com32/mboot/map.c

   1 /* ----------------------------------------------------------------------- *
   2  *
   3  *   Copyright 2007-2008 H. Peter Anvin - All Rights Reserved
   4  *   Copyright 2009-2010 Intel Corporation; author: H. Peter Anvin
   5  *
   6  *   Permission is hereby granted, free of charge, to any person
   7  *   obtaining a copy of this software and associated documentation
   8  *   files (the "Software"), to deal in the Software without
   9  *   restriction, including without limitation the rights to use,
  10  *   copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
  11  *   sell copies of the Software, and to permit persons to whom
  12  *   the Software is furnished to do so, subject to the following
  13  *   conditions:
  14  *
  15  *   The above copyright notice and this permission notice shall
  16  *   be included in all copies or substantial portions of the Software.
  17  *
  18  *   THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  19  *   EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
  20  *   OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  21  *   NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT
  22  *   HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,
  23  *   WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
  24  *   FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  25  *   OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  26  *
  27  * ----------------------------------------------------------------------- */
  28
  29 /*
  30  * map.c
  31  *
  32  * Functions that deal with the memory map of various objects
  33  */
  34
  35 #include "mboot.h"
  36
  37 static struct syslinux_movelist *ml = NULL;
  38 static struct syslinux_memmap *mmap = NULL, *amap = NULL;
  39 static addr_t mboot_high_water_mark = 0x100000;
  40
  41 /*
  42  * Note: although there is no such thing in the spec, at least Xen makes
  43  * assumptions as to where in the memory space Grub would have loaded
  44  * certain things.  To support that, if "high" is set, then allocate this
  45  * at an address strictly above any previous allocations.
  46  *
  47  * As a precaution, this also pads the data with zero up to the next
  48  * alignment datum.
  49  */
  50 addr_t map_data(const void *data, size_t len, size_t align, int flags)
  51 {
  52     addr_t start = (flags & MAP_HIGH) ? mboot_high_water_mark : 0x2000;
  53     addr_t pad = (flags & MAP_NOPAD) ? 0 : -len & (align - 1);
  54     addr_t xlen = len + pad;
  55
  56     if (syslinux_memmap_find(amap, SMT_FREE, &start, &xlen, align) ||
  57         syslinux_add_memmap(&amap, start, len + pad, SMT_ALLOC) ||
  58         syslinux_add_movelist(&ml, start, (addr_t) data, len) ||
  59         (pad && syslinux_add_memmap(&mmap, start + len, pad, SMT_ZERO))) {
  60         printf("Cannot map %zu bytes\n", len + pad);
  61         return 0;
  62     }
  63
  64     dprintf("Mapping 0x%08x bytes (%#x pad) at 0x%08x\n", len, pad, start);
  65
  66     if (start + len + pad > mboot_high_water_mark)
  67         mboot_high_water_mark = start + len + pad;
  68
  69     return start;
  70 }
  71
  72 addr_t map_string(const char *string)
  73 {
  74     if (!string)
  75         return 0;
  76     else
  77         return map_data(string, strlen(string) + 1, 1, 0);
  78 }
  79
  80 int init_map(void)
  81 {
  82     /*
  83      * Note: mmap is the memory map (containing free and zeroed regions)
  84      * needed by syslinux_shuffle_boot_pm(); amap is a map where we keep
  85      * track ourselves which target memory ranges have already been
  86      * allocated.
  87      */
  88     mmap = syslinux_memory_map();
  89     amap = syslinux_dup_memmap(mmap);
  90     if (!mmap || !amap) {
  91         error("Failed to allocate initial memory map!\n");
  92         return -1;
  93     }
  94 #if DEBUG
  95     dprintf("Initial memory map:\n");
  96     syslinux_dump_memmap(stdout, mmap);
  97 #endif
  98
  99     return 0;
 100 }
 101
 102 struct multiboot_header *map_image(void *ptr, size_t len)
 103 {
 104     struct multiboot_header *mbh;
 105     int mbh_len;
 106     char *cptr = ptr;
 107     Elf32_Ehdr *eh = ptr;
 108     Elf32_Phdr *ph;
 109     Elf32_Shdr *sh;
 110     unsigned int i, mbh_offset;
 111     uint32_t bad_flags;
 112
 113     /*
 114      * Search for the multiboot header...
 115      */
 116     mbh_len = 0;
 117     for (mbh_offset = 0; mbh_offset < MULTIBOOT_SEARCH; mbh_offset += 4) {
 118         mbh = (struct multiboot_header *)((char *)ptr + mbh_offset);
 119         if (mbh->magic != MULTIBOOT_MAGIC)
 120             continue;
 121         if (mbh->magic + mbh->flags + mbh->checksum)
 122             continue;
 123         if (mbh->flags & MULTIBOOT_VIDEO_MODE)
 124             mbh_len = 48;
 125         else if (mbh->flags & MULTIBOOT_AOUT_KLUDGE)
 126             mbh_len = 32;
 127         else
 128             mbh_len = 12;
 129
 130         if (mbh_offset + mbh_len > len)
 131             mbh_len = 0;        /* Invalid... */
 132         else
 133             break;              /* Found something... */
 134     }
 135
 136     if (mbh_len) {
 137         bad_flags = mbh->flags & MULTIBOOT_UNSUPPORTED;
 138         if (bad_flags) {
 139             printf("Unsupported Multiboot flags set: %#x\n", bad_flags);
 140             return NULL;
 141         }
 142     }
 143
 144     if (len < sizeof(Elf32_Ehdr) ||
 145         memcmp(eh->e_ident, "\x7f" "ELF\1\1\1", 6) ||
 146         (eh->e_machine != EM_386 && eh->e_machine != EM_486 &&
 147          eh->e_machine != EM_X86_64) ||
 148         eh->e_version != EV_CURRENT ||
 149         eh->e_ehsize < sizeof(Elf32_Ehdr) || eh->e_ehsize >= len ||
 150         eh->e_phentsize < sizeof(Elf32_Phdr) ||
 151         !eh->e_phnum || eh->e_phoff + eh->e_phentsize * eh->e_phnum > len)
 152         eh = NULL;              /* No valid ELF header found */
 153
 154     /* Is this a Solaris kernel? */
 155     if (!set.solaris && eh && kernel_is_solaris(eh))
 156         opt.solaris = true;
 157
 158     /*
 159      * Note: the Multiboot Specification implies that AOUT_KLUDGE should
 160      * have precedence over the ELF header.  However, Grub disagrees, and
 161      * Grub is "the reference bootloader" for the Multiboot Specification.
 162      * This is insane, since it makes the AOUT_KLUDGE bit functionally
 163      * useless, but at least Solaris apparently depends on this behavior.
 164      */
 165     if (eh && !(opt.aout && mbh_len && (mbh->flags & MULTIBOOT_AOUT_KLUDGE))) {
 166         regs.eip = eh->e_entry; /* Can be overridden further down... */
 167
 168         ph = (Elf32_Phdr *) (cptr + eh->e_phoff);
 169
 170         for (i = 0; i < eh->e_phnum; i++) {
 171             if (ph->p_type == PT_LOAD || ph->p_type == PT_PHDR) {
 172                 /*
 173                  * This loads at p_paddr, which matches Grub.  However, if
 174                  * e_entry falls within the p_vaddr range of this PHDR, then
 175                  * adjust it to match the p_paddr range... this is how Grub
 176                  * behaves, so it's by definition correct (it doesn't have to
 177                  * make sense...)
 178                  */
 179                 addr_t addr = ph->p_paddr;
 180                 addr_t msize = ph->p_memsz;
 181                 addr_t dsize = min(msize, ph->p_filesz);
 182
 183                 if (eh->e_entry >= ph->p_vaddr
 184                     && eh->e_entry < ph->p_vaddr + msize)
 185                     regs.eip = eh->e_entry + (ph->p_paddr - ph->p_vaddr);
 186
 187                 dprintf("Segment at 0x%08x data 0x%08x len 0x%08x\n",
 188                         addr, dsize, msize);
 189
 190                 if (syslinux_memmap_type(amap, addr, msize) != SMT_FREE) {
 191                     printf
 192                         ("Memory segment at 0x%08x (len 0x%08x) is unavailable\n",
 193                          addr, msize);
 194                     return NULL;        /* Memory region unavailable */
 195                 }
 196
 197                 /* Mark this region as allocated in the available map */
 198                 if (syslinux_add_memmap(&amap, addr, msize, SMT_ALLOC)) {
 199                     error("Overlapping segments found in ELF header\n");
 200                     return NULL;
 201                 }
 202
 203                 if (ph->p_filesz) {
 204                     /* Data present region.  Create a move entry for it. */
 205                     if (syslinux_add_movelist
 206                         (&ml, addr, (addr_t) cptr + ph->p_offset, dsize)) {
 207                         error("Failed to map PHDR data\n");
 208                         return NULL;
 209                     }
 210                 }
 211                 if (msize > dsize) {
 212                     /* Zero-filled region.  Mark as a zero region in the memory map. */
 213                     if (syslinux_add_memmap
 214                         (&mmap, addr + dsize, msize - dsize, SMT_ZERO)) {
 215                         error("Failed to map PHDR zero region\n");
 216                         return NULL;
 217                     }
 218                 }
 219                 if (addr + msize > mboot_high_water_mark)
 220                     mboot_high_water_mark = addr + msize;
 221             } else {
 222                 /* Ignore this program header */
 223             }
 224
 225             ph = (Elf32_Phdr *) ((char *)ph + eh->e_phentsize);
 226         }
 227
 228         /* Load the ELF symbol table */
 229         if (eh->e_shoff) {
 230             addr_t addr, len;
 231
 232             sh = (Elf32_Shdr *) ((char *)eh + eh->e_shoff);
 233
 234             len = eh->e_shentsize * eh->e_shnum;
 235             /*
 236              * Align this, but don't pad -- in general this means a bunch of
 237              * smaller sections gets packed into a single page.
 238              */
 239             addr = map_data(sh, len, 4096, MAP_HIGH | MAP_NOPAD);
 240             if (!addr) {
 241                 error("Failed to map symbol table\n");
 242                 return NULL;
 243             }
 244
 245             mbinfo.flags |= MB_INFO_ELF_SHDR;
 246             mbinfo.syms.e.addr = addr;
 247             mbinfo.syms.e.num = eh->e_shnum;
 248             mbinfo.syms.e.size = eh->e_shentsize;
 249             mbinfo.syms.e.shndx = eh->e_shstrndx;
 250
 251             for (i = 0; i < eh->e_shnum; i++) {
 252                 addr_t align;
 253
 254                 if (!sh[i].sh_size)
 255                     continue;   /* Empty section */
 256                 if (sh[i].sh_flags & SHF_ALLOC)
 257                     continue;   /* SHF_ALLOC sections should have PHDRs */
 258
 259                 align = sh[i].sh_addralign ? sh[i].sh_addralign : 0;
 260                 addr = map_data((char *)ptr + sh[i].sh_offset, sh[i].sh_size,
 261                                 align, MAP_HIGH);
 262                 if (!addr) {
 263                     error("Failed to map symbol section\n");
 264                     return NULL;
 265                 }
 266                 sh[i].sh_addr = addr;
 267             }
 268         }
 269     } else if (mbh_len && (mbh->flags & MULTIBOOT_AOUT_KLUDGE)) {
 270         /*
 271          * a.out kludge thing...
 272          */
 273         char *data_ptr;
 274         addr_t data_len, bss_len;
 275         addr_t bss_addr;
 276
 277         regs.eip = mbh->entry_addr;
 278
 279         data_ptr = (char *)mbh - (mbh->header_addr - mbh->load_addr);
 280
 281         if (mbh->load_end_addr)
 282             data_len = mbh->load_end_addr - mbh->load_addr;
 283         else
 284             data_len = len - mbh_offset + (mbh->header_addr - mbh->load_addr);
 285
 286         bss_addr = mbh->load_addr + data_len;
 287
 288         if (mbh->bss_end_addr)
 289             bss_len = mbh->bss_end_addr - mbh->load_end_addr;
 290         else
 291             bss_len = 0;
 292
 293         if (syslinux_memmap_type(amap, mbh->load_addr, data_len + bss_len)
 294             != SMT_FREE) {
 295             printf("Memory segment at 0x%08x (len 0x%08x) is unavailable\n",
 296                    mbh->load_addr, data_len + bss_len);
 297             return NULL;                /* Memory region unavailable */
 298         }
 299         if (syslinux_add_memmap(&amap, mbh->load_addr,
 300                                 data_len + bss_len, SMT_ALLOC)) {
 301             error("Failed to claim a.out address space!\n");
 302             return NULL;
 303         }
 304         if (data_len)
 305             if (syslinux_add_movelist(&ml, mbh->load_addr, (addr_t) data_ptr,
 306                                       data_len)) {
 307                 error("Failed to map a.out data\n");
 308                 return NULL;
 309             }
 310         if (bss_len)
 311             if (syslinux_add_memmap
 312                 (&mmap, bss_addr, bss_len, SMT_ZERO)) {
 313                 error("Failed to map a.out bss\n");
 314                 return NULL;
 315             }
 316         if (bss_addr + bss_len > mboot_high_water_mark)
 317             mboot_high_water_mark = bss_addr + bss_len;
 318     } else {
 319         error
 320             ("Invalid Multiboot image: neither ELF header nor a.out kludge found\n");
 321         return NULL;
 322     }
 323
 324     return mbh;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Set up a stack.  This isn't actually required by the spec, but it seems
 329  * like a prudent thing to do.  Also, put enough zeros at the top of the
 330  * stack that something that looks for an ELF invocation record will know
 331  * there isn't one.
 332  */
 333 static void mboot_map_stack(void)
 334 {
 335     addr_t start, len;
 336
 337     if (syslinux_memmap_largest(amap, SMT_FREE, &start, &len) || len < 64)
 338         return;                 /* Not much we can do, here... */
 339
 340     regs.esp = (start + len - 32) & ~15;
 341     dprintf("Mapping stack at 0x%08x\n", regs.esp);
 342     syslinux_add_memmap(&mmap, regs.esp, 32, SMT_ZERO);
 343 }
 344
 345 void mboot_run(int bootflags)
 346 {
 347     mboot_map_stack();
 348
 349     dprintf("Running, eip = 0x%08x, ebx = 0x%08x\n", regs.eip, regs.ebx);
 350
 351     regs.eax = MULTIBOOT_VALID;
 352     syslinux_shuffle_boot_pm(ml, mmap, bootflags, &regs);
 353 }