Merge tag 'sound-5.8-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tiwai...
[linux-2.6-microblaze.git] / 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/kasan.h>
20 #include <linux/moduleloader.h>
21 #include <linux/bug.h>
22 #include <linux/memory.h>
23 #include <asm/alternative.h>
24 #include <asm/nospec-branch.h>
25 #include <asm/facility.h>
26
27 #if 0
28 #define DEBUGP printk
29 #else
30 #define DEBUGP(fmt , ...)
31 #endif
32
33 #define PLT_ENTRY_SIZE 20
34
35 void *module_alloc(unsigned long size)
36 {
37         void *p;
38
39         if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
40                 return NULL;
41         p = __vmalloc_node_range(size, MODULE_ALIGN, MODULES_VADDR, MODULES_END,
42                                  GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
43                                  __builtin_return_address(0));
44         if (p && (kasan_module_alloc(p, size) < 0)) {
45                 vfree(p);
46                 return NULL;
47         }
48         return p;
49 }
50
51 void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
52 {
53         if (is_livepatch_module(mod) &&
54             mod->state == MODULE_STATE_LIVE)
55                 return;
56
57         vfree(mod->arch.syminfo);
58         mod->arch.syminfo = NULL;
59 }
60
61 static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
62 {
63         struct mod_arch_syminfo *info;
64
65         info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
66         switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
67         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
68         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
69         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
70         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
71         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
72         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
73         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
74         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
75         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
76         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
77         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
78         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
79                 if (info->got_offset == -1UL) {
80                         info->got_offset = me->arch.got_size;
81                         me->arch.got_size += sizeof(void*);
82                 }
83                 break;
84         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
85         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
86         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
87         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
88         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
89         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
90         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
91                 if (info->plt_offset == -1UL) {
92                         info->plt_offset = me->arch.plt_size;
93                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
94                 }
95                 break;
96         case R_390_COPY:
97         case R_390_GLOB_DAT:
98         case R_390_JMP_SLOT:
99         case R_390_RELATIVE:
100                 /* Only needed if we want to support loading of 
101                    modules linked with -shared. */
102                 break;
103         }
104 }
105
106 /*
107  * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
108  * got and plt but we can increase the core module size.
109  */
110 int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
111                               char *secstrings, struct module *me)
112 {
113         Elf_Shdr *symtab;
114         Elf_Sym *symbols;
115         Elf_Rela *rela;
116         char *strings;
117         int nrela, i, j;
118
119         /* Find symbol table and string table. */
120         symtab = NULL;
121         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
122                 switch (sechdrs[i].sh_type) {
123                 case SHT_SYMTAB:
124                         symtab = sechdrs + i;
125                         break;
126                 }
127         if (!symtab) {
128                 printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
129                 return -ENOEXEC;
130         }
131
132         /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
133         me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
134         me->arch.syminfo = vmalloc(array_size(sizeof(struct mod_arch_syminfo),
135                                               me->arch.nsyms));
136         if (!me->arch.syminfo)
137                 return -ENOMEM;
138         symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
139         strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
140         for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
141                 if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
142                     strcmp(strings + symbols[i].st_name,
143                            "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
144                         /* "Define" it as absolute. */
145                         symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
146                 me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
147                 me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
148                 me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
149                 me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
150         }
151
152         /* Search for got/plt relocations. */
153         me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
154         for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
155                 if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
156                         continue;
157                 nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
158                 rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
159                 for (j = 0; j < nrela; j++)
160                         check_rela(rela + j, me);
161         }
162
163         /* Increase core size by size of got & plt and set start
164            offsets for got and plt. */
165         me->core_layout.size = ALIGN(me->core_layout.size, 4);
166         me->arch.got_offset = me->core_layout.size;
167         me->core_layout.size += me->arch.got_size;
168         me->arch.plt_offset = me->core_layout.size;
169         if (me->arch.plt_size) {
170                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable)
171                         me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
172                 me->core_layout.size += me->arch.plt_size;
173         }
174         return 0;
175 }
176
177 static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
178                            int sign, int bits, int shift,
179                            void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
180 {
181         unsigned long umax;
182         long min, max;
183         void *dest = (void *)loc;
184
185         if (val & ((1UL << shift) - 1))
186                 return -ENOEXEC;
187         if (sign) {
188                 val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
189                 min = -(1L << (bits - 1));
190                 max = (1L << (bits - 1)) - 1;
191                 if ((long) val < min || (long) val > max)
192                         return -ENOEXEC;
193         } else {
194                 val >>= shift;
195                 umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
196                 if ((unsigned long) val > umax)
197                         return -ENOEXEC;
198         }
199
200         if (bits == 8) {
201                 unsigned char tmp = val;
202                 write(dest, &tmp, 1);
203         } else if (bits == 12) {
204                 unsigned short tmp = (val & 0xfff) |
205                         (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
206                 write(dest, &tmp, 2);
207         } else if (bits == 16) {
208                 unsigned short tmp = val;
209                 write(dest, &tmp, 2);
210         } else if (bits == 20) {
211                 unsigned int tmp = (val & 0xfff) << 16 |
212                         (val & 0xff000) >> 4 | (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
213                 write(dest, &tmp, 4);
214         } else if (bits == 32) {
215                 unsigned int tmp = val;
216                 write(dest, &tmp, 4);
217         } else if (bits == 64) {
218                 unsigned long tmp = val;
219                 write(dest, &tmp, 8);
220         }
221         return 0;
222 }
223
224 static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
225                       const char *strtab, struct module *me,
226                       void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
227 {
228         struct mod_arch_syminfo *info;
229         Elf_Addr loc, val;
230         int r_type, r_sym;
231         int rc = -ENOEXEC;
232
233         /* This is where to make the change */
234         loc = base + rela->r_offset;
235         /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
236            undefined symbols have been resolved.  */
237         r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
238         r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
239         info = me->arch.syminfo + r_sym;
240         val = symtab[r_sym].st_value;
241
242         switch (r_type) {
243         case R_390_NONE:        /* No relocation.  */
244                 rc = 0;
245                 break;
246         case R_390_8:           /* Direct 8 bit.   */
247         case R_390_12:          /* Direct 12 bit.  */
248         case R_390_16:          /* Direct 16 bit.  */
249         case R_390_20:          /* Direct 20 bit.  */
250         case R_390_32:          /* Direct 32 bit.  */
251         case R_390_64:          /* Direct 64 bit.  */
252                 val += rela->r_addend;
253                 if (r_type == R_390_8)
254                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0, write);
255                 else if (r_type == R_390_12)
256                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0, write);
257                 else if (r_type == R_390_16)
258                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
259                 else if (r_type == R_390_20)
260                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0, write);
261                 else if (r_type == R_390_32)
262                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
263                 else if (r_type == R_390_64)
264                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
265                 break;
266         case R_390_PC16:        /* PC relative 16 bit.  */
267         case R_390_PC16DBL:     /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
268         case R_390_PC32DBL:     /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
269         case R_390_PC32:        /* PC relative 32 bit.  */
270         case R_390_PC64:        /* PC relative 64 bit.  */
271                 val += rela->r_addend - loc;
272                 if (r_type == R_390_PC16)
273                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0, write);
274                 else if (r_type == R_390_PC16DBL)
275                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1, write);
276                 else if (r_type == R_390_PC32DBL)
277                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
278                 else if (r_type == R_390_PC32)
279                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0, write);
280                 else if (r_type == R_390_PC64)
281                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0, write);
282                 break;
283         case R_390_GOT12:       /* 12 bit GOT offset.  */
284         case R_390_GOT16:       /* 16 bit GOT offset.  */
285         case R_390_GOT20:       /* 20 bit GOT offset.  */
286         case R_390_GOT32:       /* 32 bit GOT offset.  */
287         case R_390_GOT64:       /* 64 bit GOT offset.  */
288         case R_390_GOTENT:      /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
289         case R_390_GOTPLT12:    /* 12 bit offset to jump slot.  */
290         case R_390_GOTPLT20:    /* 20 bit offset to jump slot.  */
291         case R_390_GOTPLT16:    /* 16 bit offset to jump slot.  */
292         case R_390_GOTPLT32:    /* 32 bit offset to jump slot.  */
293         case R_390_GOTPLT64:    /* 64 bit offset to jump slot.  */
294         case R_390_GOTPLTENT:   /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
295                 if (info->got_initialized == 0) {
296                         Elf_Addr *gotent = me->core_layout.base +
297                                            me->arch.got_offset +
298                                            info->got_offset;
299
300                         write(gotent, &val, sizeof(*gotent));
301                         info->got_initialized = 1;
302                 }
303                 val = info->got_offset + rela->r_addend;
304                 if (r_type == R_390_GOT12 ||
305                     r_type == R_390_GOTPLT12)
306                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0, write);
307                 else if (r_type == R_390_GOT16 ||
308                          r_type == R_390_GOTPLT16)
309                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
310                 else if (r_type == R_390_GOT20 ||
311                          r_type == R_390_GOTPLT20)
312                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0, write);
313                 else if (r_type == R_390_GOT32 ||
314                          r_type == R_390_GOTPLT32)
315                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
316                 else if (r_type == R_390_GOT64 ||
317                          r_type == R_390_GOTPLT64)
318                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
319                 else if (r_type == R_390_GOTENT ||
320                          r_type == R_390_GOTPLTENT) {
321                         val += (Elf_Addr) me->core_layout.base - loc;
322                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
323                 }
324                 break;
325         case R_390_PLT16DBL:    /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
326         case R_390_PLT32DBL:    /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
327         case R_390_PLT32:       /* 32 bit PC relative PLT address.  */
328         case R_390_PLT64:       /* 64 bit PC relative PLT address.  */
329         case R_390_PLTOFF16:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
330         case R_390_PLTOFF32:    /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
331         case R_390_PLTOFF64:    /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
332                 if (info->plt_initialized == 0) {
333                         unsigned int insn[5];
334                         unsigned int *ip = me->core_layout.base +
335                                            me->arch.plt_offset +
336                                            info->plt_offset;
337
338                         insn[0] = 0x0d10e310;   /* basr 1,0  */
339                         insn[1] = 0x100a0004;   /* lg   1,10(1) */
340                         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
341                                 unsigned int *ij;
342                                 ij = me->core_layout.base +
343                                         me->arch.plt_offset +
344                                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
345                                 insn[2] = 0xa7f40000 +  /* j __jump_r1 */
346                                         (unsigned int)(u16)
347                                         (((unsigned long) ij - 8 -
348                                           (unsigned long) ip) / 2);
349                         } else {
350                                 insn[2] = 0x07f10000;   /* br %r1 */
351                         }
352                         insn[3] = (unsigned int) (val >> 32);
353                         insn[4] = (unsigned int) val;
354
355                         write(ip, insn, sizeof(insn));
356                         info->plt_initialized = 1;
357                 }
358                 if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
359                     r_type == R_390_PLTOFF32 ||
360                     r_type == R_390_PLTOFF64)
361                         val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
362                                 info->plt_offset + rela->r_addend;
363                 else {
364                         if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
365                                val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
366                               (r_type == R_390_PLT32DBL &&
367                                val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
368                                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base +
369                                         me->arch.plt_offset +
370                                         info->plt_offset;
371                         val += rela->r_addend - loc;
372                 }
373                 if (r_type == R_390_PLT16DBL)
374                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1, write);
375                 else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
376                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
377                 else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
378                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
379                 else if (r_type == R_390_PLT32 ||
380                          r_type == R_390_PLTOFF32)
381                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
382                 else if (r_type == R_390_PLT64 ||
383                          r_type == R_390_PLTOFF64)
384                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
385                 break;
386         case R_390_GOTOFF16:    /* 16 bit offset to GOT.  */
387         case R_390_GOTOFF32:    /* 32 bit offset to GOT.  */
388         case R_390_GOTOFF64:    /* 64 bit offset to GOT. */
389                 val = val + rela->r_addend -
390                         ((Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset);
391                 if (r_type == R_390_GOTOFF16)
392                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
393                 else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
394                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
395                 else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
396                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
397                 break;
398         case R_390_GOTPC:       /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
399         case R_390_GOTPCDBL:    /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
400                 val = (Elf_Addr) me->core_layout.base + me->arch.got_offset +
401                         rela->r_addend - loc;
402                 if (r_type == R_390_GOTPC)
403                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0, write);
404                 else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
405                         rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
406                 break;
407         case R_390_COPY:
408         case R_390_GLOB_DAT:    /* Create GOT entry.  */
409         case R_390_JMP_SLOT:    /* Create PLT entry.  */
410         case R_390_RELATIVE:    /* Adjust by program base.  */
411                 /* Only needed if we want to support loading of 
412                    modules linked with -shared. */
413                 return -ENOEXEC;
414         default:
415                 printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
416                        me->name, r_type);
417                 return -ENOEXEC;
418         }
419         if (rc) {
420                 printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
421                        "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
422                        me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
423                        r_type, (unsigned long) val);
424                 return rc;
425         }
426         return 0;
427 }
428
429 static int __apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
430                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
431                        struct module *me,
432                        void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
433 {
434         Elf_Addr base;
435         Elf_Sym *symtab;
436         Elf_Rela *rela;
437         unsigned long i, n;
438         int rc;
439
440         DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
441                relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
442         base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
443         symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
444         rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
445         n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
446
447         for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
448                 rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me, write);
449                 if (rc)
450                         return rc;
451         }
452         return 0;
453 }
454
455 int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
456                        unsigned int symindex, unsigned int relsec,
457                        struct module *me)
458 {
459         bool early = me->state == MODULE_STATE_UNFORMED;
460         void *(*write)(void *, const void *, size_t) = memcpy;
461
462         if (!early)
463                 write = s390_kernel_write;
464
465         return __apply_relocate_add(sechdrs, strtab, symindex, relsec, me,
466                                     write);
467 }
468
469 int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
470                     const Elf_Shdr *sechdrs,
471                     struct module *me)
472 {
473         const Elf_Shdr *s;
474         char *secstrings, *secname;
475         void *aseg;
476
477         if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
478             !nospec_disable && me->arch.plt_size) {
479                 unsigned int *ij;
480
481                 ij = me->core_layout.base + me->arch.plt_offset +
482                         me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
483                 if (test_facility(35)) {
484                         ij[0] = 0xc6000000;     /* exrl %r0,.+10        */
485                         ij[1] = 0x0005a7f4;     /* j    .               */
486                         ij[2] = 0x000007f1;     /* br   %r1             */
487                 } else {
488                         ij[0] = 0x44000000 | (unsigned int)
489                                 offsetof(struct lowcore, br_r1_trampoline);
490                         ij[1] = 0xa7f40000;     /* j    .               */
491                 }
492         }
493
494         secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
495         for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
496                 aseg = (void *) s->sh_addr;
497                 secname = secstrings + s->sh_name;
498
499                 if (!strcmp(".altinstructions", secname))
500                         /* patch .altinstructions */
501                         apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);
502
503                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
504                     (str_has_prefix(secname, ".s390_indirect")))
505                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
506
507                 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
508                     (str_has_prefix(secname, ".s390_return")))
509                         nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);
510         }
511
512         jump_label_apply_nops(me);
513         return 0;
514 }