arch/mips/kernel/elf.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2014 Imagination Technologies
   3  * Author: Paul Burton <paul.burton@mips.com>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
   7  * Free Software Foundation;  either version 2 of the  License, or (at your
   8  * option) any later version.
   9  */
  10
  11 #include <linux/binfmts.h>
  12 #include <linux/elf.h>
  13 #include <linux/export.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15
  16 #include <asm/cpu-features.h>
  17 #include <asm/cpu-info.h>
  18
  19 #ifdef CONFIG_MIPS_FP_SUPPORT
  20
  21 /* Whether to accept legacy-NaN and 2008-NaN user binaries.  */
  22 bool mips_use_nan_legacy;
  23 bool mips_use_nan_2008;
  24
  25 /* FPU modes */
  26 enum {
  27         FP_FRE,
  28         FP_FR0,
  29         FP_FR1,
  30 };
  31
  32 /**
  33  * struct mode_req - ABI FPU mode requirements
  34  * @single:     The program being loaded needs an FPU but it will only issue
  35  *              single precision instructions meaning that it can execute in
  36  *              either FR0 or FR1.
  37  * @soft:       The soft(-float) requirement means that the program being
  38  *              loaded needs has no FPU dependency at all (i.e. it has no
  39  *              FPU instructions).
  40  * @fr1:        The program being loaded depends on FPU being in FR=1 mode.
  41  * @frdefault:  The program being loaded depends on the default FPU mode.
  42  *              That is FR0 for O32 and FR1 for N32/N64.
  43  * @fre:        The program being loaded depends on FPU with FRE=1. This mode is
  44  *              a bridge which uses FR=1 whilst still being able to maintain
  45  *              full compatibility with pre-existing code using the O32 FP32
  46  *              ABI.
  47  *
  48  * More information about the FP ABIs can be found here:
  49  *
  50  * https://dmz-portal.mips.com/wiki/MIPS_O32_ABI_-_FR0_and_FR1_Interlinking#10.4.1._Basic_mode_set-up
  51  *
  52  */
  53
  54 struct mode_req {
  55         bool single;
  56         bool soft;
  57         bool fr1;
  58         bool frdefault;
  59         bool fre;
  60 };
  61
  62 static const struct mode_req fpu_reqs[] = {
  63         [MIPS_ABI_FP_ANY]    = { true,  true,  true,  true,  true  },
  64         [MIPS_ABI_FP_DOUBLE] = { false, false, false, true,  true  },
  65         [MIPS_ABI_FP_SINGLE] = { true,  false, false, false, false },
  66         [MIPS_ABI_FP_SOFT]   = { false, true,  false, false, false },
  67         [MIPS_ABI_FP_OLD_64] = { false, false, false, false, false },
  68         [MIPS_ABI_FP_XX]     = { false, false, true,  true,  true  },
  69         [MIPS_ABI_FP_64]     = { false, false, true,  false, false },
  70         [MIPS_ABI_FP_64A]    = { false, false, true,  false, true  }
  71 };
  72
  73 /*
  74  * Mode requirements when .MIPS.abiflags is not present in the ELF.
  75  * Not present means that everything is acceptable except FR1.
  76  */
  77 static struct mode_req none_req = { true, true, false, true, true };
  78
  79 int arch_elf_pt_proc(void *_ehdr, void *_phdr, struct file *elf,
  80                      bool is_interp, struct arch_elf_state *state)
  81 {
  82         union {
  83                 struct elf32_hdr e32;
  84                 struct elf64_hdr e64;
  85         } *ehdr = _ehdr;
  86         struct elf32_phdr *phdr32 = _phdr;
  87         struct elf64_phdr *phdr64 = _phdr;
  88         struct mips_elf_abiflags_v0 abiflags;
  89         bool elf32;
  90         u32 flags;
  91         int ret;
  92         loff_t pos;
  93
  94         elf32 = ehdr->e32.e_ident[EI_CLASS] == ELFCLASS32;
  95         flags = elf32 ? ehdr->e32.e_flags : ehdr->e64.e_flags;
  96
  97         /* Let's see if this is an O32 ELF */
  98         if (elf32) {
  99                 if (flags & EF_MIPS_FP64) {
 100                         /*
 101                          * Set MIPS_ABI_FP_OLD_64 for EF_MIPS_FP64. We will override it
 102                          * later if needed
 103                          */
 104                         if (is_interp)
 105                                 state->interp_fp_abi = MIPS_ABI_FP_OLD_64;
 106                         else
 107                                 state->fp_abi = MIPS_ABI_FP_OLD_64;
 108                 }
 109                 if (phdr32->p_type != PT_MIPS_ABIFLAGS)
 110                         return 0;
 111
 112                 if (phdr32->p_filesz < sizeof(abiflags))
 113                         return -EINVAL;
 114                 pos = phdr32->p_offset;
 115         } else {
 116                 if (phdr64->p_type != PT_MIPS_ABIFLAGS)
 117                         return 0;
 118                 if (phdr64->p_filesz < sizeof(abiflags))
 119                         return -EINVAL;
 120                 pos = phdr64->p_offset;
 121         }
 122
 123         ret = kernel_read(elf, &abiflags, sizeof(abiflags), &pos);
 124         if (ret < 0)
 125                 return ret;
 126         if (ret != sizeof(abiflags))
 127                 return -EIO;
 128
 129         /* Record the required FP ABIs for use by mips_check_elf */
 130         if (is_interp)
 131                 state->interp_fp_abi = abiflags.fp_abi;
 132         else
 133                 state->fp_abi = abiflags.fp_abi;
 134
 135         return 0;
 136 }
 137
 138 int arch_check_elf(void *_ehdr, bool has_interpreter, void *_interp_ehdr,
 139                    struct arch_elf_state *state)
 140 {
 141         union {
 142                 struct elf32_hdr e32;
 143                 struct elf64_hdr e64;
 144         } *ehdr = _ehdr;
 145         union {
 146                 struct elf32_hdr e32;
 147                 struct elf64_hdr e64;
 148         } *iehdr = _interp_ehdr;
 149         struct mode_req prog_req, interp_req;
 150         int fp_abi, interp_fp_abi, abi0, abi1, max_abi;
 151         bool elf32;
 152         u32 flags;
 153
 154         elf32 = ehdr->e32.e_ident[EI_CLASS] == ELFCLASS32;
 155         flags = elf32 ? ehdr->e32.e_flags : ehdr->e64.e_flags;
 156
 157         /*
 158          * Determine the NaN personality, reject the binary if not allowed.
 159          * Also ensure that any interpreter matches the executable.
 160          */
 161         if (flags & EF_MIPS_NAN2008) {
 162                 if (mips_use_nan_2008)
 163                         state->nan_2008 = 1;
 164                 else
 165                         return -ENOEXEC;
 166         } else {
 167                 if (mips_use_nan_legacy)
 168                         state->nan_2008 = 0;
 169                 else
 170                         return -ENOEXEC;
 171         }
 172         if (has_interpreter) {
 173                 bool ielf32;
 174                 u32 iflags;
 175
 176                 ielf32 = iehdr->e32.e_ident[EI_CLASS] == ELFCLASS32;
 177                 iflags = ielf32 ? iehdr->e32.e_flags : iehdr->e64.e_flags;
 178
 179                 if ((flags ^ iflags) & EF_MIPS_NAN2008)
 180                         return -ELIBBAD;
 181         }
 182
 183         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MIPS_O32_FP64_SUPPORT))
 184                 return 0;
 185
 186         fp_abi = state->fp_abi;
 187
 188         if (has_interpreter) {
 189                 interp_fp_abi = state->interp_fp_abi;
 190
 191                 abi0 = min(fp_abi, interp_fp_abi);
 192                 abi1 = max(fp_abi, interp_fp_abi);
 193         } else {
 194                 abi0 = abi1 = fp_abi;
 195         }
 196
 197         if (elf32 && !(flags & EF_MIPS_ABI2)) {
 198                 /* Default to a mode capable of running code expecting FR=0 */
 199                 state->overall_fp_mode = cpu_has_mips_r6 ? FP_FRE : FP_FR0;
 200
 201                 /* Allow all ABIs we know about */
 202                 max_abi = MIPS_ABI_FP_64A;
 203         } else {
 204                 /* MIPS64 code always uses FR=1, thus the default is easy */
 205                 state->overall_fp_mode = FP_FR1;
 206
 207                 /* Disallow access to the various FPXX & FP64 ABIs */
 208                 max_abi = MIPS_ABI_FP_SOFT;
 209         }
 210
 211         if ((abi0 > max_abi && abi0 != MIPS_ABI_FP_UNKNOWN) ||
 212             (abi1 > max_abi && abi1 != MIPS_ABI_FP_UNKNOWN))
 213                 return -ELIBBAD;
 214
 215         /* It's time to determine the FPU mode requirements */
 216         prog_req = (abi0 == MIPS_ABI_FP_UNKNOWN) ? none_req : fpu_reqs[abi0];
 217         interp_req = (abi1 == MIPS_ABI_FP_UNKNOWN) ? none_req : fpu_reqs[abi1];
 218
 219         /*
 220          * Check whether the program's and interp's ABIs have a matching FPU
 221          * mode requirement.
 222          */
 223         prog_req.single = interp_req.single && prog_req.single;
 224         prog_req.soft = interp_req.soft && prog_req.soft;
 225         prog_req.fr1 = interp_req.fr1 && prog_req.fr1;
 226         prog_req.frdefault = interp_req.frdefault && prog_req.frdefault;
 227         prog_req.fre = interp_req.fre && prog_req.fre;
 228
 229         /*
 230          * Determine the desired FPU mode
 231          *
 232          * Decision making:
 233          *
 234          * - We want FR_FRE if FRE=1 and both FR=1 and FR=0 are false. This
 235          *   means that we have a combination of program and interpreter
 236          *   that inherently require the hybrid FP mode.
 237          * - If FR1 and FRDEFAULT is true, that means we hit the any-abi or
 238          *   fpxx case. This is because, in any-ABI (or no-ABI) we have no FPU
 239          *   instructions so we don't care about the mode. We will simply use
 240          *   the one preferred by the hardware. In fpxx case, that ABI can
 241          *   handle both FR=1 and FR=0, so, again, we simply choose the one
 242          *   preferred by the hardware. Next, if we only use single-precision
 243          *   FPU instructions, and the default ABI FPU mode is not good
 244          *   (ie single + any ABI combination), we set again the FPU mode to the
 245          *   one is preferred by the hardware. Next, if we know that the code
 246          *   will only use single-precision instructions, shown by single being
 247          *   true but frdefault being false, then we again set the FPU mode to
 248          *   the one that is preferred by the hardware.
 249          * - We want FP_FR1 if that's the only matching mode and the default one
 250          *   is not good.
 251          * - Return with -ELIBADD if we can't find a matching FPU mode.
 252          */
 253         if (prog_req.fre && !prog_req.frdefault && !prog_req.fr1)
 254                 state->overall_fp_mode = FP_FRE;
 255         else if ((prog_req.fr1 && prog_req.frdefault) ||
 256                  (prog_req.single && !prog_req.frdefault))
 257                 /* Make sure 64-bit MIPS III/IV/64R1 will not pick FR1 */
 258                 state->overall_fp_mode = ((raw_current_cpu_data.fpu_id & MIPS_FPIR_F64) &&
 259                                           cpu_has_mips_r2_r6) ?
 260                                           FP_FR1 : FP_FR0;
 261         else if (prog_req.fr1)
 262                 state->overall_fp_mode = FP_FR1;
 263         else  if (!prog_req.fre && !prog_req.frdefault &&
 264                   !prog_req.fr1 && !prog_req.single && !prog_req.soft)
 265                 return -ELIBBAD;
 266
 267         return 0;
 268 }
 269
 270 static inline void set_thread_fp_mode(int hybrid, int regs32)
 271 {
 272         if (hybrid)
 273                 set_thread_flag(TIF_HYBRID_FPREGS);
 274         else
 275                 clear_thread_flag(TIF_HYBRID_FPREGS);
 276         if (regs32)
 277                 set_thread_flag(TIF_32BIT_FPREGS);
 278         else
 279                 clear_thread_flag(TIF_32BIT_FPREGS);
 280 }
 281
 282 void mips_set_personality_fp(struct arch_elf_state *state)
 283 {
 284         /*
 285          * This function is only ever called for O32 ELFs so we should
 286          * not be worried about N32/N64 binaries.
 287          */
 288
 289         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MIPS_O32_FP64_SUPPORT))
 290                 return;
 291
 292         switch (state->overall_fp_mode) {
 293         case FP_FRE:
 294                 set_thread_fp_mode(1, 0);
 295                 break;
 296         case FP_FR0:
 297                 set_thread_fp_mode(0, 1);
 298                 break;
 299         case FP_FR1:
 300                 set_thread_fp_mode(0, 0);
 301                 break;
 302         default:
 303                 BUG();
 304         }
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Select the IEEE 754 NaN encoding and ABS.fmt/NEG.fmt execution mode
 309  * in FCSR according to the ELF NaN personality.
 310  */
 311 void mips_set_personality_nan(struct arch_elf_state *state)
 312 {
 313         struct cpuinfo_mips *c = &boot_cpu_data;
 314         struct task_struct *t = current;
 315
 316         t->thread.fpu.fcr31 = c->fpu_csr31;
 317         switch (state->nan_2008) {
 318         case 0:
 319                 break;
 320         case 1:
 321                 if (!(c->fpu_msk31 & FPU_CSR_NAN2008))
 322                         t->thread.fpu.fcr31 |= FPU_CSR_NAN2008;
 323                 if (!(c->fpu_msk31 & FPU_CSR_ABS2008))
 324                         t->thread.fpu.fcr31 |= FPU_CSR_ABS2008;
 325                 break;
 326         default:
 327                 BUG();
 328         }
 329 }
 330
 331 #endif /* CONFIG_MIPS_FP_SUPPORT */
 332
 333 int mips_elf_read_implies_exec(void *elf_ex, int exstack)
 334 {
 335         if (exstack != EXSTACK_DISABLE_X) {
 336                 /* The binary doesn't request a non-executable stack */
 337                 return 1;
 338         }
 339
 340         if (!cpu_has_rixi) {
 341                 /* The CPU doesn't support non-executable memory */
 342                 return 1;
 343         }
 344
 345         return 0;
 346 }
 347 EXPORT_SYMBOL(mips_elf_read_implies_exec);