arch/ia64/kernel/module.c

   1 /*
   2  * IA-64-specific support for kernel module loader.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2003 Hewlett-Packard Co
   5  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
   6  *
   7  * Loosely based on patch by Rusty Russell.
   8  */
   9
  10 /* relocs tested so far:
  11
  12    DIR64LSB
  13    FPTR64LSB
  14    GPREL22
  15    LDXMOV
  16    LDXMOV
  17    LTOFF22
  18    LTOFF22X
  19    LTOFF22X
  20    LTOFF_FPTR22
  21    PCREL21B     (for br.call only; br.cond is not supported out of modules!)
  22    PCREL60B     (for brl.cond only; brl.call is not supported for modules!)
  23    PCREL64LSB
  24    SECREL32LSB
  25    SEGREL64LSB
  26  */
  27
  28
  29 #include <linux/kernel.h>
  30 #include <linux/sched.h>
  31 #include <linux/elf.h>
  32 #include <linux/moduleloader.h>
  33 #include <linux/string.h>
  34 #include <linux/uaccess.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36
  37 #include <asm/patch.h>
  38 #include <asm/sections.h>
  39 #include <asm/unaligned.h>
  40
  41 #define ARCH_MODULE_DEBUG 0
  42
  43 #if ARCH_MODULE_DEBUG
  44 # define DEBUGP printk
  45 # define inline
  46 #else
  47 # define DEBUGP(fmt , a...)
  48 #endif
  49
  50 #ifdef CONFIG_ITANIUM
  51 # define USE_BRL        0
  52 #else
  53 # define USE_BRL        1
  54 #endif
  55
  56 #define MAX_LTOFF       ((uint64_t) (1 << 22))  /* max. allowable linkage-table offset */
  57
  58 /* Define some relocation helper macros/types: */
  59
  60 #define FORMAT_SHIFT    0
  61 #define FORMAT_BITS     3
  62 #define FORMAT_MASK     ((1 << FORMAT_BITS) - 1)
  63 #define VALUE_SHIFT     3
  64 #define VALUE_BITS      5
  65 #define VALUE_MASK      ((1 << VALUE_BITS) - 1)
  66
  67 enum reloc_target_format {
  68         /* direct encoded formats: */
  69         RF_NONE = 0,
  70         RF_INSN14 = 1,
  71         RF_INSN22 = 2,
  72         RF_INSN64 = 3,
  73         RF_32MSB = 4,
  74         RF_32LSB = 5,
  75         RF_64MSB = 6,
  76         RF_64LSB = 7,
  77
  78         /* formats that cannot be directly decoded: */
  79         RF_INSN60,
  80         RF_INSN21B,     /* imm21 form 1 */
  81         RF_INSN21M,     /* imm21 form 2 */
  82         RF_INSN21F      /* imm21 form 3 */
  83 };
  84
  85 enum reloc_value_formula {
  86         RV_DIRECT = 4,          /* S + A */
  87         RV_GPREL = 5,           /* @gprel(S + A) */
  88         RV_LTREL = 6,           /* @ltoff(S + A) */
  89         RV_PLTREL = 7,          /* @pltoff(S + A) */
  90         RV_FPTR = 8,            /* @fptr(S + A) */
  91         RV_PCREL = 9,           /* S + A - P */
  92         RV_LTREL_FPTR = 10,     /* @ltoff(@fptr(S + A)) */
  93         RV_SEGREL = 11,         /* @segrel(S + A) */
  94         RV_SECREL = 12,         /* @secrel(S + A) */
  95         RV_BDREL = 13,          /* BD + A */
  96         RV_LTV = 14,            /* S + A (like RV_DIRECT, except frozen at static link-time) */
  97         RV_PCREL2 = 15,         /* S + A - P */
  98         RV_SPECIAL = 16,        /* various (see below) */
  99         RV_RSVD17 = 17,
 100         RV_TPREL = 18,          /* @tprel(S + A) */
 101         RV_LTREL_TPREL = 19,    /* @ltoff(@tprel(S + A)) */
 102         RV_DTPMOD = 20,         /* @dtpmod(S + A) */
 103         RV_LTREL_DTPMOD = 21,   /* @ltoff(@dtpmod(S + A)) */
 104         RV_DTPREL = 22,         /* @dtprel(S + A) */
 105         RV_LTREL_DTPREL = 23,   /* @ltoff(@dtprel(S + A)) */
 106         RV_RSVD24 = 24,
 107         RV_RSVD25 = 25,
 108         RV_RSVD26 = 26,
 109         RV_RSVD27 = 27
 110         /* 28-31 reserved for implementation-specific purposes.  */
 111 };
 112
 113 #define N(reloc)        [R_IA64_##reloc] = #reloc
 114
 115 static const char *reloc_name[256] = {
 116         N(NONE),                N(IMM14),               N(IMM22),               N(IMM64),
 117         N(DIR32MSB),            N(DIR32LSB),            N(DIR64MSB),            N(DIR64LSB),
 118         N(GPREL22),             N(GPREL64I),            N(GPREL32MSB),          N(GPREL32LSB),
 119         N(GPREL64MSB),          N(GPREL64LSB),          N(LTOFF22),             N(LTOFF64I),
 120         N(PLTOFF22),            N(PLTOFF64I),           N(PLTOFF64MSB),         N(PLTOFF64LSB),
 121         N(FPTR64I),             N(FPTR32MSB),           N(FPTR32LSB),           N(FPTR64MSB),
 122         N(FPTR64LSB),           N(PCREL60B),            N(PCREL21B),            N(PCREL21M),
 123         N(PCREL21F),            N(PCREL32MSB),          N(PCREL32LSB),          N(PCREL64MSB),
 124         N(PCREL64LSB),          N(LTOFF_FPTR22),        N(LTOFF_FPTR64I),       N(LTOFF_FPTR32MSB),
 125         N(LTOFF_FPTR32LSB),     N(LTOFF_FPTR64MSB),     N(LTOFF_FPTR64LSB),     N(SEGREL32MSB),
 126         N(SEGREL32LSB),         N(SEGREL64MSB),         N(SEGREL64LSB),         N(SECREL32MSB),
 127         N(SECREL32LSB),         N(SECREL64MSB),         N(SECREL64LSB),         N(REL32MSB),
 128         N(REL32LSB),            N(REL64MSB),            N(REL64LSB),            N(LTV32MSB),
 129         N(LTV32LSB),            N(LTV64MSB),            N(LTV64LSB),            N(PCREL21BI),
 130         N(PCREL22),             N(PCREL64I),            N(IPLTMSB),             N(IPLTLSB),
 131         N(COPY),                N(LTOFF22X),            N(LDXMOV),              N(TPREL14),
 132         N(TPREL22),             N(TPREL64I),            N(TPREL64MSB),          N(TPREL64LSB),
 133         N(LTOFF_TPREL22),       N(DTPMOD64MSB),         N(DTPMOD64LSB),         N(LTOFF_DTPMOD22),
 134         N(DTPREL14),            N(DTPREL22),            N(DTPREL64I),           N(DTPREL32MSB),
 135         N(DTPREL32LSB),         N(DTPREL64MSB),         N(DTPREL64LSB),         N(LTOFF_DTPREL22)
 136 };
 137
 138 #undef N
 139
 140 struct got_entry {
 141         uint64_t val;
 142 };
 143
 144 struct fdesc {
 145         uint64_t ip;
 146         uint64_t gp;
 147 };
 148
 149 /* Opaque struct for insns, to protect against derefs. */
 150 struct insn;
 151
 152 static inline uint64_t
 153 bundle (const struct insn *insn)
 154 {
 155         return (uint64_t) insn & ~0xfUL;
 156 }
 157
 158 static inline int
 159 slot (const struct insn *insn)
 160 {
 161         return (uint64_t) insn & 0x3;
 162 }
 163
 164 static int
 165 apply_imm64 (struct module *mod, struct insn *insn, uint64_t val)
 166 {
 167         if (slot(insn) != 2) {
 168                 printk(KERN_ERR "%s: invalid slot number %d for IMM64\n",
 169                        mod->name, slot(insn));
 170                 return 0;
 171         }
 172         ia64_patch_imm64((u64) insn, val);
 173         return 1;
 174 }
 175
 176 static int
 177 apply_imm60 (struct module *mod, struct insn *insn, uint64_t val)
 178 {
 179         if (slot(insn) != 2) {
 180                 printk(KERN_ERR "%s: invalid slot number %d for IMM60\n",
 181                        mod->name, slot(insn));
 182                 return 0;
 183         }
 184         if (val + ((uint64_t) 1 << 59) >= (1UL << 60)) {
 185                 printk(KERN_ERR "%s: value %ld out of IMM60 range\n", mod->name, (int64_t) val);
 186                 return 0;
 187         }
 188         ia64_patch_imm60((u64) insn, val);
 189         return 1;
 190 }
 191
 192 static int
 193 apply_imm22 (struct module *mod, struct insn *insn, uint64_t val)
 194 {
 195         if (val + (1 << 21) >= (1 << 22)) {
 196                 printk(KERN_ERR "%s: value %li out of IMM22 range\n", mod->name, (int64_t)val);
 197                 return 0;
 198         }
 199         ia64_patch((u64) insn, 0x01fffcfe000UL, (  ((val & 0x200000UL) << 15) /* bit 21 -> 36 */
 200                                                  | ((val & 0x1f0000UL) <<  6) /* bit 16 -> 22 */
 201                                                  | ((val & 0x00ff80UL) << 20) /* bit  7 -> 27 */
 202                                                  | ((val & 0x00007fUL) << 13) /* bit  0 -> 13 */));
 203         return 1;
 204 }
 205
 206 static int
 207 apply_imm21b (struct module *mod, struct insn *insn, uint64_t val)
 208 {
 209         if (val + (1 << 20) >= (1 << 21)) {
 210                 printk(KERN_ERR "%s: value %li out of IMM21b range\n", mod->name, (int64_t)val);
 211                 return 0;
 212         }
 213         ia64_patch((u64) insn, 0x11ffffe000UL, (  ((val & 0x100000UL) << 16) /* bit 20 -> 36 */
 214                                                 | ((val & 0x0fffffUL) << 13) /* bit  0 -> 13 */));
 215         return 1;
 216 }
 217
 218 #if USE_BRL
 219
 220 struct plt_entry {
 221         /* Three instruction bundles in PLT. */
 222         unsigned char bundle[2][16];
 223 };
 224
 225 static const struct plt_entry ia64_plt_template = {
 226         {
 227                 {
 228                         0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, /* [MLX] nop.m 0 */
 229                         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x20, /*       movl gp=TARGET_GP */
 230                         0x00, 0x00, 0x00, 0x60
 231                 },
 232                 {
 233                         0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, /* [MLX] nop.m 0 */
 234                         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /*       brl.many gp=TARGET_GP */
 235                         0x08, 0x00, 0x00, 0xc0
 236                 }
 237         }
 238 };
 239
 240 static int
 241 patch_plt (struct module *mod, struct plt_entry *plt, long target_ip, unsigned long target_gp)
 242 {
 243         if (apply_imm64(mod, (struct insn *) (plt->bundle[0] + 2), target_gp)
 244             && apply_imm60(mod, (struct insn *) (plt->bundle[1] + 2),
 245                            (target_ip - (int64_t) plt->bundle[1]) / 16))
 246                 return 1;
 247         return 0;
 248 }
 249
 250 unsigned long
 251 plt_target (struct plt_entry *plt)
 252 {
 253         uint64_t b0, b1, *b = (uint64_t *) plt->bundle[1];
 254         long off;
 255
 256         b0 = b[0]; b1 = b[1];
 257         off = (  ((b1 & 0x00fffff000000000UL) >> 36)            /* imm20b -> bit 0 */
 258                | ((b0 >> 48) << 20) | ((b1 & 0x7fffffUL) << 36) /* imm39 -> bit 20 */
 259                | ((b1 & 0x0800000000000000UL) << 0));           /* i -> bit 59 */
 260         return (long) plt->bundle[1] + 16*off;
 261 }
 262
 263 #else /* !USE_BRL */
 264
 265 struct plt_entry {
 266         /* Three instruction bundles in PLT. */
 267         unsigned char bundle[3][16];
 268 };
 269
 270 static const struct plt_entry ia64_plt_template = {
 271         {
 272                 {
 273                         0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, /* [MLX] nop.m 0 */
 274                         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /*       movl r16=TARGET_IP */
 275                         0x02, 0x00, 0x00, 0x60
 276                 },
 277                 {
 278                         0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, /* [MLX] nop.m 0 */
 279                         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x20, /*       movl gp=TARGET_GP */
 280                         0x00, 0x00, 0x00, 0x60
 281                 },
 282                 {
 283                         0x11, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, /* [MIB] nop.m 0 */
 284                         0x60, 0x80, 0x04, 0x80, 0x03, 0x00, /*       mov b6=r16 */
 285                         0x60, 0x00, 0x80, 0x00              /*       br.few b6 */
 286                 }
 287         }
 288 };
 289
 290 static int
 291 patch_plt (struct module *mod, struct plt_entry *plt, long target_ip, unsigned long target_gp)
 292 {
 293         if (apply_imm64(mod, (struct insn *) (plt->bundle[0] + 2), target_ip)
 294             && apply_imm64(mod, (struct insn *) (plt->bundle[1] + 2), target_gp))
 295                 return 1;
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 unsigned long
 300 plt_target (struct plt_entry *plt)
 301 {
 302         uint64_t b0, b1, *b = (uint64_t *) plt->bundle[0];
 303
 304         b0 = b[0]; b1 = b[1];
 305         return (  ((b1 & 0x000007f000000000) >> 36)             /* imm7b -> bit 0 */
 306                 | ((b1 & 0x07fc000000000000) >> 43)             /* imm9d -> bit 7 */
 307                 | ((b1 & 0x0003e00000000000) >> 29)             /* imm5c -> bit 16 */
 308                 | ((b1 & 0x0000100000000000) >> 23)             /* ic -> bit 21 */
 309                 | ((b0 >> 46) << 22) | ((b1 & 0x7fffff) << 40)  /* imm41 -> bit 22 */
 310                 | ((b1 & 0x0800000000000000) <<  4));           /* i -> bit 63 */
 311 }
 312
 313 #endif /* !USE_BRL */
 314
 315 void *
 316 module_alloc (unsigned long size)
 317 {
 318         if (!size)
 319                 return NULL;
 320         return vmalloc(size);
 321 }
 322
 323 void
 324 module_free (struct module *mod, void *module_region)
 325 {
 326         if (mod && mod->arch.init_unw_table &&
 327             module_region == mod->module_init) {
 328                 unw_remove_unwind_table(mod->arch.init_unw_table);
 329                 mod->arch.init_unw_table = NULL;
 330         }
 331         vfree(module_region);
 332 }
 333
 334 /* Have we already seen one of these relocations? */
 335 /* FIXME: we could look in other sections, too --RR */
 336 static int
 337 duplicate_reloc (const Elf64_Rela *rela, unsigned int num)
 338 {
 339         unsigned int i;
 340
 341         for (i = 0; i < num; i++) {
 342                 if (rela[i].r_info == rela[num].r_info && rela[i].r_addend == rela[num].r_addend)
 343                         return 1;
 344         }
 345         return 0;
 346 }
 347
 348 /* Count how many GOT entries we may need */
 349 static unsigned int
 350 count_gots (const Elf64_Rela *rela, unsigned int num)
 351 {
 352         unsigned int i, ret = 0;
 353
 354         /* Sure, this is order(n^2), but it's usually short, and not
 355            time critical */
 356         for (i = 0; i < num; i++) {
 357                 switch (ELF64_R_TYPE(rela[i].r_info)) {
 358                       case R_IA64_LTOFF22:
 359                       case R_IA64_LTOFF22X:
 360                       case R_IA64_LTOFF64I:
 361                       case R_IA64_LTOFF_FPTR22:
 362                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64I:
 363                       case R_IA64_LTOFF_FPTR32MSB:
 364                       case R_IA64_LTOFF_FPTR32LSB:
 365                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64MSB:
 366                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64LSB:
 367                         if (!duplicate_reloc(rela, i))
 368                                 ret++;
 369                         break;
 370                 }
 371         }
 372         return ret;
 373 }
 374
 375 /* Count how many PLT entries we may need */
 376 static unsigned int
 377 count_plts (const Elf64_Rela *rela, unsigned int num)
 378 {
 379         unsigned int i, ret = 0;
 380
 381         /* Sure, this is order(n^2), but it's usually short, and not
 382            time critical */
 383         for (i = 0; i < num; i++) {
 384                 switch (ELF64_R_TYPE(rela[i].r_info)) {
 385                       case R_IA64_PCREL21B:
 386                       case R_IA64_PLTOFF22:
 387                       case R_IA64_PLTOFF64I:
 388                       case R_IA64_PLTOFF64MSB:
 389                       case R_IA64_PLTOFF64LSB:
 390                       case R_IA64_IPLTMSB:
 391                       case R_IA64_IPLTLSB:
 392                         if (!duplicate_reloc(rela, i))
 393                                 ret++;
 394                         break;
 395                 }
 396         }
 397         return ret;
 398 }
 399
 400 /* We need to create an function-descriptors for any internal function
 401    which is referenced. */
 402 static unsigned int
 403 count_fdescs (const Elf64_Rela *rela, unsigned int num)
 404 {
 405         unsigned int i, ret = 0;
 406
 407         /* Sure, this is order(n^2), but it's usually short, and not time critical.  */
 408         for (i = 0; i < num; i++) {
 409                 switch (ELF64_R_TYPE(rela[i].r_info)) {
 410                       case R_IA64_FPTR64I:
 411                       case R_IA64_FPTR32LSB:
 412                       case R_IA64_FPTR32MSB:
 413                       case R_IA64_FPTR64LSB:
 414                       case R_IA64_FPTR64MSB:
 415                       case R_IA64_LTOFF_FPTR22:
 416                       case R_IA64_LTOFF_FPTR32LSB:
 417                       case R_IA64_LTOFF_FPTR32MSB:
 418                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64I:
 419                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64LSB:
 420                       case R_IA64_LTOFF_FPTR64MSB:
 421                       case R_IA64_IPLTMSB:
 422                       case R_IA64_IPLTLSB:
 423                         /*
 424                          * Jumps to static functions sometimes go straight to their
 425                          * offset.  Of course, that may not be possible if the jump is
 426                          * from init -> core or vice. versa, so we need to generate an
 427                          * FDESC (and PLT etc) for that.
 428                          */
 429                       case R_IA64_PCREL21B:
 430                         if (!duplicate_reloc(rela, i))
 431                                 ret++;
 432                         break;
 433                 }
 434         }
 435         return ret;
 436 }
 437
 438 int
 439 module_frob_arch_sections (Elf_Ehdr *ehdr, Elf_Shdr *sechdrs, char *secstrings,
 440                            struct module *mod)
 441 {
 442         unsigned long core_plts = 0, init_plts = 0, gots = 0, fdescs = 0;
 443         Elf64_Shdr *s, *sechdrs_end = sechdrs + ehdr->e_shnum;
 444
 445         /*
 446          * To store the PLTs and function-descriptors, we expand the .text section for
 447          * core module-code and the .init.text section for initialization code.
 448          */
 449         for (s = sechdrs; s < sechdrs_end; ++s)
 450                 if (strcmp(".core.plt", secstrings + s->sh_name) == 0)
 451                         mod->arch.core_plt = s;
 452                 else if (strcmp(".init.plt", secstrings + s->sh_name) == 0)
 453                         mod->arch.init_plt = s;
 454                 else if (strcmp(".got", secstrings + s->sh_name) == 0)
 455                         mod->arch.got = s;
 456                 else if (strcmp(".opd", secstrings + s->sh_name) == 0)
 457                         mod->arch.opd = s;
 458                 else if (strcmp(".IA_64.unwind", secstrings + s->sh_name) == 0)
 459                         mod->arch.unwind = s;
 460
 461         if (!mod->arch.core_plt || !mod->arch.init_plt || !mod->arch.got || !mod->arch.opd) {
 462                 printk(KERN_ERR "%s: sections missing\n", mod->name);
 463                 return -ENOEXEC;
 464         }
 465
 466         /* GOT and PLTs can occur in any relocated section... */
 467         for (s = sechdrs + 1; s < sechdrs_end; ++s) {
 468                 const Elf64_Rela *rels = (void *)ehdr + s->sh_offset;
 469                 unsigned long numrels = s->sh_size/sizeof(Elf64_Rela);
 470
 471                 if (s->sh_type != SHT_RELA)
 472                         continue;
 473
 474                 gots += count_gots(rels, numrels);
 475                 fdescs += count_fdescs(rels, numrels);
 476                 if (strstr(secstrings + s->sh_name, ".init"))
 477                         init_plts += count_plts(rels, numrels);
 478                 else
 479                         core_plts += count_plts(rels, numrels);
 480         }
 481
 482         mod->arch.core_plt->sh_type = SHT_NOBITS;
 483         mod->arch.core_plt->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
 484         mod->arch.core_plt->sh_addralign = 16;
 485         mod->arch.core_plt->sh_size = core_plts * sizeof(struct plt_entry);
 486         mod->arch.init_plt->sh_type = SHT_NOBITS;
 487         mod->arch.init_plt->sh_flags = SHF_EXECINSTR | SHF_ALLOC;
 488         mod->arch.init_plt->sh_addralign = 16;
 489         mod->arch.init_plt->sh_size = init_plts * sizeof(struct plt_entry);
 490         mod->arch.got->sh_type = SHT_NOBITS;
 491         mod->arch.got->sh_flags = ARCH_SHF_SMALL | SHF_ALLOC;
 492         mod->arch.got->sh_addralign = 8;
 493         mod->arch.got->sh_size = gots * sizeof(struct got_entry);
 494         mod->arch.opd->sh_type = SHT_NOBITS;
 495         mod->arch.opd->sh_flags = SHF_ALLOC;
 496         mod->arch.opd->sh_addralign = 8;
 497         mod->arch.opd->sh_size = fdescs * sizeof(struct fdesc);
 498         DEBUGP("%s: core.plt=%lx, init.plt=%lx, got=%lx, fdesc=%lx\n",
 499                __func__, mod->arch.core_plt->sh_size, mod->arch.init_plt->sh_size,
 500                mod->arch.got->sh_size, mod->arch.opd->sh_size);
 501         return 0;
 502 }
 503
 504 static inline int
 505 in_init (const struct module *mod, uint64_t addr)
 506 {
 507         return addr - (uint64_t) mod->module_init < mod->init_size;
 508 }
 509
 510 static inline int
 511 in_core (const struct module *mod, uint64_t addr)
 512 {
 513         return addr - (uint64_t) mod->module_core < mod->core_size;
 514 }
 515
 516 static inline int
 517 is_internal (const struct module *mod, uint64_t value)
 518 {
 519         return in_init(mod, value) || in_core(mod, value);
 520 }
 521
 522 /*
 523  * Get gp-relative offset for the linkage-table entry of VALUE.
 524  */
 525 static uint64_t
 526 get_ltoff (struct module *mod, uint64_t value, int *okp)
 527 {
 528         struct got_entry *got, *e;
 529
 530         if (!*okp)
 531                 return 0;
 532
 533         got = (void *) mod->arch.got->sh_addr;
 534         for (e = got; e < got + mod->arch.next_got_entry; ++e)
 535                 if (e->val == value)
 536                         goto found;
 537
 538         /* Not enough GOT entries? */
 539         if (e >= (struct got_entry *) (mod->arch.got->sh_addr + mod->arch.got->sh_size))
 540                 BUG();
 541
 542         e->val = value;
 543         ++mod->arch.next_got_entry;
 544   found:
 545         return (uint64_t) e - mod->arch.gp;
 546 }
 547
 548 static inline int
 549 gp_addressable (struct module *mod, uint64_t value)
 550 {
 551         return value - mod->arch.gp + MAX_LTOFF/2 < MAX_LTOFF;
 552 }
 553
 554 /* Get PC-relative PLT entry for this value.  Returns 0 on failure. */
 555 static uint64_t
 556 get_plt (struct module *mod, const struct insn *insn, uint64_t value, int *okp)
 557 {
 558         struct plt_entry *plt, *plt_end;
 559         uint64_t target_ip, target_gp;
 560
 561         if (!*okp)
 562                 return 0;
 563
 564         if (in_init(mod, (uint64_t) insn)) {
 565                 plt = (void *) mod->arch.init_plt->sh_addr;
 566                 plt_end = (void *) plt + mod->arch.init_plt->sh_size;
 567         } else {
 568                 plt = (void *) mod->arch.core_plt->sh_addr;
 569                 plt_end = (void *) plt + mod->arch.core_plt->sh_size;
 570         }
 571
 572         /* "value" is a pointer to a function-descriptor; fetch the target ip/gp from it: */
 573         target_ip = ((uint64_t *) value)[0];
 574         target_gp = ((uint64_t *) value)[1];
 575
 576         /* Look for existing PLT entry. */
 577         while (plt->bundle[0][0]) {
 578                 if (plt_target(plt) == target_ip)
 579                         goto found;
 580                 if (++plt >= plt_end)
 581                         BUG();
 582         }
 583         *plt = ia64_plt_template;
 584         if (!patch_plt(mod, plt, target_ip, target_gp)) {
 585                 *okp = 0;
 586                 return 0;
 587         }
 588 #if ARCH_MODULE_DEBUG
 589         if (plt_target(plt) != target_ip) {
 590                 printk("%s: mistargeted PLT: wanted %lx, got %lx\n",
 591                        __func__, target_ip, plt_target(plt));
 592                 *okp = 0;
 593                 return 0;
 594         }
 595 #endif
 596   found:
 597         return (uint64_t) plt;
 598 }
 599
 600 /* Get function descriptor for VALUE. */
 601 static uint64_t
 602 get_fdesc (struct module *mod, uint64_t value, int *okp)
 603 {
 604         struct fdesc *fdesc = (void *) mod->arch.opd->sh_addr;
 605
 606         if (!*okp)
 607                 return 0;
 608
 609         if (!value) {
 610                 printk(KERN_ERR "%s: fdesc for zero requested!\n", mod->name);
 611                 return 0;
 612         }
 613
 614         if (!is_internal(mod, value))
 615                 /*
 616                  * If it's not a module-local entry-point, "value" already points to a
 617                  * function-descriptor.
 618                  */
 619                 return value;
 620
 621         /* Look for existing function descriptor. */
 622         while (fdesc->ip) {
 623                 if (fdesc->ip == value)
 624                         return (uint64_t)fdesc;
 625                 if ((uint64_t) ++fdesc >= mod->arch.opd->sh_addr + mod->arch.opd->sh_size)
 626                         BUG();
 627         }
 628
 629         /* Create new one */
 630         fdesc->ip = value;
 631         fdesc->gp = mod->arch.gp;
 632         return (uint64_t) fdesc;
 633 }
 634
 635 static inline int
 636 do_reloc (struct module *mod, uint8_t r_type, Elf64_Sym *sym, uint64_t addend,
 637           Elf64_Shdr *sec, void *location)
 638 {
 639         enum reloc_target_format format = (r_type >> FORMAT_SHIFT) & FORMAT_MASK;
 640         enum reloc_value_formula formula = (r_type >> VALUE_SHIFT) & VALUE_MASK;
 641         uint64_t val;
 642         int ok = 1;
 643
 644         val = sym->st_value + addend;
 645
 646         switch (formula) {
 647               case RV_SEGREL:   /* segment base is arbitrarily chosen to be 0 for kernel modules */
 648               case RV_DIRECT:
 649                 break;
 650
 651               case RV_GPREL:      val -= mod->arch.gp; break;
 652               case RV_LTREL:      val = get_ltoff(mod, val, &ok); break;
 653               case RV_PLTREL:     val = get_plt(mod, location, val, &ok); break;
 654               case RV_FPTR:       val = get_fdesc(mod, val, &ok); break;
 655               case RV_SECREL:     val -= sec->sh_addr; break;
 656               case RV_LTREL_FPTR: val = get_ltoff(mod, get_fdesc(mod, val, &ok), &ok); break;
 657
 658               case RV_PCREL:
 659                 switch (r_type) {
 660                       case R_IA64_PCREL21B:
 661                         if ((in_init(mod, val) && in_core(mod, (uint64_t)location)) ||
 662                             (in_core(mod, val) && in_init(mod, (uint64_t)location))) {
 663                                 /*
 664                                  * Init section may have been allocated far away from core,
 665                                  * if the branch won't reach, then allocate a plt for it.
 666                                  */
 667                                 uint64_t delta = ((int64_t)val - (int64_t)location) / 16;
 668                                 if (delta + (1 << 20) >= (1 << 21)) {
 669                                         val = get_fdesc(mod, val, &ok);
 670                                         val = get_plt(mod, location, val, &ok);
 671                                 }
 672                         } else if (!is_internal(mod, val))
 673                                 val = get_plt(mod, location, val, &ok);
 674                         /* FALL THROUGH */
 675                       default:
 676                         val -= bundle(location);
 677                         break;
 678
 679                       case R_IA64_PCREL32MSB:
 680                       case R_IA64_PCREL32LSB:
 681                       case R_IA64_PCREL64MSB:
 682                       case R_IA64_PCREL64LSB:
 683                         val -= (uint64_t) location;
 684                         break;
 685
 686                 }
 687                 switch (r_type) {
 688                       case R_IA64_PCREL60B: format = RF_INSN60; break;
 689                       case R_IA64_PCREL21B: format = RF_INSN21B; break;
 690                       case R_IA64_PCREL21M: format = RF_INSN21M; break;
 691                       case R_IA64_PCREL21F: format = RF_INSN21F; break;
 692                       default: break;
 693                 }
 694                 break;
 695
 696               case RV_BDREL:
 697                 val -= (uint64_t) (in_init(mod, val) ? mod->module_init : mod->module_core);
 698                 break;
 699
 700               case RV_LTV:
 701                 /* can link-time value relocs happen here?  */
 702                 BUG();
 703                 break;
 704
 705               case RV_PCREL2:
 706                 if (r_type == R_IA64_PCREL21BI) {
 707                         if (!is_internal(mod, val)) {
 708                                 printk(KERN_ERR "%s: %s reloc against non-local symbol (%lx)\n",
 709                                        __func__, reloc_name[r_type], val);
 710                                 return -ENOEXEC;
 711                         }
 712                         format = RF_INSN21B;
 713                 }
 714                 val -= bundle(location);
 715                 break;
 716
 717               case RV_SPECIAL:
 718                 switch (r_type) {
 719                       case R_IA64_IPLTMSB:
 720                       case R_IA64_IPLTLSB:
 721                         val = get_fdesc(mod, get_plt(mod, location, val, &ok), &ok);
 722                         format = RF_64LSB;
 723                         if (r_type == R_IA64_IPLTMSB)
 724                                 format = RF_64MSB;
 725                         break;
 726
 727                       case R_IA64_SUB:
 728                         val = addend - sym->st_value;
 729                         format = RF_INSN64;
 730                         break;
 731
 732                       case R_IA64_LTOFF22X:
 733                         if (gp_addressable(mod, val))
 734                                 val -= mod->arch.gp;
 735                         else
 736                                 val = get_ltoff(mod, val, &ok);
 737                         format = RF_INSN22;
 738                         break;
 739
 740                       case R_IA64_LDXMOV:
 741                         if (gp_addressable(mod, val)) {
 742                                 /* turn "ld8" into "mov": */
 743                                 DEBUGP("%s: patching ld8 at %p to mov\n", __func__, location);
 744                                 ia64_patch((u64) location, 0x1fff80fe000UL, 0x10000000000UL);
 745                         }
 746                         return 0;
 747
 748                       default:
 749                         if (reloc_name[r_type])
 750                                 printk(KERN_ERR "%s: special reloc %s not supported",
 751                                        mod->name, reloc_name[r_type]);
 752                         else
 753                                 printk(KERN_ERR "%s: unknown special reloc %x\n",
 754                                        mod->name, r_type);
 755                         return -ENOEXEC;
 756                 }
 757                 break;
 758
 759               case RV_TPREL:
 760               case RV_LTREL_TPREL:
 761               case RV_DTPMOD:
 762               case RV_LTREL_DTPMOD:
 763               case RV_DTPREL:
 764               case RV_LTREL_DTPREL:
 765                 printk(KERN_ERR "%s: %s reloc not supported\n",
 766                        mod->name, reloc_name[r_type] ? reloc_name[r_type] : "?");
 767                 return -ENOEXEC;
 768
 769               default:
 770                 printk(KERN_ERR "%s: unknown reloc %x\n", mod->name, r_type);
 771                 return -ENOEXEC;
 772         }
 773
 774         if (!ok)
 775                 return -ENOEXEC;
 776
 777         DEBUGP("%s: [%p]<-%016lx = %s(%lx)\n", __func__, location, val,
 778                reloc_name[r_type] ? reloc_name[r_type] : "?", sym->st_value + addend);
 779
 780         switch (format) {
 781               case RF_INSN21B:  ok = apply_imm21b(mod, location, (int64_t) val / 16); break;
 782               case RF_INSN22:   ok = apply_imm22(mod, location, val); break;
 783               case RF_INSN64:   ok = apply_imm64(mod, location, val); break;
 784               case RF_INSN60:   ok = apply_imm60(mod, location, (int64_t) val / 16); break;
 785               case RF_32LSB:    put_unaligned(val, (uint32_t *) location); break;
 786               case RF_64LSB:    put_unaligned(val, (uint64_t *) location); break;
 787               case RF_32MSB:    /* ia64 Linux is little-endian... */
 788               case RF_64MSB:    /* ia64 Linux is little-endian... */
 789               case RF_INSN14:   /* must be within-module, i.e., resolved by "ld -r" */
 790               case RF_INSN21M:  /* must be within-module, i.e., resolved by "ld -r" */
 791               case RF_INSN21F:  /* must be within-module, i.e., resolved by "ld -r" */
 792                 printk(KERN_ERR "%s: format %u needed by %s reloc is not supported\n",
 793                        mod->name, format, reloc_name[r_type] ? reloc_name[r_type] : "?");
 794                 return -ENOEXEC;
 795
 796               default:
 797                 printk(KERN_ERR "%s: relocation %s resulted in unknown format %u\n",
 798                        mod->name, reloc_name[r_type] ? reloc_name[r_type] : "?", format);
 799                 return -ENOEXEC;
 800         }
 801         return ok ? 0 : -ENOEXEC;
 802 }
 803
 804 int
 805 apply_relocate_add (Elf64_Shdr *sechdrs, const char *strtab, unsigned int symindex,
 806                     unsigned int relsec, struct module *mod)
 807 {
 808         unsigned int i, n = sechdrs[relsec].sh_size / sizeof(Elf64_Rela);
 809         Elf64_Rela *rela = (void *) sechdrs[relsec].sh_addr;
 810         Elf64_Shdr *target_sec;
 811         int ret;
 812
 813         DEBUGP("%s: applying section %u (%u relocs) to %u\n", __func__,
 814                relsec, n, sechdrs[relsec].sh_info);
 815
 816         target_sec = sechdrs + sechdrs[relsec].sh_info;
 817
 818         if (target_sec->sh_entsize == ~0UL)
 819                 /*
 820                  * If target section wasn't allocated, we don't need to relocate it.
 821                  * Happens, e.g., for debug sections.
 822                  */
 823                 return 0;
 824
 825         if (!mod->arch.gp) {
 826                 /*
 827                  * XXX Should have an arch-hook for running this after final section
 828                  *     addresses have been selected...
 829                  */
 830                 uint64_t gp;
 831                 if (mod->core_size > MAX_LTOFF)
 832                         /*
 833                          * This takes advantage of fact that SHF_ARCH_SMALL gets allocated
 834                          * at the end of the module.
 835                          */
 836                         gp = mod->core_size - MAX_LTOFF / 2;
 837                 else
 838                         gp = mod->core_size / 2;
 839                 gp = (uint64_t) mod->module_core + ((gp + 7) & -8);
 840                 mod->arch.gp = gp;
 841                 DEBUGP("%s: placing gp at 0x%lx\n", __func__, gp);
 842         }
 843
 844         for (i = 0; i < n; i++) {
 845                 ret = do_reloc(mod, ELF64_R_TYPE(rela[i].r_info),
 846                                ((Elf64_Sym *) sechdrs[symindex].sh_addr
 847                                 + ELF64_R_SYM(rela[i].r_info)),
 848                                rela[i].r_addend, target_sec,
 849                                (void *) target_sec->sh_addr + rela[i].r_offset);
 850                 if (ret < 0)
 851                         return ret;
 852         }
 853         return 0;
 854 }
 855
 856 int
 857 apply_relocate (Elf64_Shdr *sechdrs, const char *strtab, unsigned int symindex,
 858                 unsigned int relsec, struct module *mod)
 859 {
 860         printk(KERN_ERR "module %s: REL relocs in section %u unsupported\n", mod->name, relsec);
 861         return -ENOEXEC;
 862 }
 863
 864 /*
 865  * Modules contain a single unwind table which covers both the core and the init text
 866  * sections but since the two are not contiguous, we need to split this table up such that
 867  * we can register (and unregister) each "segment" separately.  Fortunately, this sounds
 868  * more complicated than it really is.
 869  */
 870 static void
 871 register_unwind_table (struct module *mod)
 872 {
 873         struct unw_table_entry *start = (void *) mod->arch.unwind->sh_addr;
 874         struct unw_table_entry *end = start + mod->arch.unwind->sh_size / sizeof (*start);
 875         struct unw_table_entry tmp, *e1, *e2, *core, *init;
 876         unsigned long num_init = 0, num_core = 0;
 877
 878         /* First, count how many init and core unwind-table entries there are.  */
 879         for (e1 = start; e1 < end; ++e1)
 880                 if (in_init(mod, e1->start_offset))
 881                         ++num_init;
 882                 else
 883                         ++num_core;
 884         /*
 885          * Second, sort the table such that all unwind-table entries for the init and core
 886          * text sections are nicely separated.  We do this with a stupid bubble sort
 887          * (unwind tables don't get ridiculously huge).
 888          */
 889         for (e1 = start; e1 < end; ++e1) {
 890                 for (e2 = e1 + 1; e2 < end; ++e2) {
 891                         if (e2->start_offset < e1->start_offset) {
 892                                 tmp = *e1;
 893                                 *e1 = *e2;
 894                                 *e2 = tmp;
 895                         }
 896                 }
 897         }
 898         /*
 899          * Third, locate the init and core segments in the unwind table:
 900          */
 901         if (in_init(mod, start->start_offset)) {
 902                 init = start;
 903                 core = start + num_init;
 904         } else {
 905                 core = start;
 906                 init = start + num_core;
 907         }
 908
 909         DEBUGP("%s: name=%s, gp=%lx, num_init=%lu, num_core=%lu\n", __func__,
 910                mod->name, mod->arch.gp, num_init, num_core);
 911
 912         /*
 913          * Fourth, register both tables (if not empty).
 914          */
 915         if (num_core > 0) {
 916                 mod->arch.core_unw_table = unw_add_unwind_table(mod->name, 0, mod->arch.gp,
 917                                                                 core, core + num_core);
 918                 DEBUGP("%s:  core: handle=%p [%p-%p)\n", __func__,
 919                        mod->arch.core_unw_table, core, core + num_core);
 920         }
 921         if (num_init > 0) {
 922                 mod->arch.init_unw_table = unw_add_unwind_table(mod->name, 0, mod->arch.gp,
 923                                                                 init, init + num_init);
 924                 DEBUGP("%s:  init: handle=%p [%p-%p)\n", __func__,
 925                        mod->arch.init_unw_table, init, init + num_init);
 926         }
 927 }
 928
 929 int
 930 module_finalize (const Elf_Ehdr *hdr, const Elf_Shdr *sechdrs, struct module *mod)
 931 {
 932         DEBUGP("%s: init: entry=%p\n", __func__, mod->init);
 933         if (mod->arch.unwind)
 934                 register_unwind_table(mod);
 935         return 0;
 936 }
 937
 938 void
 939 module_arch_cleanup (struct module *mod)
 940 {
 941         if (mod->arch.init_unw_table)
 942                 unw_remove_unwind_table(mod->arch.init_unw_table);
 943         if (mod->arch.core_unw_table)
 944                 unw_remove_unwind_table(mod->arch.core_unw_table);
 945 }
 946
 947 void *dereference_function_descriptor(void *ptr)
 948 {
 949         struct fdesc *desc = ptr;
 950         void *p;
 951
 952         if (!probe_kernel_address(&desc->ip, p))
 953                 ptr = p;
 954         return ptr;
 955 }