 4);
 169         me->arch.got_offset = me->core_size;
 170         me->core_size += me->arch.got_size;
 171         me->arch.plt_offset = me->core_size;
 172         me->core_size += me->arch.plt_size;
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
 177                            int sign, int bits, int shift)
 178 {
 179         unsigned long umax;
 180         long min, max;
 181
 182         if (val & ((1UL << shift) - 1))
 183                 return -ENOEXEC;
 184         if (sign) {
 185                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
 186                 min = -(1L << (bits - 1));
 187                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
 188                 if ((long) val < min || (long) val > max)
 189                         return -ENOEXEC;
 190         } else {
 191                 val >>= shift;
 192                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
 193                 if ((unsigned long) val > umax)
 194                         return -ENOEXEC;
 195         }
 196
 197         if (bits == 8)
 198                 *(unsigned char *) loc = val;
 199         else if (bits == 12)
 200                 *(unsigned short *) loc = (val & 0xfff) |
 201                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
 202         else if (bits == 16)
 203                 *(unsigned short *) loc = val;
 204         else if (bits == 20)
 205                 *(unsigned int *) loc = (val & 0xfff) << 16 |
 206                         (val & 0xff000) >> 4 |
 207                         (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
 208         else if (bits == 32)
 209                 *(unsigned int *) loc = val;
 210         else if (bits == 64)
 211                 *(unsigned long *) loc = val;
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
 216                       const char *strtab, struct module *me)
 217 {
 218         struct mod_arch_syminfo *info;
 219         Elf_Addr loc, val;
 220         int r_type, r_sym;
 221         int rc = -ENOEXEC;
 222
 223         /* This is where to make the change */
 224         loc = base + rela->r_offset;
 225         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
 226            undefined symbols have been resolved.  */
 227         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 228         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 229         info = me->arch.syminfo + r_sym;
 230         val = symtab[r_sym].st_value;
 231
 232         switch (r_type) {
 233         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
 234                 rc = 0;
 235                 break;
 236         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
 237         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
 238         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
 239         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
 240         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
 241         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
 242                 val += rela->r_addend;
 243                 if (r_type == R_390_8)
 244                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0);
 245                 else if (r_type == R_390_12)
 246                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 247                 else if (r_type == R_390_16)
 248                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 249                 else if (r_type == R_390_20)
 250                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 251                 else if (r_type == R_390_32)
 252                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 253                 else if (r_type == R_390_64)
 254                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 255                 break;
 256         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
 257         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 258         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 259         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
 260         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
 261                 val += rela->r_addend - loc;
 262                 if (r_type == R_390_PC16)
 263                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0);
 264                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
 265                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 266                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
 267                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 268                 else if (r_type == R_390_PC32)
 269                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 270                 else if (r_type == R_390_PC64)
 271                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0);
 272                 break;
 273         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
 274         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
 275         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
 276         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
 277         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
 278         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 279         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
 280         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
 281         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
 282         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
 283         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
 284         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
 285                 if (info->got_initialized == 0) {
 286                         Elf_Addr *gotent;
 287
 288                         gotent = me->module_core + me->arch.got_offset +
 289                                 info->got_offset;
 290                         *gotent = val;
 291                         info->got_initialized = 1;
 292                 }
 293                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
 294                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
 295                     r_type == R_390_GOTPLT12)
 296                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 297                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
 298                          r_type == R_390_GOTPLT16)
 299                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 300                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
 301                          r_type == R_390_GOTPLT20)
 302                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 303                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
 304                          r_type == R_390_GOTPLT32)
 305                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 306                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
 307                          r_type == R_390_GOTPLT64)
 308                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 309                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
 310                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
 311                         val += (Elf_Addr) me->module_core - loc;
 312                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 313                 }
 314                 break;
 315         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 316         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 317         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 318         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 319         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 320         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 321         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 322                 if (info->plt_initialized == 0) {
 323                         unsigned int *ip;
 324                         ip = me->module_core + me->arch.plt_offset +
 325                                 info->plt_offset;
 326 #ifndef CONFIG_64BIT
 327                         ip[0] = 0x0d105810; /* basr 1,0; l 1,6(1); br 1 */
 328                         ip[1] = 0x100607f1;
 329                         ip[2] = val;
 330 #else /* CONFIG_64BIT */
 331                         ip[0] = 0x0d10e310; /* basr 1,0; lg 1,10(1); br 1 */
 332                         ip[1] = 0x100a0004;
 333                         ip[2] = 0x07f10000;
 334                         ip[3] = (unsigned int) (val >> 32);
 335                         ip[4] = (unsigned int) val;
 336 #endif /* CONFIG_64BIT */
 337                         info->plt_initialized = 1;
 338                 }
 339                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
 340                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
 341                     r_type == R_390_PLTOFF64)
 342                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
 343                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
 344                 else {
 345                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
 346                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
 347                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
 348                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
 349                                 val = (Elf_Addr) me->module_core +
 350                                         me->arch.plt_offset +
 351                                         info->plt_offset;
 352                         val += rela->r_addend - loc;
 353                 }
 354                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
 355                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 356                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
 357                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 358                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
 359                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 360                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
 361                          r_type == R_390_PLTOFF32)
 362                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 363                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
 364                          r_type == R_390_PLTOFF64)
 365                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 366                 break;
 367         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
 368         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
 369         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
 370                 val = val + rela->r_addend -
 371                         ((Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset);
 372                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
 373                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 374                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
 375                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 376                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
 377                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 378                 break;
 379         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 380         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
 381                 val = (Elf_Addr) me->module_core + me->arch.got_offset +
 382                         rela->r_addend - loc;
 383                 if (r_type == R_390_GOTPC)
 384                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 385                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
 386                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 387                 break;
 388         case R_390_COPY:
 389         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
 390         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
 391         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
 392                 /* Only needed if we want to support loading of
 393                    modules linked with -shared. */
 394                 return -ENOEXEC;
 395         default:
 396                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
 397                        me->name, r_type);
 398                 return -ENOEXEC;
 399         }
 400         if (rc) {
 401                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
 402                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
 403                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
 404                        r_type, (unsigned long) val);
 405                 return rc;
 406         }
 407         return 0;
 408 }
 409
 410 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
 411                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
 412                        struct module *me)
 413 {
 414         Elf_Addr base;
 415         Elf_Sym *symtab;
 416         Elf_Rela *rela;
 417         unsigned long i, n;
 418         int rc;
 419
 420         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
 421                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 422         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 423         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 424         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 425         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 426
 427         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
 428                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me);
 429                 if (rc)
 430                         return rc;
 431         }
 432         return 0;
 433 }
 434
 435 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
 436                     const Elf_Shdr *sechdrs,
 437                     struct module *me)
 438 {
 439         vfree(me->arch.syminfo);
 440         me->arch.syminfo = NULL;
 441         return 0;
 442 }