Quelle  module-plts.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2014-2017 Linaro Ltd. <ard.biesheuvel@linaro.org>
 */

#include <linux/elf.h>
#include <linux/ftrace.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleloader.h>
#include <linux/sort.h>

static struct plt_entry __get_adrp_add_pair(u64 dst, u64 pc,
         enum aarch64_insn_register reg)
{
 u32 adrp, add;

 adrp = aarch64_insn_gen_adr(pc, dst, reg, AARCH64_INSN_ADR_TYPE_ADRP);
 add = aarch64_insn_gen_add_sub_imm(reg, reg, dst % SZ_4K,
        AARCH64_INSN_VARIANT_64BIT,
        AARCH64_INSN_ADSB_ADD);

 return (struct plt_entry){ cpu_to_le32(adrp), cpu_to_le32(add) };
}

struct plt_entry get_plt_entry(u64 dst, void *pc)
{
 struct plt_entry plt;
 static u32 br;

 if (!br)
  br = aarch64_insn_gen_branch_reg(AARCH64_INSN_REG_16,
       AARCH64_INSN_BRANCH_NOLINK);

 plt = __get_adrp_add_pair(dst, (u64)pc, AARCH64_INSN_REG_16);
 plt.br = cpu_to_le32(br);

 return plt;
}

static bool plt_entries_equal(const struct plt_entry *a,
         const struct plt_entry *b)
{
 u64 p, q;

 /*
 * Check whether both entries refer to the same target:
 * do the cheapest checks first.
 * If the 'add' or 'br' opcodes are different, then the target
 * cannot be the same.
 */
 if (a->add != b->add || a->br != b->br)
  return false;

 p = ALIGN_DOWN((u64)a, SZ_4K);
 q = ALIGN_DOWN((u64)b, SZ_4K);

 /*
 * If the 'adrp' opcodes are the same then we just need to check
 * that they refer to the same 4k region.
 */
 if (a->adrp == b->adrp && p == q)
  return true;

 return (p + aarch64_insn_adrp_get_offset(le32_to_cpu(a->adrp))) ==
        (q + aarch64_insn_adrp_get_offset(le32_to_cpu(b->adrp)));
}

u64 module_emit_plt_entry(struct module *mod, Elf64_Shdr *sechdrs,
     void *loc, const Elf64_Rela *rela,
     Elf64_Sym *sym)
{
 struct mod_plt_sec *pltsec = !within_module_init((unsigned long)loc, mod) ?
      &mod->arch.core : &mod->arch.init;
 struct plt_entry *plt = (struct plt_entry *)sechdrs[pltsec->plt_shndx].sh_addr;
 int i = pltsec->plt_num_entries;
 int j = i - 1;
 u64 val = sym->st_value + rela->r_addend;

 if (is_forbidden_offset_for_adrp(&plt[i].adrp))
  i++;

 plt[i] = get_plt_entry(val, &plt[i]);

 /*
 * Check if the entry we just created is a duplicate. Given that the
 * relocations are sorted, this will be the last entry we allocated.
 * (if one exists).
 */
 if (j >= 0 && plt_entries_equal(plt + i, plt + j))
  return (u64)&plt[j];

 pltsec->plt_num_entries += i - j;
 if (WARN_ON(pltsec->plt_num_entries > pltsec->plt_max_entries))
  return 0;

 return (u64)&plt[i];
}

#ifdef CONFIG_ARM64_ERRATUM_843419
u64 module_emit_veneer_for_adrp(struct module *mod, Elf64_Shdr *sechdrs,
    void *loc, u64 val)
{
 struct mod_plt_sec *pltsec = !within_module_init((unsigned long)loc, mod) ?
      &mod->arch.core : &mod->arch.init;
 struct plt_entry *plt = (struct plt_entry *)sechdrs[pltsec->plt_shndx].sh_addr;
 int i = pltsec->plt_num_entries++;
 u32 br;
 int rd;

 if (WARN_ON(pltsec->plt_num_entries > pltsec->plt_max_entries))
  return 0;

 if (is_forbidden_offset_for_adrp(&plt[i].adrp))
  i = pltsec->plt_num_entries++;

 /* get the destination register of the ADRP instruction */
 rd = aarch64_insn_decode_register(AARCH64_INSN_REGTYPE_RD,
       le32_to_cpup((__le32 *)loc));

 br = aarch64_insn_gen_branch_imm((u64)&plt[i].br, (u64)loc + 4,
      AARCH64_INSN_BRANCH_NOLINK);

 plt[i] = __get_adrp_add_pair(val, (u64)&plt[i], rd);
 plt[i].br = cpu_to_le32(br);

 return (u64)&plt[i];
}
#endif

#define cmp_3way(a, b) ((a) < (b) ? -1 : (a) > (b))

static int cmp_rela(const void *a, const void *b)
{
 const Elf64_Rela *x = a, *y = b;
 int i;

 /* sort by type, symbol index and addend */
 i = cmp_3way(ELF64_R_TYPE(x->r_info), ELF64_R_TYPE(y->r_info));
 if (i == 0)
  i = cmp_3way(ELF64_R_SYM(x->r_info), ELF64_R_SYM(y->r_info));
 if (i == 0)
  i = cmp_3way(x->r_addend, y->r_addend);
 return i;
}

static bool duplicate_rel(const Elf64_Rela *rela, int num)
{
 /*
 * Entries are sorted by type, symbol index and addend. That means
 * that, if a duplicate entry exists, it must be in the preceding
 * slot.
 */
 return num > 0 && cmp_rela(rela + num, rela + num - 1) == 0;
}

static unsigned int count_plts(Elf64_Sym *syms, Elf64_Rela *rela, int num,
          Elf64_Word dstidx, Elf_Shdr *dstsec)
{
 unsigned int ret = 0;
 Elf64_Sym *s;
 int i;

 for (i = 0; i < num; i++) {
  u64 min_align;

  switch (ELF64_R_TYPE(rela[i].r_info)) {
  case R_AARCH64_JUMP26:
  case R_AARCH64_CALL26:
   /*
 * We only have to consider branch targets that resolve
 * to symbols that are defined in a different section.
 * This is not simply a heuristic, it is a fundamental
 * limitation, since there is no guaranteed way to emit
 * PLT entries sufficiently close to the branch if the
 * section size exceeds the range of a branch
 * instruction. So ignore relocations against defined
 * symbols if they live in the same section as the
 * relocation target.
 */
   s = syms + ELF64_R_SYM(rela[i].r_info);
   if (s->st_shndx == dstidx)
    break;

   /*
 * Jump relocations with non-zero addends against
 * undefined symbols are supported by the ELF spec, but
 * do not occur in practice (e.g., 'jump n bytes past
 * the entry point of undefined function symbol f').
 * So we need to support them, but there is no need to
 * take them into consideration when trying to optimize
 * this code. So let's only check for duplicates when
 * the addend is zero: this allows us to record the PLT
 * entry address in the symbol table itself, rather than
 * having to search the list for duplicates each time we
 * emit one.
 */
   if (rela[i].r_addend != 0 || !duplicate_rel(rela, i))
    ret++;
   break;
  case R_AARCH64_ADR_PREL_PG_HI21_NC:
  case R_AARCH64_ADR_PREL_PG_HI21:
   if (!cpus_have_final_cap(ARM64_WORKAROUND_843419))
    break;

   /*
 * Determine the minimal safe alignment for this ADRP
 * instruction: the section alignment at which it is
 * guaranteed not to appear at a vulnerable offset.
 *
 * This comes down to finding the least significant zero
 * bit in bits [11:3] of the section offset, and
 * increasing the section's alignment so that the
 * resulting address of this instruction is guaranteed
 * to equal the offset in that particular bit (as well
 * as all less significant bits). This ensures that the
 * address modulo 4 KB != 0xfff8 or 0xfffc (which would
 * have all ones in bits [11:3])
 */
   min_align = 2ULL << ffz(rela[i].r_offset | 0x7);

   /*
 * Allocate veneer space for each ADRP that may appear
 * at a vulnerable offset nonetheless. At relocation
 * time, some of these will remain unused since some
 * ADRP instructions can be patched to ADR instructions
 * instead.
 */
   if (min_align > SZ_4K)
    ret++;
   else
    dstsec->sh_addralign = max(dstsec->sh_addralign,
          min_align);
   break;
  }
 }

 if (cpus_have_final_cap(ARM64_WORKAROUND_843419)) {
  /*
 * Add some slack so we can skip PLT slots that may trigger
 * the erratum due to the placement of the ADRP instruction.
 */
  ret += DIV_ROUND_UP(ret, (SZ_4K / sizeof(struct plt_entry)));
 }

 return ret;
}

static bool branch_rela_needs_plt(Elf64_Sym *syms, Elf64_Rela *rela,
      Elf64_Word dstidx)
{

 Elf64_Sym *s = syms + ELF64_R_SYM(rela->r_info);

 if (s->st_shndx == dstidx)
  return false;

 return ELF64_R_TYPE(rela->r_info) == R_AARCH64_JUMP26 ||
        ELF64_R_TYPE(rela->r_info) == R_AARCH64_CALL26;
}

/* Group branch PLT relas at the front end of the array. */
static int partition_branch_plt_relas(Elf64_Sym *syms, Elf64_Rela *rela,
          int numrels, Elf64_Word dstidx)
{
 int i = 0, j = numrels - 1;

 while (i < j) {
  if (branch_rela_needs_plt(syms, &rela[i], dstidx))
   i++;
  else if (branch_rela_needs_plt(syms, &rela[j], dstidx))
   swap(rela[i], rela[j]);
  else
   j--;
 }

 return i;
}

int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *ehdr, Elf_Shdr *sechdrs,
         char *secstrings, struct module *mod)
{
 unsigned long core_plts = 0;
 unsigned long init_plts = 0;
 Elf64_Sym *syms = NULL;
 Elf_Shdr *pltsec, *tramp = NULL, *init_tramp = NULL;
 int i;

 /*
 * Find the empty .plt section so we can expand it to store the PLT
 * entries. Record the symtab address as well.
 */
 for (i = 0; i < ehdr->e_shnum; i++) {
  if (!strcmp(secstrings + sechdrs[i].sh_name, ".plt"))
   mod->arch.core.plt_shndx = i;
  else if (!strcmp(secstrings + sechdrs[i].sh_name, ".init.plt"))
   mod->arch.init.plt_shndx = i;
  else if (!strcmp(secstrings + sechdrs[i].sh_name,
     ".text.ftrace_trampoline"))
   tramp = sechdrs + i;
  else if (!strcmp(secstrings + sechdrs[i].sh_name,
     ".init.text.ftrace_trampoline"))
   init_tramp = sechdrs + i;
  else if (sechdrs[i].sh_type == SHT_SYMTAB)
   syms = (Elf64_Sym *)sechdrs[i].sh_addr;
 }

 if (!mod->arch.core.plt_shndx || !mod->arch.init.plt_shndx) {
  pr_err("%s: module PLT section(s) missing\n", mod->name);
  return -ENOEXEC;
 }
 if (!syms) {
  pr_err("%s: module symtab section missing\n", mod->name);
  return -ENOEXEC;
 }

 for (i = 0; i < ehdr->e_shnum; i++) {
  Elf64_Rela *rels = (void *)ehdr + sechdrs[i].sh_offset;
  int nents, numrels = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf64_Rela);
  Elf64_Shdr *dstsec = sechdrs + sechdrs[i].sh_info;

  if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
   continue;

  /* ignore relocations that operate on non-exec sections */
  if (!(dstsec->sh_flags & SHF_EXECINSTR))
   continue;

  /*
 * sort branch relocations requiring a PLT by type, symbol index
 * and addend
 */
  nents = partition_branch_plt_relas(syms, rels, numrels,
         sechdrs[i].sh_info);
  if (nents)
   sort(rels, nents, sizeof(Elf64_Rela), cmp_rela, NULL);

  if (!module_init_layout_section(secstrings + dstsec->sh_name))
   core_plts += count_plts(syms, rels, numrels,
      sechdrs[i].sh_info, dstsec);
  else
   init_plts += count_plts(syms, rels, numrels,
      sechdrs[i].sh_info, dstsec);
 }

 pltsec = sechdrs + mod->arch.core.plt_shndx;
 pltsec->sh_type = SHT_NOBITS;
 pltsec->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
 pltsec->sh_addralign = L1_CACHE_BYTES;
 pltsec->sh_size = (core_plts  + 1) * sizeof(struct plt_entry);
 mod->arch.core.plt_num_entries = 0;
 mod->arch.core.plt_max_entries = core_plts;

 pltsec = sechdrs + mod->arch.init.plt_shndx;
 pltsec->sh_type = SHT_NOBITS;
 pltsec->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
 pltsec->sh_addralign = L1_CACHE_BYTES;
 pltsec->sh_size = (init_plts + 1) * sizeof(struct plt_entry);
 mod->arch.init.plt_num_entries = 0;
 mod->arch.init.plt_max_entries = init_plts;

 if (tramp) {
  tramp->sh_type = SHT_NOBITS;
  tramp->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
  tramp->sh_addralign = __alignof__(struct plt_entry);
  tramp->sh_size = NR_FTRACE_PLTS * sizeof(struct plt_entry);
 }

 if (init_tramp) {
  init_tramp->sh_type = SHT_NOBITS;
  init_tramp->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
  init_tramp->sh_addralign = __alignof__(struct plt_entry);
  init_tramp->sh_size = NR_FTRACE_PLTS * sizeof(struct plt_entry);
 }

 return 0;
}