arch/s390/kernel/module.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  *  Kernel module help for s390.
   4  *
   5  *  S390 version
   6  *    Copyright IBM Corp. 2002, 2003
   7  *    Author(s): Arnd Bergmann (arndb@de.ibm.com)
   8  *               Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
   9  *
  10  *  based on i386 version
  11  *    Copyright (C) 2001 Rusty Russell.
  12  */
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/elf.h>
  15 #include <linux/vmalloc.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/kernel.h>
  19 #include <linux/moduleloader.h>
  20 #include <linux/bug.h>
  21 #include <asm/alternative.h>
  22 #include <asm/nospec-branch.h>
  23 #include <asm/facility.h>
  24
  25 #if 0
  26 #define DEBUGP printk
  27 #else
  28 #define DEBUGP(fmt , ...)
  29 #endif
  30
  31 #define PLT_ENTRY_SIZE 20
  32
  33 void *module_alloc(unsigned long size)
  34 {
  35         if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
  36                 return NULL;
  37         return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
  38                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC,
  39                                     0, NUMA_NO_NODE,
  40                                     __builtin_return_address(0));
  41 }
  42
  43 void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
  44 {
  45         if (is_livepatch_module(mod) &&
  46             mod->state == MODULE_STATE_LIVE)
  47                 return;
  48
  49         vfree(mod->arch.syminfo);
  50         mod->arch.syminfo = NULL;
  51 }
  52
  53 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
  54 {
  55         struct mod_arch_syminfo *info;
  56
  57         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
  58         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
  59         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
  60         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
  61         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
  62         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
  63         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
  64         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
  65         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
  66         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
  67         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
  68         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
  69         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
  70         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  71                 if (info->got_offset == -1UL) {
  72                         info->got_offset = me->arch.got_size;
  73                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
  74                 }
  75                 break;
  76         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  77         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
  78         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
  79         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
  80         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  81         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
  82         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  83                 if (info->plt_offset == -1UL) {
  84                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
  85                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  86                 }
  87                 break;
  88         case R_390_COPY:
  89         case R_390_GLOB_DAT:
  90         case R_390_JMP_SLOT:
  91         case R_390_RELATIVE:
  92                 /* Only needed if we want to support loading of
  93                    modules linked with -shared. */
  94                 break;
  95         }
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 100  * got and plt but we can increase the core module size.
 101  */
 102 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
 103                               char *secstrings, struct module *me)
 104 {
 105         Elf_Shdr *symtab;
 106         Elf_Sym *symbols;
 107         Elf_Rela *rela;
 108         char *strings;
 109         int nrela, i, j;
 110
 111         /* Find symbol table and string table. */
 112         symtab = NULL;
 113         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
 114                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
 115                 case SHT_SYMTAB:
 116                         symtab = sechdrs + i;
 117                         break;
 118                 }
 119         if (!symtab) {
 120                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
 121                 return -ENOEXEC;
 122         }
 123
 124         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 125         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 126         me->arch.syminfo = vmalloc(array_size(sizeof(struct mod_arch_syminfo),
 127                                               me->arch.nsyms));
 128         if (!me->arch.syminfo)
 129                 return -ENOMEM;
 130         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 131         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 132         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
 133                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
 134                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
 135                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
 136                         /* "Define" it as absolute. */
 137                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
 138                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
 139                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
 140                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
 141                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 142         }
 143
 144         /* Search for got/plt relocations. */
 145         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 146         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
 147                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
 148                         continue;
 149                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 150                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
 151                 for (j = 0; j < nrela; j++)
 152                         check_rela(rela + j, me);
 153         }
 154
 155         /* Increase core size by size of got & plt and set start
 156            offsets for got and plt. */
 157         me->core_layout.size = ALIGN(me->core_layout.size, 4);
 158         me->arch.got_offset = me->core_layout.size;
 159         me->core_layout.size += me->arch.got_size;
 160         me->arch.plt_offset = me->core_layout.size;
 161         if (me->arch.plt_size) {
 162                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable)
 163                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
 164                 me->core_layout.size += me->arch.plt_size;
 165         }
 166         return 0;
 167 }
 168
 169 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
 170                            int sign, int bits, int shift)
 171 {
 172         unsigned long umax;
 173         long min, max;
 174
 175         if (val & ((1UL << shift) - 1))
 176                 return -ENOEXEC;
 177         if (sign) {
 178                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
 179                 min = -(1L << (bits - 1));
 180                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
 181                 if ((long) val < min || (long) val > max)
 182                         return -ENOEXEC;
 183         } else {
 184                 val >>= shift;
 185                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
 186                 if ((unsigned long) val > umax)
 187                         return -ENOEXEC;
 188         }
 189
 190         if (bits == 8)
 191                 *(unsigned char *) loc = val;
 192         else if (bits == 12)
 193                 *(unsigned short *) loc = (val & 0xfff) |
 194                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
 195         else if (bits == 16)
 196                 *(unsigned short *) loc = val;
 197         else if (bits == 20)
 198                 *(unsigned int *) loc = (val & 0xfff) << 16 |
 199                         (val & 0xff000) >> 4 |
 200                         (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
 201         else if (bits == 32)
 202                 *(unsigned int *) loc = val;
 203         else if (bits == 64)
 204                 *(unsigned long *) loc = val;
 205         return 0;
 206 }
 207
 208 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
 209                       const char *strtab, struct module *me)
 210 {
 211         struct mod_arch_syminfo *info;
 212         Elf_Addr loc, val;
 213         int r_type, r_sym;
 214         int rc = -ENOEXEC;
 215
 216         /* This is where to make the change */
 217         loc = base + rela->r_offset;
 218         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
 219            undefined symbols have been resolved.  */
 220         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 221         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 222         info = me->arch.syminfo + r_sym;
 223         val = symtab[r_sym].st_value;
 224
 225         switch (r_type) {
 226         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
 227                 rc = 0;
 228                 break;
 229         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
 230         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
 231         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
 232         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
 233         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
 234         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
 235                 val += rela->r_addend;
 236                 if (r_type == R_390_8)
 237                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0);
 238                 else if (r_type == R_390_12)
 239                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 240                 else if (r_type == R_390_16)
 241                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 242                 else if (r_type == R_390_20)
 243                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 244                 else if (r_type == R_390_32)
 245                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 246                 else if (r_type == R_390_64)
 247                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 248                 break;
 249         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
 250         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 251         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 252         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
 253         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
 254                 val += rela->r_addend - loc;
 255                 if (r_type == R_390_PC16)
 256                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0);
 257                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
 258                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 259                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
 260                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 261                 else if (r_type == R_390_PC32)
 262                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 263                 else if (r_type == R_390_PC64)
 264                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0);
 265                 break;
 266         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
 267         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
 268         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
 269         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
 270         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
 271         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 272         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
 273         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
 274         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
 275         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
 276         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
 277         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
 278                 if (info->got_initialized == 0) {
 279                         Elf_Addr *gotent;
 280
 281                         gotent = me->core_layout.base + me->arch.got_offset +
 282                                 info->got_offset;
 283                         *gotent = val;
 284                         info->got_initialized = 1;
 285                 }
 286                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
 287                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
 288                     r_type == R_390_GOTPLT12)
 289                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0);
 290                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
 291                          r_type == R_390_GOTPLT16)
 292                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 293                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
 294                          r_type == R_390_GOTPLT20)
 295                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0);
 296                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
 297                          r_type == R_390_GOTPLT32)
 298                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 299                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
 300                          r_type == R_390_GOTPLT64)
 301                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 302                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
 303                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
 304                         val += (Elf_Addr) me->core_layout.base - loc;
 305                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 306                 }
 307                 break;
 308         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 309         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 310         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 311         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 312         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 313         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 314         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 315                 if (info->plt_initialized == 0) {
 316                         unsigned int *ip;
 317                         ip = me->core_layout.base + me->arch.plt_offset +
 318                                 info->plt_offset;
 319                         ip[0] = 0x0d10e310;     /* basr 1,0  */
 320                         ip[1] = 0x100a0004;     /* lg   1,10(1) */
 321                         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
 322                                 unsigned int *ij;
 323                                 ij = me->core_layout.base +
 324                                         me->arch.plt_offset +
 325                                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 326                                 ip[2] = 0xa7f40000 +    /* j __jump_r1 */
 327                                         (unsigned int)(u16)
 328                                         (((unsigned long) ij - 8 -
 329                                           (unsigned long) ip) / 2);
 330                         } else {
 331                                 ip[2] = 0x07f10000;     /* br %r1 */
 332                         }
 333                         ip[3] = (unsigned int) (val >> 32);
 334                         ip[4] = (unsigned int) val;
 335                         info->plt_initialized = 1;
 336                 }
 337                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
 338                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
 339                     r_type == R_390_PLTOFF64)
 340                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
 341                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
 342                 else {
 343                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
 344                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
 345                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
 346                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
 347                                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base +
 348                                         me->arch.plt_offset +
 349                                         info->plt_offset;
 350                         val += rela->r_addend - loc;
 351                 }
 352                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
 353                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1);
 354                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
 355                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 356                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
 357                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 358                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
 359                          r_type == R_390_PLTOFF32)
 360                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 361                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
 362                          r_type == R_390_PLTOFF64)
 363                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 364                 break;
 365         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
 366         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
 367         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
 368                 val = val + rela->r_addend -
 369                         ((Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset);
 370                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
 371                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0);
 372                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
 373                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0);
 374                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
 375                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0);
 376                 break;
 377         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 378         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
 379                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset +
 380                         rela->r_addend - loc;
 381                 if (r_type == R_390_GOTPC)
 382                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0);
 383                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
 384                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1);
 385                 break;
 386         case R_390_COPY:
 387         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
 388         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
 389         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
 390                 /* Only needed if we want to support loading of
 391                    modules linked with -shared. */
 392                 return -ENOEXEC;
 393         default:
 394                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
 395                        me->name, r_type);
 396                 return -ENOEXEC;
 397         }
 398         if (rc) {
 399                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
 400                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
 401                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
 402                        r_type, (unsigned long) val);
 403                 return rc;
 404         }
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
 409                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
 410                        struct module *me)
 411 {
 412         Elf_Addr base;
 413         Elf_Sym *symtab;
 414         Elf_Rela *rela;
 415         unsigned long i, n;
 416         int rc;
 417
 418         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
 419                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 420         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 421         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 422         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 423         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
 424
 425         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
 426                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me);
 427                 if (rc)
 428                         return rc;
 429         }
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
 434                     const Elf_Shdr *sechdrs,
 435                     struct module *me)
 436 {
 437         const Elf_Shdr *s;
 438         char *secstrings, *secname;
 439         void *aseg;
 440
 441         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 442             !nospec_disable && me->arch.plt_size) {
 443                 unsigned int *ij;
 444
 445                 ij = me->core_layout.base + me->arch.plt_offset +
 446                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
 447                 if (test_facility(35)) {
 448                         ij[0] = 0xc6000000;     /* exrl %r0,.+10        */
 449                         ij[1] = 0x0005a7f4;     /* j    .               */
 450                         ij[2] = 0x000007f1;     /* br   %r1             */
 451                 } else {
 452                         ij[0] = 0x44000000 | (unsigned int)
 453                                 offsetof(struct lowcore, br_r1_trampoline);
 454                         ij[1] = 0xa7f40000;     /* j    .               */
 455                 }
 456         }
 457
 458         secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 459         for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
 460                 aseg = (void *) s->sh_addr;
 461                 secname = secstrings + s->sh_name;
 462
 463                 if (!strcmp(".altinstructions", secname))
 464                         /* patch .altinstructions */
 465                         apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);
 466
 467                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 468                     (!strncmp(".s390_indirect", secname, 14)))
 469                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 470
 471                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
 472                     (!strncmp(".s390_return", secname, 12)))
 473                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
 474         }
 475
 476         jump_label_apply_nops(me);
 477         return 0;
 478 }