Quelle  module.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *  linux/arch/arm/kernel/module.c
 *
 *  Copyright (C) 2002 Russell King.
 *  Modified for nommu by Hyok S. Choi
 *
 * Module allocation method suggested by Andi Kleen.
 */
#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleloader.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/elf.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/string.h>

#include <asm/sections.h>
#include <asm/smp_plat.h>
#include <asm/unwind.h>
#include <asm/opcodes.h>

bool module_init_section(const char *name)
{
 return strstarts(name, ".init") ||
  strstarts(name, ".ARM.extab.init") ||
  strstarts(name, ".ARM.exidx.init");
}

bool module_exit_section(const char *name)
{
 return strstarts(name, ".exit") ||
  strstarts(name, ".ARM.extab.exit") ||
  strstarts(name, ".ARM.exidx.exit");
}

#ifdef CONFIG_ARM_HAS_GROUP_RELOCS
/*
 * This implements the partitioning algorithm for group relocations as
 * documented in the ARM AArch32 ELF psABI (IHI 0044).
 *
 * A single PC-relative symbol reference is divided in up to 3 add or subtract
 * operations, where the final one could be incorporated into a load/store
 * instruction with immediate offset. E.g.,
 *
 *   ADD Rd, PC, #...  or ADD Rd, PC, #...
 *   ADD Rd, Rd, #...   ADD Rd, Rd, #...
 *   LDR Rd, [Rd, #...]   ADD Rd, Rd, #...
 *
 * The latter has a guaranteed range of only 16 MiB (3x8 == 24 bits), so it is
 * of limited use in the kernel. However, the ADD/ADD/LDR combo has a range of
 * -/+ 256 MiB, (2x8 + 12 == 28 bits), which means it has sufficient range for
 * any in-kernel symbol reference (unless module PLTs are being used).
 *
 * The main advantage of this approach over the typical pattern using a literal
 * load is that literal loads may miss in the D-cache, and generally lead to
 * lower cache efficiency for variables that are referenced often from many
 * different places in the code.
 */
static u32 get_group_rem(u32 group, u32 *offset)
{
 u32 val = *offset;
 u32 shift;
 do {
  shift = val ? (31 - __fls(val)) & ~1 : 32;
  *offset = val;
  if (!val)
   break;
  val &= 0xffffff >> shift;
 } while (group--);
 return shift;
}
#endif

int
apply_relocate(Elf32_Shdr *sechdrs, const char *strtab, unsigned int symindex,
        unsigned int relindex, struct module *module)
{
 Elf32_Shdr *symsec = sechdrs + symindex;
 Elf32_Shdr *relsec = sechdrs + relindex;
 Elf32_Shdr *dstsec = sechdrs + relsec->sh_info;
 Elf32_Rel *rel = (void *)relsec->sh_addr;
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < relsec->sh_size / sizeof(Elf32_Rel); i++, rel++) {
  unsigned long loc;
  Elf32_Sym *sym;
  const char *symname;
#ifdef CONFIG_ARM_HAS_GROUP_RELOCS
  u32 shift, group = 1;
#endif
  s32 offset;
  u32 tmp;
#ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL
  u32 upper, lower, sign, j1, j2;
#endif

  offset = ELF32_R_SYM(rel->r_info);
  if (offset < 0 || offset > (symsec->sh_size / sizeof(Elf32_Sym))) {
   pr_err("%s: section %u reloc %u: bad relocation sym offset\n",
    module->name, relindex, i);
   return -ENOEXEC;
  }

  sym = ((Elf32_Sym *)symsec->sh_addr) + offset;
  symname = strtab + sym->st_name;

  if (rel->r_offset < 0 || rel->r_offset > dstsec->sh_size - sizeof(u32)) {
   pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': out of bounds relocation, offset %d size %u\n",
          module->name, relindex, i, symname,
          rel->r_offset, dstsec->sh_size);
   return -ENOEXEC;
  }

  loc = dstsec->sh_addr + rel->r_offset;

  switch (ELF32_R_TYPE(rel->r_info)) {
  case R_ARM_NONE:
   /* ignore */
   break;

  case R_ARM_ABS32:
  case R_ARM_TARGET1:
   *(u32 *)loc += sym->st_value;
   break;

  case R_ARM_PC24:
  case R_ARM_CALL:
  case R_ARM_JUMP24:
   if (sym->st_value & 3) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': unsupported interworking call (ARM -> Thumb)\n",
           module->name, relindex, i, symname);
    return -ENOEXEC;
   }

   offset = __mem_to_opcode_arm(*(u32 *)loc);
   offset = (offset & 0x00ffffff) << 2;
   offset = sign_extend32(offset, 25);

   offset += sym->st_value - loc;

   /*
    * Route through a PLT entry if 'offset' exceeds the
    * supported range. Note that 'offset + loc + 8'
    * contains the absolute jump target, i.e.,
    * @sym + addend, corrected for the +8 PC bias.
 */
   if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS) &&
       (offset <= (s32)0xfe000000 ||
        offset >= (s32)0x02000000))
    offset = get_module_plt(module, loc,
       offset + loc + 8)
      - loc - 8;

   if (offset <= (s32)0xfe000000 ||
       offset >= (s32)0x02000000) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': relocation %u out of range (%#lx -> %#x)\n",
           module->name, relindex, i, symname,
           ELF32_R_TYPE(rel->r_info), loc,
           sym->st_value);
    return -ENOEXEC;
   }

   offset >>= 2;
   offset &= 0x00ffffff;

   *(u32 *)loc &= __opcode_to_mem_arm(0xff000000);
   *(u32 *)loc |= __opcode_to_mem_arm(offset);
   break;

        case R_ARM_V4BX:
         /* Preserve Rm and the condition code. Alter
   * other bits to re-code instruction as
   * MOV PC,Rm.
*/
         *(u32 *)loc &= __opcode_to_mem_arm(0xf000000f);
         *(u32 *)loc |= __opcode_to_mem_arm(0x01a0f000);
         break;

  case R_ARM_PREL31:
   offset = (*(s32 *)loc << 1) >> 1; /* sign extend */
   offset += sym->st_value - loc;
   if (offset >= 0x40000000 || offset < -0x40000000) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': relocation %u out of range (%#lx -> %#x)\n",
           module->name, relindex, i, symname,
           ELF32_R_TYPE(rel->r_info), loc,
           sym->st_value);
    return -ENOEXEC;
   }
   *(u32 *)loc &= 0x80000000;
   *(u32 *)loc |= offset & 0x7fffffff;
   break;

  case R_ARM_REL32:
   *(u32 *)loc += sym->st_value - loc;
   break;

  case R_ARM_MOVW_ABS_NC:
  case R_ARM_MOVT_ABS:
  case R_ARM_MOVW_PREL_NC:
  case R_ARM_MOVT_PREL:
   offset = tmp = __mem_to_opcode_arm(*(u32 *)loc);
   offset = ((offset & 0xf0000) >> 4) | (offset & 0xfff);
   offset = sign_extend32(offset, 15);

   offset += sym->st_value;
   if (ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_MOVT_PREL ||
       ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_MOVW_PREL_NC)
    offset -= loc;
   if (ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_MOVT_ABS ||
       ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_MOVT_PREL)
    offset >>= 16;

   tmp &= 0xfff0f000;
   tmp |= ((offset & 0xf000) << 4) |
    (offset & 0x0fff);

   *(u32 *)loc = __opcode_to_mem_arm(tmp);
   break;

#ifdef CONFIG_ARM_HAS_GROUP_RELOCS
  case R_ARM_ALU_PC_G0_NC:
   group = 0;
   fallthrough;
  case R_ARM_ALU_PC_G1_NC:
   tmp = __mem_to_opcode_arm(*(u32 *)loc);
   offset = ror32(tmp & 0xff, (tmp & 0xf00) >> 7);
   if (tmp & BIT(22))
    offset = -offset;
   offset += sym->st_value - loc;
   if (offset < 0) {
    offset = -offset;
    tmp = (tmp & ~BIT(23)) | BIT(22); // SUB opcode
   } else {
    tmp = (tmp & ~BIT(22)) | BIT(23); // ADD opcode
   }

   shift = get_group_rem(group, &offset);
   if (shift < 24) {
    offset >>= 24 - shift;
    offset |= (shift + 8) << 7;
   }
   *(u32 *)loc = __opcode_to_mem_arm((tmp & ~0xfff) | offset);
   break;

  case R_ARM_LDR_PC_G2:
   tmp = __mem_to_opcode_arm(*(u32 *)loc);
   offset = tmp & 0xfff;
   if (~tmp & BIT(23))  // U bit cleared?
    offset = -offset;
   offset += sym->st_value - loc;
   if (offset < 0) {
    offset = -offset;
    tmp &= ~BIT(23); // clear U bit
   } else {
    tmp |= BIT(23);  // set U bit
   }
   get_group_rem(2, &offset);

   if (offset > 0xfff) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': relocation %u out of range (%#lx -> %#x)\n",
           module->name, relindex, i, symname,
           ELF32_R_TYPE(rel->r_info), loc,
           sym->st_value);
    return -ENOEXEC;
   }
   *(u32 *)loc = __opcode_to_mem_arm((tmp & ~0xfff) | offset);
   break;
#endif
#ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL
  case R_ARM_THM_CALL:
  case R_ARM_THM_JUMP24:
   /*
    * For function symbols, only Thumb addresses are
    * allowed (no interworking).
    *
    * For non-function symbols, the destination
    * has no specific ARM/Thumb disposition, so
    * the branch is resolved under the assumption
    * that interworking is not required.
 */
   if (ELF32_ST_TYPE(sym->st_info) == STT_FUNC &&
       !(sym->st_value & 1)) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': unsupported interworking call (Thumb -> ARM)\n",
           module->name, relindex, i, symname);
    return -ENOEXEC;
   }

   upper = __mem_to_opcode_thumb16(*(u16 *)loc);
   lower = __mem_to_opcode_thumb16(*(u16 *)(loc + 2));

   /*
    * 25 bit signed address range (Thumb-2 BL and B.W
    * instructions):
    *   S:I1:I2:imm10:imm11:0
    * where:
    *   S     = upper[10]   = offset[24]
    *   I1    = ~(J1 ^ S)   = offset[23]
    *   I2    = ~(J2 ^ S)   = offset[22]
    *   imm10 = upper[9:0]  = offset[21:12]
    *   imm11 = lower[10:0] = offset[11:1]
    *   J1    = lower[13]
    *   J2    = lower[11]
 */
   sign = (upper >> 10) & 1;
   j1 = (lower >> 13) & 1;
   j2 = (lower >> 11) & 1;
   offset = (sign << 24) | ((~(j1 ^ sign) & 1) << 23) |
    ((~(j2 ^ sign) & 1) << 22) |
    ((upper & 0x03ff) << 12) |
    ((lower & 0x07ff) << 1);
   offset = sign_extend32(offset, 24);
   offset += sym->st_value - loc;

   /*
    * Route through a PLT entry if 'offset' exceeds the
    * supported range.
 */
   if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS) &&
       (offset <= (s32)0xff000000 ||
        offset >= (s32)0x01000000))
    offset = get_module_plt(module, loc,
       offset + loc + 4)
      - loc - 4;

   if (offset <= (s32)0xff000000 ||
       offset >= (s32)0x01000000) {
    pr_err("%s: section %u reloc %u sym '%s': relocation %u out of range (%#lx -> %#x)\n",
           module->name, relindex, i, symname,
           ELF32_R_TYPE(rel->r_info), loc,
           sym->st_value);
    return -ENOEXEC;
   }

   sign = (offset >> 24) & 1;
   j1 = sign ^ (~(offset >> 23) & 1);
   j2 = sign ^ (~(offset >> 22) & 1);
   upper = (u16)((upper & 0xf800) | (sign << 10) |
         ((offset >> 12) & 0x03ff));
   lower = (u16)((lower & 0xd000) |
          (j1 << 13) | (j2 << 11) |
          ((offset >> 1) & 0x07ff));

   *(u16 *)loc = __opcode_to_mem_thumb16(upper);
   *(u16 *)(loc + 2) = __opcode_to_mem_thumb16(lower);
   break;

  case R_ARM_THM_MOVW_ABS_NC:
  case R_ARM_THM_MOVT_ABS:
  case R_ARM_THM_MOVW_PREL_NC:
  case R_ARM_THM_MOVT_PREL:
   upper = __mem_to_opcode_thumb16(*(u16 *)loc);
   lower = __mem_to_opcode_thumb16(*(u16 *)(loc + 2));

   /*
    * MOVT/MOVW instructions encoding in Thumb-2:
    *
    * i = upper[10]
    * imm4 = upper[3:0]
    * imm3 = lower[14:12]
    * imm8 = lower[7:0]
    *
    * imm16 = imm4:i:imm3:imm8
 */
   offset = ((upper & 0x000f) << 12) |
    ((upper & 0x0400) << 1) |
    ((lower & 0x7000) >> 4) | (lower & 0x00ff);
   offset = sign_extend32(offset, 15);
   offset += sym->st_value;

   if (ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_THM_MOVT_PREL ||
       ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_THM_MOVW_PREL_NC)
    offset -= loc;
   if (ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_THM_MOVT_ABS ||
       ELF32_R_TYPE(rel->r_info) == R_ARM_THM_MOVT_PREL)
    offset >>= 16;

   upper = (u16)((upper & 0xfbf0) |
          ((offset & 0xf000) >> 12) |
          ((offset & 0x0800) >> 1));
   lower = (u16)((lower & 0x8f00) |
          ((offset & 0x0700) << 4) |
          (offset & 0x00ff));
   *(u16 *)loc = __opcode_to_mem_thumb16(upper);
   *(u16 *)(loc + 2) = __opcode_to_mem_thumb16(lower);
   break;
#endif

  default:
   pr_err("%s: unknown relocation: %u\n",
          module->name, ELF32_R_TYPE(rel->r_info));
   return -ENOEXEC;
  }
 }
 return 0;
}

static const Elf_Shdr *find_mod_section(const Elf32_Ehdr *hdr,
 const Elf_Shdr *sechdrs, const char *name)
{
 const Elf_Shdr *s, *se;
 const char *secstrs = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;

 for (s = sechdrs, se = sechdrs + hdr->e_shnum; s < se; s++)
  if (strcmp(name, secstrs + s->sh_name) == 0)
   return s;

 return NULL;
}

extern void fixup_pv_table(const void *, unsigned long);
extern void fixup_smp(const void *, unsigned long);

int module_finalize(const Elf32_Ehdr *hdr, const Elf_Shdr *sechdrs,
      struct module *mod)
{
 const Elf_Shdr *s = NULL;
#ifdef CONFIG_ARM_UNWIND
 const char *secstrs = (void *)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
 const Elf_Shdr *sechdrs_end = sechdrs + hdr->e_shnum;
 struct list_head *unwind_list = &mod->arch.unwind_list;

 INIT_LIST_HEAD(unwind_list);
 mod->arch.init_table = NULL;

 for (s = sechdrs; s < sechdrs_end; s++) {
  const char *secname = secstrs + s->sh_name;
  const char *txtname;
  const Elf_Shdr *txt_sec;

  if (!(s->sh_flags & SHF_ALLOC) ||
      s->sh_type != ELF_SECTION_UNWIND)
   continue;

  if (!strcmp(".ARM.exidx", secname))
   txtname = ".text";
  else
   txtname = secname + strlen(".ARM.exidx");
  txt_sec = find_mod_section(hdr, sechdrs, txtname);

  if (txt_sec) {
   struct unwind_table *table =
    unwind_table_add(s->sh_addr,
      s->sh_size,
      txt_sec->sh_addr,
      txt_sec->sh_size);

   list_add(&table->mod_list, unwind_list);

   /* save init table for module_arch_freeing_init */
   if (strcmp(".ARM.exidx.init.text", secname) == 0)
    mod->arch.init_table = table;
  }
 }
#endif
#ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
 s = find_mod_section(hdr, sechdrs, ".pv_table");
 if (s)
  fixup_pv_table((void *)s->sh_addr, s->sh_size);
#endif
 s = find_mod_section(hdr, sechdrs, ".alt.smp.init");
 if (s && !is_smp())
#ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
  fixup_smp((void *)s->sh_addr, s->sh_size);
#else
  return -EINVAL;
#endif
 return 0;
}

void
module_arch_cleanup(struct module *mod)
{
#ifdef CONFIG_ARM_UNWIND
 struct unwind_table *tmp;
 struct unwind_table *n;

 list_for_each_entry_safe(tmp, n,
   &mod->arch.unwind_list, mod_list) {
  list_del(&tmp->mod_list);
  unwind_table_del(tmp);
 }
 mod->arch.init_table = NULL;
#endif
}

void module_arch_freeing_init(struct module *mod)
{
#ifdef CONFIG_ARM_UNWIND
 struct unwind_table *init = mod->arch.init_table;

 if (init) {
  mod->arch.init_table = NULL;
  list_del(&init->mod_list);
  unwind_table_del(init);
 }
#endif
}