source: trunk/kernel/libk/elf.c @ 421

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First implementation of fork/exec.

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Line 
1/*
2 * elf.c - elf parser: find and map process CODE and DATA segments
3 *
4 * Authors   Alain Greiner    (2016)
5 *
6 * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites
7 *
8 * This file is part of ALMOS-MKH.
9 *
10 * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it
11 * under the terms of the GNU General Public License as published by
12 * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License.
13 *
14 * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but
15 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17 * General Public License for more details.
18 *
19 * You should have received a copy of the GNU General Public License
20 * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation,
21 * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22 */
23
24#include <kernel_config.h>
25#include <hal_types.h>
26#include <hal_special.h>
27#include <hal_uspace.h>
28#include <printk.h>
29#include <process.h>
30#include <thread.h>
31#include <mapper.h>
32#include <vseg.h>
33#include <kmem.h>
34#include <vfs.h>
35#include <elf.h>
36#include <syscalls.h>
37
38///////////////////////////////////////////////////////////////////
39// This static function checks the .elf header.
40// - return true if legal header.
41// - return false with an error message if illegal header.
42///////////////////////////////////////////////////////////////////
43static bool_t elf_isValidHeader(Elf_Ehdr *header)
44{
45        if((header->e_ident[EI_CLASS] == ELFCLASS)
46           && (header->e_ident[EI_DATA] == ELFDATA2LSB)
47           && (header->e_ident[EI_VERSION] == EV_CURRENT)
48/*
49           && (header->e_ident[EI_OSABI] == ELFOSABI_NONE)
50*/
51           && ((header->e_machine == EM_MIPS) ||
52               (header->e_machine == EM_MIPS_RS3_LE) ||
53               (header->e_machine == EM_X86_64))
54           && (header->e_type == ET_EXEC))
55                return true;
56
57        if( header->e_ident[EI_CLASS] != ELFCLASS )
58                printk("\n[ERROR] in %s : Elf is not 32/64-Binary\n", __FUNCTION__ );
59
60        if( header->e_ident[EI_DATA] != ELFDATA2LSB )
61                printk("\n[ERROR] in %s : Elf is not 2's complement, little endian\n", __FUNCTION__ );
62
63        if( header->e_ident[EI_VERSION] != EV_CURRENT )
64                printk("\n[ERROR] in %s : Elf is not in Current Version\n", __FUNCTION__);
65/*
66        if( header->e_ident[EI_OSABI] != ELFOSABI_NONE )
67                printk("\n[ERROR] in %s : Unexpected Elf ABI, need UNIX System V ABI\n", __FUNCTION__ );
68*/
69        if( (header->e_machine != EM_MIPS) &&
70            (header->e_machine != EM_MIPS_RS3_LE) &&
71            (header->e_machine != EM_X86_64) )
72                printk("\n[ERROR] in %s : unexpected core / accept only MIPS or x86_64\n", __FUNCTION__ );
73
74        if( header->e_type != ET_EXEC )
75                printk("\n[ERROR] in %s : Elf is not executable binary\n", __FUNCTION__ );
76
77        return false;
78}
79
80///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
81// This function loads the .elf header in the buffer allocated by the caller.
82///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
83// @ file   : extended pointer on the remote file descriptor.
84// @ buffer : pointer on buffer allocated by the caller.
85// @ size   : number of bytes to read.
86///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
87static error_t elf_header_load( xptr_t   file_xp,
88                                void   * buffer,
89                                uint32_t size )
90{
91        error_t   error;
92        xptr_t    buf_xp;
93
94        buf_xp = XPTR( local_cxy , buffer );
95
96        // load .elf header
97        error = vfs_kernel_move( true,     // to_buffer
98                                 file_xp,
99                                 buf_xp,
100                                 size );
101
102        if( error )
103        {
104                printk("\n[ERROR] in %s : cannot read ELF header size : %d\n",
105               __FUNCTION__ , size );
106                return -1;
107        }
108
109        Elf_Ehdr * header = (Elf_Ehdr *)buffer;
110
111        if( (header->e_ident[EI_MAG0] != ELFMAG0) ||
112            (header->e_ident[EI_MAG1] != ELFMAG1) ||
113            (header->e_ident[EI_MAG2] != ELFMAG2) ||
114            (header->e_ident[EI_MAG3] != ELFMAG3) )
115        {
116                printk("\n[ERROR] in %s : file not in ELF format\n", __FUNCTION__ );
117                return -1;
118        }
119
120        if( !(elf_isValidHeader( header ) ) )
121        {
122                printk("\n[ERROR] in %s : not supported Elf\n", __FUNCTION__ );
123                return -1;
124        }
125        return 0;
126
127} // end elf_header_load()
128
129///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
130// This function registers in the process VMM the CODE and DATA segments.
131///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
132// @ file      : extended pointer on the remote file descriptor.
133// @ segs_base : local pointer on buffer containing the segments descriptors array
134// @ segs_nr   : number of segments in segment descriptors array.
135// @ process   : local pointer on process descriptor.
136///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
137static error_t elf_segments_register( xptr_t       file_xp,
138                                      void       * segs_base,
139                                      uint32_t     nb_segs,
140                                      process_t  * process )
141{
142        uint32_t     index;
143        intptr_t     file_size;
144        intptr_t     mem_size;
145        intptr_t     file_offset;
146        intptr_t     vbase;
147        uint32_t     type;
148        uint32_t     flags;
149        vseg_t     * vseg;
150
151        Elf_Phdr * seg_ptr = (Elf_Phdr *)segs_base;
152
153        // loop on segments
154        for( index = 0 ; index < nb_segs ; index++ , seg_ptr++ )
155        {
156                if( seg_ptr->p_type != PT_LOAD)
157                        continue;
158
159                // get segment attributes
160                vbase       = seg_ptr->p_vaddr;     // vseg base vaddr
161                mem_size    = seg_ptr->p_memsz;     // actual vseg size
162                file_offset = seg_ptr->p_offset;    // vseg offset in .elf file
163                file_size   = seg_ptr->p_filesz;    // vseg size in .elf file
164                flags       = seg_ptr->p_flags;
165
166                if( flags & PF_X ) // found CODE segment
167                {
168                        type                       = VSEG_TYPE_CODE;
169                        process->vmm.code_vpn_base = vbase >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT;
170                }
171                else               // found DATA segment
172                {
173                        type                       = VSEG_TYPE_DATA;
174                        process->vmm.data_vpn_base = vbase >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT;
175                }
176
177        // get .elf file descriptor cluster and local pointer
178        cxy_t        file_cxy = GET_CXY( file_xp );
179        vfs_file_t * file_ptr = (vfs_file_t *)GET_PTR( file_xp );
180
181        // get local pointer on .elf file mapper
182        mapper_t * mapper_ptr = (mapper_t *)hal_remote_lpt( XPTR( file_cxy , 
183                                                                  &file_ptr->mapper ) );
184                // register vseg in VMM
185                vseg = (vseg_t *)vmm_create_vseg( process,
186                                          type,
187                                                  vbase,
188                                                  mem_size,
189                                          file_offset,
190                                          file_size,
191                                          XPTR( file_cxy , mapper_ptr ),
192                                                  local_cxy ); 
193                if( vseg == NULL )
194                {
195                        printk("\n[ERROR] in %s : cannot map segment / base = %x / size = %x\n",
196                               __FUNCTION__ , vbase , mem_size );
197                        return -1;
198                }
199
200        // update reference counter in file descriptor
201                vfs_file_count_up( file_xp );
202
203                elf_dmsg("\n[DBG] %s : found %s vseg / base = %x / size = %x\n"
204                 "       file_size = %x / file_offset = %x / mapper_xp = %l\n",
205            __FUNCTION__ , vseg_type_str(vseg->type) , vseg->min , vseg->max - vseg->min ,
206        vseg->file_size , vseg->file_offset , vseg->mapper_xp );
207        }
208
209        return 0;
210
211} // end elf_segments_register()
212
213///////////////////////////////////////////////
214error_t elf_load_process( char      * pathname,
215                          process_t * process)
216{
217        kmem_req_t   req;              // kmem request for program header
218        Elf_Ehdr     header;           // local buffer for .elf header
219        void       * segs_base;        // pointer on buffer for segment descriptors array
220        uint32_t     segs_size;        // size of buffer for segment descriptors array
221        xptr_t       file_xp;          // extended pointer on created file descriptor
222        uint32_t     file_id;          // file descriptor index (unused)
223        error_t      error;
224
225    elf_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] enter for <%s>\n",
226    __FUNCTION__ , local_cxy , CURRENT_THREAD->core->lid , pathname );
227
228    // avoid GCC warning
229        file_xp = XPTR_NULL; 
230        file_id = -1;
231
232        // open file
233        error = vfs_open( process,
234                          pathname,
235                          O_RDONLY,
236                          0,
237                          &file_xp,
238                          &file_id );
239        if( error )
240        {
241                printk("\n[ERROR] in %s : failed to open file %s\n", __FUNCTION__ , pathname );
242                return -1;
243        }
244
245    elf_dmsg("\n[DBG] %s : open file <%s>\n", __FUNCTION__ , pathname );
246
247        // load header in local buffer
248        error = elf_header_load( file_xp ,
249                                 &header,
250                                 sizeof(Elf_Ehdr) );
251        if( error )
252        {
253                printk("\n[ERROR] in %s : cannot get header file %s\n", __FUNCTION__ , pathname );
254                vfs_close( file_xp , file_id );
255                return -1;
256        }
257
258        elf_dmsg("\n[DBG] %s : loaded elf header for %s\n", __FUNCTION__ , pathname );
259
260        if( header.e_phnum == 0 )
261        {
262                printk("\n[ERROR] in %s : no segments found\n", __FUNCTION__ );
263                vfs_close( file_xp , file_id );
264                return -1;
265        }
266
267        // compute buffer size for segment descriptors array
268        segs_size = sizeof(Elf_Phdr) * header.e_phnum;
269
270        // allocate memory for segment descriptors array
271        req.type  = KMEM_GENERIC;
272        req.size  = segs_size;
273        req.flags = AF_KERNEL;
274        segs_base = kmem_alloc( &req );
275
276        if( segs_base == NULL )
277        {
278                printk("\n[ERROR] in %s : no memory for segment descriptors\n", __FUNCTION__ );
279                vfs_close( file_xp , file_id );
280                return -1;
281        }
282
283        // set seek pointer in file descriptor to access segment descriptors array
284        error = vfs_lseek( file_xp , header.e_phoff, SEEK_SET , NULL );
285
286        if( error )
287        {
288                printk("\n[ERROR] in %s : cannot seek for descriptors array\n", __FUNCTION__ );
289                vfs_close( file_xp , file_id );
290                req.ptr = segs_base;
291                kmem_free( &req );
292                return -1;
293        }
294
295        elf_dmsg("\n[DBG] %s : segments array allocated for %s\n", __FUNCTION__ , pathname );
296
297        // load seg descriptors array to local buffer
298        error = vfs_kernel_move( true,                  // to_buffer
299                                 file_xp,
300                                 XPTR( local_cxy , segs_base ),
301                                 segs_size );
302
303        if( error )
304        {
305                printk("\n[ERROR] in %s : cannot read segments descriptors\n", __FUNCTION__ );
306                vfs_close( file_xp , file_id );
307                req.ptr = segs_base;
308                kmem_free( &req );
309                return -1;
310        }
311
312        elf_dmsg("\n[DBG] %s loaded segments descriptors for %s \n", __FUNCTION__ , pathname );
313
314        // register loadable segments in process VMM
315        error = elf_segments_register( file_xp,
316                                       segs_base,
317                                       header.e_phnum,
318                                       process );
319        if( error )
320        {
321                vfs_close( file_xp , file_id );
322                req.ptr = segs_base;
323                kmem_free( &req );
324                return -1;
325        }
326
327        // register process entry point in VMM
328        process->vmm.entry_point = (intptr_t)header.e_entry;
329
330        // register extended pointer on .elf file descriptor
331        process->vfs_bin_xp = file_xp;
332
333        // release allocated memory for program header
334        req.ptr = segs_base;
335        kmem_free(&req);
336
337    elf_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] exit for <%s> / entry_point = %x\n",
338    __FUNCTION__ , local_cxy , CURRENT_THREAD->core->lid , pathname , header.e_entry );
339
340        return 0;
341
342}  // end elf_load_process()
343
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.