Quelle  module.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
/*
 *  Kernel module help for s390.
 *
 *  S390 version
 *    Copyright IBM Corp. 2002, 2003
 *    Author(s): Arnd Bergmann (arndb@de.ibm.com)
 *  Martin Schwidefsky (schwidefsky@de.ibm.com)
 *
 *  based on i386 version
 *    Copyright (C) 2001 Rusty Russell.
 */
#include <linux/module.h>
#include <linux/elf.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/ftrace.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kasan.h>
#include <linux/moduleloader.h>
#include <linux/bug.h>
#include <linux/memory.h>
#include <linux/execmem.h>
#include <asm/alternative.h>
#include <asm/nospec-branch.h>
#include <asm/facility.h>
#include <asm/ftrace.lds.h>
#include <asm/set_memory.h>
#include <asm/setup.h>

#if 0
#define DEBUGP printk
#else
#define DEBUGP(fmt , ...)
#endif

#define PLT_ENTRY_SIZE 22

#ifdef CONFIG_FUNCTION_TRACER
void module_arch_cleanup(struct module *mod)
{
 execmem_free(mod->arch.trampolines_start);
}
#endif

void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
{
 if (is_livepatch_module(mod) &&
     mod->state == MODULE_STATE_LIVE)
  return;

 vfree(mod->arch.syminfo);
 mod->arch.syminfo = NULL;
}

static void check_rela(Elf_Rela *rela, struct module *me)
{
 struct mod_arch_syminfo *info;

 info = me->arch.syminfo + ELF_R_SYM (rela->r_info);
 switch (ELF_R_TYPE (rela->r_info)) {
 case R_390_GOT12: /* 12 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT16: /* 16 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT20: /* 20 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT32: /* 32 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT64: /* 64 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOTENT: /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 case R_390_GOTPLT12: /* 12 bit offset to jump slot. */
 case R_390_GOTPLT16: /* 16 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT20: /* 20 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT32: /* 32 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT64: /* 64 bit offset to jump slot. */
 case R_390_GOTPLTENT: /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  if (info->got_offset == -1UL) {
   info->got_offset = me->arch.got_size;
   me->arch.got_size += sizeof(void*);
  }
  break;
 case R_390_PLT16DBL: /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 case R_390_PLT32DBL: /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 case R_390_PLT32: /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 case R_390_PLT64: /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 case R_390_PLTOFF16: /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 case R_390_PLTOFF32: /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 case R_390_PLTOFF64: /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  if (info->plt_offset == -1UL) {
   info->plt_offset = me->arch.plt_size;
   me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  }
  break;
 case R_390_COPY:
 case R_390_GLOB_DAT:
 case R_390_JMP_SLOT:
 case R_390_RELATIVE:
  /* Only needed if we want to support loading of 
   modules linked with -shared. */
  break;
 }
}

/*
 * Account for GOT and PLT relocations. We can't add sections for
 * got and plt but we can increase the core module size.
 */
int module_frob_arch_sections(Elf_Ehdr *hdr, Elf_Shdr *sechdrs,
         char *secstrings, struct module *me)
{
 Elf_Shdr *symtab;
 Elf_Sym *symbols;
 Elf_Rela *rela;
 char *strings;
 int nrela, i, j;
 struct module_memory *mod_mem;

 /* Find symbol table and string table. */
 symtab = NULL;
 for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++)
  switch (sechdrs[i].sh_type) {
  case SHT_SYMTAB:
   symtab = sechdrs + i;
   break;
  }
 if (!symtab) {
  printk(KERN_ERR "module %s: no symbol table\n", me->name);
  return -ENOEXEC;
 }

 /* Allocate one syminfo structure per symbol. */
 me->arch.nsyms = symtab->sh_size / sizeof(Elf_Sym);
 me->arch.syminfo = vmalloc(array_size(sizeof(struct mod_arch_syminfo),
           me->arch.nsyms));
 if (!me->arch.syminfo)
  return -ENOMEM;
 symbols = (void *) hdr + symtab->sh_offset;
 strings = (void *) hdr + sechdrs[symtab->sh_link].sh_offset;
 for (i = 0; i < me->arch.nsyms; i++) {
  if (symbols[i].st_shndx == SHN_UNDEF &&
      strcmp(strings + symbols[i].st_name,
      "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_") == 0)
   /* "Define" it as absolute. */
   symbols[i].st_shndx = SHN_ABS;
  me->arch.syminfo[i].got_offset = -1UL;
  me->arch.syminfo[i].plt_offset = -1UL;
  me->arch.syminfo[i].got_initialized = 0;
  me->arch.syminfo[i].plt_initialized = 0;
 }

 /* Search for got/plt relocations. */
 me->arch.got_size = me->arch.plt_size = 0;
 for (i = 0; i < hdr->e_shnum; i++) {
  if (sechdrs[i].sh_type != SHT_RELA)
   continue;
  nrela = sechdrs[i].sh_size / sizeof(Elf_Rela);
  rela = (void *) hdr + sechdrs[i].sh_offset;
  for (j = 0; j < nrela; j++)
   check_rela(rela + j, me);
 }

 /* Increase core size by size of got & plt and set start
   offsets for got and plt. */
 mod_mem = &me->mem[MOD_TEXT];
 mod_mem->size = ALIGN(mod_mem->size, 4);
 me->arch.got_offset = mod_mem->size;
 mod_mem->size += me->arch.got_size;
 me->arch.plt_offset = mod_mem->size;
 if (me->arch.plt_size) {
  if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable)
   me->arch.plt_size += PLT_ENTRY_SIZE;
  mod_mem->size += me->arch.plt_size;
 }
 return 0;
}

static int apply_rela_bits(Elf_Addr loc, Elf_Addr val,
      int sign, int bits, int shift,
      void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
{
 unsigned long umax;
 long min, max;
 void *dest = (void *)loc;

 if (val & ((1UL << shift) - 1))
  return -ENOEXEC;
 if (sign) {
  val = (Elf_Addr)(((long) val) >> shift);
  min = -(1L << (bits - 1));
  max = (1L << (bits - 1)) - 1;
  if ((long) val < min || (long) val > max)
   return -ENOEXEC;
 } else {
  val >>= shift;
  umax = ((1UL << (bits - 1)) << 1) - 1;
  if ((unsigned long) val > umax)
   return -ENOEXEC;
 }

 if (bits == 8) {
  unsigned char tmp = val;
  write(dest, &tmp, 1);
 } else if (bits == 12) {
  unsigned short tmp = (val & 0xfff) |
   (*(unsigned short *) loc & 0xf000);
  write(dest, &tmp, 2);
 } else if (bits == 16) {
  unsigned short tmp = val;
  write(dest, &tmp, 2);
 } else if (bits == 20) {
  unsigned int tmp = (val & 0xfff) << 16 |
   (val & 0xff000) >> 4 | (*(unsigned int *) loc & 0xf00000ff);
  write(dest, &tmp, 4);
 } else if (bits == 32) {
  unsigned int tmp = val;
  write(dest, &tmp, 4);
 } else if (bits == 64) {
  unsigned long tmp = val;
  write(dest, &tmp, 8);
 }
 return 0;
}

static int apply_rela(Elf_Rela *rela, Elf_Addr base, Elf_Sym *symtab,
        const char *strtab, struct module *me,
        void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
{
 struct mod_arch_syminfo *info;
 Elf_Addr loc, val;
 int r_type, r_sym;
 int rc = -ENOEXEC;

 /* This is where to make the change */
 loc = base + rela->r_offset;
 /* This is the symbol it is referring to.  Note that all
   undefined symbols have been resolved.  */
 r_sym = ELF_R_SYM(rela->r_info);
 r_type = ELF_R_TYPE(rela->r_info);
 info = me->arch.syminfo + r_sym;
 val = symtab[r_sym].st_value;

 switch (r_type) {
 case R_390_NONE: /* No relocation.  */
  rc = 0;
  break;
 case R_390_8:  /* Direct 8 bit.   */
 case R_390_12:  /* Direct 12 bit.  */
 case R_390_16:  /* Direct 16 bit.  */
 case R_390_20:  /* Direct 20 bit.  */
 case R_390_32:  /* Direct 32 bit.  */
 case R_390_64:  /* Direct 64 bit.  */
  val += rela->r_addend;
  if (r_type == R_390_8)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 8, 0, write);
  else if (r_type == R_390_12)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0, write);
  else if (r_type == R_390_16)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
  else if (r_type == R_390_20)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0, write);
  else if (r_type == R_390_32)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_64)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
  break;
 case R_390_PC16: /* PC relative 16 bit.  */
 case R_390_PC16DBL: /* PC relative 16 bit shifted by 1.  */
 case R_390_PC32DBL: /* PC relative 32 bit shifted by 1.  */
 case R_390_PC32: /* PC relative 32 bit.  */
 case R_390_PC64: /* PC relative 64 bit. */
  val += rela->r_addend - loc;
  if (r_type == R_390_PC16)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 0, write);
  else if (r_type == R_390_PC16DBL)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1, write);
  else if (r_type == R_390_PC32DBL)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
  else if (r_type == R_390_PC32)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_PC64)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 64, 0, write);
  break;
 case R_390_GOT12: /* 12 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT16: /* 16 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT20: /* 20 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT32: /* 32 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOT64: /* 64 bit GOT offset.  */
 case R_390_GOTENT: /* 32 bit PC rel. to GOT entry shifted by 1. */
 case R_390_GOTPLT12: /* 12 bit offset to jump slot. */
 case R_390_GOTPLT20: /* 20 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT16: /* 16 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT32: /* 32 bit offset to jump slot.  */
 case R_390_GOTPLT64: /* 64 bit offset to jump slot. */
 case R_390_GOTPLTENT: /* 32 bit rel. offset to jump slot >> 1. */
  if (info->got_initialized == 0) {
   Elf_Addr *gotent = me->mem[MOD_TEXT].base +
        me->arch.got_offset +
        info->got_offset;

   write(gotent, &val, sizeof(*gotent));
   info->got_initialized = 1;
  }
  val = info->got_offset + rela->r_addend;
  if (r_type == R_390_GOT12 ||
      r_type == R_390_GOTPLT12)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 12, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOT16 ||
    r_type == R_390_GOTPLT16)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOT20 ||
    r_type == R_390_GOTPLT20)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 20, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOT32 ||
    r_type == R_390_GOTPLT32)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOT64 ||
    r_type == R_390_GOTPLT64)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOTENT ||
    r_type == R_390_GOTPLTENT) {
   val += (Elf_Addr)me->mem[MOD_TEXT].base +
    me->arch.got_offset - loc;
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
  }
  break;
 case R_390_PLT16DBL: /* 16 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 case R_390_PLT32DBL: /* 32 bit PC rel. PLT shifted by 1.  */
 case R_390_PLT32: /* 32 bit PC relative PLT address.  */
 case R_390_PLT64: /* 64 bit PC relative PLT address.  */
 case R_390_PLTOFF16: /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
 case R_390_PLTOFF32: /* 32 bit offset from GOT to PLT. */
 case R_390_PLTOFF64: /* 16 bit offset from GOT to PLT. */
  if (info->plt_initialized == 0) {
   unsigned char insn[PLT_ENTRY_SIZE];
   char *plt_base;
   char *ip;

   plt_base = me->mem[MOD_TEXT].base + me->arch.plt_offset;
   ip = plt_base + info->plt_offset;
   *(int *)insn = 0x0d10e310; /* basr 1,0  */
   *(int *)&insn[4] = 0x100c0004; /* lg 1,12(1) */
   if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) && !nospec_disable) {
    char *jump_r1;

    jump_r1 = plt_base + me->arch.plt_size -
     PLT_ENTRY_SIZE;
    /* brcl 0xf,__jump_r1 */
    *(short *)&insn[8] = 0xc0f4;
    *(int *)&insn[10] = (jump_r1 - (ip + 8)) / 2;
   } else {
    *(int *)&insn[8] = 0x07f10000; /* br %r1 */
   }
   *(long *)&insn[14] = val;

   write(ip, insn, sizeof(insn));
   info->plt_initialized = 1;
  }
  if (r_type == R_390_PLTOFF16 ||
      r_type == R_390_PLTOFF32 ||
      r_type == R_390_PLTOFF64)
   val = me->arch.plt_offset - me->arch.got_offset +
    info->plt_offset + rela->r_addend;
  else {
   if (!((r_type == R_390_PLT16DBL &&
          val - loc + 0xffffUL < 0x1ffffeUL) ||
         (r_type == R_390_PLT32DBL &&
          val - loc + 0xffffffffULL < 0x1fffffffeULL)))
    val = (Elf_Addr) me->mem[MOD_TEXT].base +
     me->arch.plt_offset +
     info->plt_offset;
   val += rela->r_addend - loc;
  }
  if (r_type == R_390_PLT16DBL)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 16, 1, write);
  else if (r_type == R_390_PLTOFF16)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
  else if (r_type == R_390_PLT32DBL)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
  else if (r_type == R_390_PLT32 ||
    r_type == R_390_PLTOFF32)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_PLT64 ||
    r_type == R_390_PLTOFF64)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
  break;
 case R_390_GOTOFF16: /* 16 bit offset to GOT.  */
 case R_390_GOTOFF32: /* 32 bit offset to GOT.  */
 case R_390_GOTOFF64: /* 64 bit offset to GOT. */
  val = val + rela->r_addend -
   ((Elf_Addr) me->mem[MOD_TEXT].base + me->arch.got_offset);
  if (r_type == R_390_GOTOFF16)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 16, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOTOFF32)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOTOFF64)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 0, 64, 0, write);
  break;
 case R_390_GOTPC: /* 32 bit PC relative offset to GOT. */
 case R_390_GOTPCDBL: /* 32 bit PC rel. off. to GOT shifted by 1. */
  val = (Elf_Addr) me->mem[MOD_TEXT].base + me->arch.got_offset +
   rela->r_addend - loc;
  if (r_type == R_390_GOTPC)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 0, write);
  else if (r_type == R_390_GOTPCDBL)
   rc = apply_rela_bits(loc, val, 1, 32, 1, write);
  break;
 case R_390_COPY:
 case R_390_GLOB_DAT: /* Create GOT entry.  */
 case R_390_JMP_SLOT: /* Create PLT entry.  */
 case R_390_RELATIVE: /* Adjust by program base.  */
  /* Only needed if we want to support loading of 
   modules linked with -shared. */
  return -ENOEXEC;
 default:
  printk(KERN_ERR "module %s: unknown relocation: %u\n",
         me->name, r_type);
  return -ENOEXEC;
 }
 if (rc) {
  printk(KERN_ERR "module %s: relocation error for symbol %s "
         "(r_type %i, value 0x%lx)\n",
         me->name, strtab + symtab[r_sym].st_name,
         r_type, (unsigned long) val);
  return rc;
 }
 return 0;
}

static int __apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
         unsigned int symindex, unsigned int relsec,
         struct module *me,
         void *(*write)(void *dest, const void *src, size_t len))
{
 Elf_Addr base;
 Elf_Sym *symtab;
 Elf_Rela *rela;
 unsigned long i, n;
 int rc;

 DEBUGP("Applying relocate section %u to %u\n",
        relsec, sechdrs[relsec].sh_info);
 base = sechdrs[sechdrs[relsec].sh_info].sh_addr;
 symtab = (Elf_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr;
 rela = (Elf_Rela *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf_Rela);

 for (i = 0; i < n; i++, rela++) {
  rc = apply_rela(rela, base, symtab, strtab, me, write);
  if (rc)
   return rc;
 }
 return 0;
}

int apply_relocate_add(Elf_Shdr *sechdrs, const char *strtab,
         unsigned int symindex, unsigned int relsec,
         struct module *me)
{
 bool early = me->state == MODULE_STATE_UNFORMED;
 void *(*write)(void *, const void *, size_t) = memcpy;

 if (!early)
  write = s390_kernel_write;

 return __apply_relocate_add(sechdrs, strtab, symindex, relsec, me,
        write);
}

#ifdef CONFIG_FUNCTION_TRACER
static int module_alloc_ftrace_hotpatch_trampolines(struct module *me,
          const Elf_Shdr *s)
{
 char *start, *end;
 int numpages;
 size_t size;

 size = FTRACE_HOTPATCH_TRAMPOLINES_SIZE(s->sh_size);
 numpages = DIV_ROUND_UP(size, PAGE_SIZE);
 start = execmem_alloc(EXECMEM_FTRACE, numpages * PAGE_SIZE);
 if (!start)
  return -ENOMEM;
 set_memory_rox((unsigned long)start, numpages);
 end = start + size;

 me->arch.trampolines_start = (struct ftrace_hotpatch_trampoline *)start;
 me->arch.trampolines_end = (struct ftrace_hotpatch_trampoline *)end;
 me->arch.next_trampoline = me->arch.trampolines_start;

 return 0;
}
#endif /* CONFIG_FUNCTION_TRACER */

int module_finalize(const Elf_Ehdr *hdr,
      const Elf_Shdr *sechdrs,
      struct module *me)
{
 const Elf_Shdr *s;
 char *secstrings, *secname;
 void *aseg;
#ifdef CONFIG_FUNCTION_TRACER
 int ret;
#endif

 if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
     !nospec_disable && me->arch.plt_size) {
  unsigned int *ij;

  ij = me->mem[MOD_TEXT].base + me->arch.plt_offset +
   me->arch.plt_size - PLT_ENTRY_SIZE;
  ij[0] = 0xc6000000; /* exrl %r0,.+10 */
  ij[1] = 0x0005a7f4; /* j . */
  ij[2] = 0x000007f1; /* br %r1 */
 }

 secstrings = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 for (s = sechdrs; s < sechdrs + hdr->e_shnum; s++) {
  aseg = (void *) s->sh_addr;
  secname = secstrings + s->sh_name;

  if (!strcmp(".altinstructions", secname))
   /* patch .altinstructions */
   apply_alternatives(aseg, aseg + s->sh_size);

  if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
      (str_has_prefix(secname, ".s390_indirect")))
   nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);

  if (IS_ENABLED(CONFIG_EXPOLINE) &&
      (str_has_prefix(secname, ".s390_return")))
   nospec_revert(aseg, aseg + s->sh_size);

#ifdef CONFIG_FUNCTION_TRACER
  if (!strcmp(FTRACE_CALLSITE_SECTION, secname)) {
   ret = module_alloc_ftrace_hotpatch_trampolines(me, s);
   if (ret < 0)
    return ret;
  }
#endif /* CONFIG_FUNCTION_TRACER */
 }

 return 0;
}