]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/lld/ELF/AArch64ErrataFix.cpp
Merge ^/vendor/lld/dist up to its last change, and resolve conflicts.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / lld / ELF / AArch64ErrataFix.cpp
1 //===- AArch64ErrataFix.cpp -----------------------------------------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 // This file implements Section Patching for the purpose of working around
9 // the AArch64 Cortex-53 errata 843419 that affects r0p0, r0p1, r0p2 and r0p4
10 // versions of the core.
11 //
12 // The general principle is that an erratum sequence of one or
13 // more instructions is detected in the instruction stream, one of the
14 // instructions in the sequence is replaced with a branch to a patch sequence
15 // of replacement instructions. At the end of the replacement sequence the
16 // patch branches back to the instruction stream.
17
18 // This technique is only suitable for fixing an erratum when:
19 // - There is a set of necessary conditions required to trigger the erratum that
20 // can be detected at static link time.
21 // - There is a set of replacement instructions that can be used to remove at
22 // least one of the necessary conditions that trigger the erratum.
23 // - We can overwrite an instruction in the erratum sequence with a branch to
24 // the replacement sequence.
25 // - We can place the replacement sequence within range of the branch.
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
27
28 #include "AArch64ErrataFix.h"
29 #include "Config.h"
30 #include "LinkerScript.h"
31 #include "OutputSections.h"
32 #include "Relocations.h"
33 #include "Symbols.h"
34 #include "SyntheticSections.h"
35 #include "Target.h"
36 #include "lld/Common/Memory.h"
37 #include "lld/Common/Strings.h"
38 #include "llvm/Support/Endian.h"
39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
40 #include <algorithm>
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::ELF;
44 using namespace llvm::object;
45 using namespace llvm::support;
46 using namespace llvm::support::endian;
47
48 namespace lld {
49 namespace elf {
50
51 // Helper functions to identify instructions and conditions needed to trigger
52 // the Cortex-A53-843419 erratum.
53
54 // ADRP
55 // | 1 | immlo (2) | 1 | 0 0 0 0 | immhi (19) | Rd (5) |
56 static bool isADRP(uint32_t instr) {
57   return (instr & 0x9f000000) == 0x90000000;
58 }
59
60 // Load and store bit patterns from ARMv8-A ARM ARM.
61 // Instructions appear in order of appearance starting from table in
62 // C4.1.3 Loads and Stores.
63
64 // All loads and stores have 1 (at bit postion 27), (0 at bit position 25).
65 // | op0 x op1 (2) | 1 op2 0 op3 (2) | x | op4 (5) | xxxx | op5 (2) | x (10) |
66 static bool isLoadStoreClass(uint32_t instr) {
67   return (instr & 0x0a000000) == 0x08000000;
68 }
69
70 // LDN/STN multiple no offset
71 // | 0 Q 00 | 1100 | 0 L 00 | 0000 | opcode (4) | size (2) | Rn (5) | Rt (5) |
72 // LDN/STN multiple post-indexed
73 // | 0 Q 00 | 1100 | 1 L 0 | Rm (5)| opcode (4) | size (2) | Rn (5) | Rt (5) |
74 // L == 0 for stores.
75
76 // Utility routine to decode opcode field of LDN/STN multiple structure
77 // instructions to find the ST1 instructions.
78 // opcode == 0010 ST1 4 registers.
79 // opcode == 0110 ST1 3 registers.
80 // opcode == 0111 ST1 1 register.
81 // opcode == 1010 ST1 2 registers.
82 static bool isST1MultipleOpcode(uint32_t instr) {
83   return (instr & 0x0000f000) == 0x00002000 ||
84          (instr & 0x0000f000) == 0x00006000 ||
85          (instr & 0x0000f000) == 0x00007000 ||
86          (instr & 0x0000f000) == 0x0000a000;
87 }
88
89 static bool isST1Multiple(uint32_t instr) {
90   return (instr & 0xbfff0000) == 0x0c000000 && isST1MultipleOpcode(instr);
91 }
92
93 // Writes to Rn (writeback).
94 static bool isST1MultiplePost(uint32_t instr) {
95   return (instr & 0xbfe00000) == 0x0c800000 && isST1MultipleOpcode(instr);
96 }
97
98 // LDN/STN single no offset
99 // | 0 Q 00 | 1101 | 0 L R 0 | 0000 | opc (3) S | size (2) | Rn (5) | Rt (5)|
100 // LDN/STN single post-indexed
101 // | 0 Q 00 | 1101 | 1 L R | Rm (5) | opc (3) S | size (2) | Rn (5) | Rt (5)|
102 // L == 0 for stores
103
104 // Utility routine to decode opcode field of LDN/STN single structure
105 // instructions to find the ST1 instructions.
106 // R == 0 for ST1 and ST3, R == 1 for ST2 and ST4.
107 // opcode == 000 ST1 8-bit.
108 // opcode == 010 ST1 16-bit.
109 // opcode == 100 ST1 32 or 64-bit (Size determines which).
110 static bool isST1SingleOpcode(uint32_t instr) {
111   return (instr & 0x0040e000) == 0x00000000 ||
112          (instr & 0x0040e000) == 0x00004000 ||
113          (instr & 0x0040e000) == 0x00008000;
114 }
115
116 static bool isST1Single(uint32_t instr) {
117   return (instr & 0xbfff0000) == 0x0d000000 && isST1SingleOpcode(instr);
118 }
119
120 // Writes to Rn (writeback).
121 static bool isST1SinglePost(uint32_t instr) {
122   return (instr & 0xbfe00000) == 0x0d800000 && isST1SingleOpcode(instr);
123 }
124
125 static bool isST1(uint32_t instr) {
126   return isST1Multiple(instr) || isST1MultiplePost(instr) ||
127          isST1Single(instr) || isST1SinglePost(instr);
128 }
129
130 // Load/store exclusive
131 // | size (2) 00 | 1000 | o2 L o1 | Rs (5) | o0 | Rt2 (5) | Rn (5) | Rt (5) |
132 // L == 0 for Stores.
133 static bool isLoadStoreExclusive(uint32_t instr) {
134   return (instr & 0x3f000000) == 0x08000000;
135 }
136
137 static bool isLoadExclusive(uint32_t instr) {
138   return (instr & 0x3f400000) == 0x08400000;
139 }
140
141 // Load register literal
142 // | opc (2) 01 | 1 V 00 | imm19 | Rt (5) |
143 static bool isLoadLiteral(uint32_t instr) {
144   return (instr & 0x3b000000) == 0x18000000;
145 }
146
147 // Load/store no-allocate pair
148 // (offset)
149 // | opc (2) 10 | 1 V 00 | 0 L | imm7 | Rt2 (5) | Rn (5) | Rt (5) |
150 // L == 0 for stores.
151 // Never writes to register
152 static bool isSTNP(uint32_t instr) {
153   return (instr & 0x3bc00000) == 0x28000000;
154 }
155
156 // Load/store register pair
157 // (post-indexed)
158 // | opc (2) 10 | 1 V 00 | 1 L | imm7 | Rt2 (5) | Rn (5) | Rt (5) |
159 // L == 0 for stores, V == 0 for Scalar, V == 1 for Simd/FP
160 // Writes to Rn.
161 static bool isSTPPost(uint32_t instr) {
162   return (instr & 0x3bc00000) == 0x28800000;
163 }
164
165 // (offset)
166 // | opc (2) 10 | 1 V 01 | 0 L | imm7 | Rt2 (5) | Rn (5) | Rt (5) |
167 static bool isSTPOffset(uint32_t instr) {
168   return (instr & 0x3bc00000) == 0x29000000;
169 }
170
171 // (pre-index)
172 // | opc (2) 10 | 1 V 01 | 1 L | imm7 | Rt2 (5) | Rn (5) | Rt (5) |
173 // Writes to Rn.
174 static bool isSTPPre(uint32_t instr) {
175   return (instr & 0x3bc00000) == 0x29800000;
176 }
177
178 static bool isSTP(uint32_t instr) {
179   return isSTPPost(instr) || isSTPOffset(instr) || isSTPPre(instr);
180 }
181
182 // Load/store register (unscaled immediate)
183 // | size (2) 11 | 1 V 00 | opc (2) 0 | imm9 | 00 | Rn (5) | Rt (5) |
184 // V == 0 for Scalar, V == 1 for Simd/FP.
185 static bool isLoadStoreUnscaled(uint32_t instr) {
186   return (instr & 0x3b000c00) == 0x38000000;
187 }
188
189 // Load/store register (immediate post-indexed)
190 // | size (2) 11 | 1 V 00 | opc (2) 0 | imm9 | 01 | Rn (5) | Rt (5) |
191 static bool isLoadStoreImmediatePost(uint32_t instr) {
192   return (instr & 0x3b200c00) == 0x38000400;
193 }
194
195 // Load/store register (unprivileged)
196 // | size (2) 11 | 1 V 00 | opc (2) 0 | imm9 | 10 | Rn (5) | Rt (5) |
197 static bool isLoadStoreUnpriv(uint32_t instr) {
198   return (instr & 0x3b200c00) == 0x38000800;
199 }
200
201 // Load/store register (immediate pre-indexed)
202 // | size (2) 11 | 1 V 00 | opc (2) 0 | imm9 | 11 | Rn (5) | Rt (5) |
203 static bool isLoadStoreImmediatePre(uint32_t instr) {
204   return (instr & 0x3b200c00) == 0x38000c00;
205 }
206
207 // Load/store register (register offset)
208 // | size (2) 11 | 1 V 00 | opc (2) 1 | Rm (5) | option (3) S | 10 | Rn | Rt |
209 static bool isLoadStoreRegisterOff(uint32_t instr) {
210   return (instr & 0x3b200c00) == 0x38200800;
211 }
212
213 // Load/store register (unsigned immediate)
214 // | size (2) 11 | 1 V 01 | opc (2) | imm12 | Rn (5) | Rt (5) |
215 static bool isLoadStoreRegisterUnsigned(uint32_t instr) {
216   return (instr & 0x3b000000) == 0x39000000;
217 }
218
219 // Rt is always in bit position 0 - 4.
220 static uint32_t getRt(uint32_t instr) { return (instr & 0x1f); }
221
222 // Rn is always in bit position 5 - 9.
223 static uint32_t getRn(uint32_t instr) { return (instr >> 5) & 0x1f; }
224
225 // C4.1.2 Branches, Exception Generating and System instructions
226 // | op0 (3) 1 | 01 op1 (4) | x (22) |
227 // op0 == 010 101 op1 == 0xxx Conditional Branch.
228 // op0 == 110 101 op1 == 1xxx Unconditional Branch Register.
229 // op0 == x00 101 op1 == xxxx Unconditional Branch immediate.
230 // op0 == x01 101 op1 == 0xxx Compare and branch immediate.
231 // op0 == x01 101 op1 == 1xxx Test and branch immediate.
232 static bool isBranch(uint32_t instr) {
233   return ((instr & 0xfe000000) == 0xd6000000) || // Cond branch.
234          ((instr & 0xfe000000) == 0x54000000) || // Uncond branch reg.
235          ((instr & 0x7c000000) == 0x14000000) || // Uncond branch imm.
236          ((instr & 0x7c000000) == 0x34000000);   // Compare and test branch.
237 }
238
239 static bool isV8SingleRegisterNonStructureLoadStore(uint32_t instr) {
240   return isLoadStoreUnscaled(instr) || isLoadStoreImmediatePost(instr) ||
241          isLoadStoreUnpriv(instr) || isLoadStoreImmediatePre(instr) ||
242          isLoadStoreRegisterOff(instr) || isLoadStoreRegisterUnsigned(instr);
243 }
244
245 // Note that this function refers to v8.0 only and does not include the
246 // additional load and store instructions added for in later revisions of
247 // the architecture such as the Atomic memory operations introduced
248 // in v8.1.
249 static bool isV8NonStructureLoad(uint32_t instr) {
250   if (isLoadExclusive(instr))
251     return true;
252   if (isLoadLiteral(instr))
253     return true;
254   else if (isV8SingleRegisterNonStructureLoadStore(instr)) {
255     // For Load and Store single register, Loads are derived from a
256     // combination of the Size, V and Opc fields.
257     uint32_t size = (instr >> 30) & 0xff;
258     uint32_t v = (instr >> 26) & 0x1;
259     uint32_t opc = (instr >> 22) & 0x3;
260     // For the load and store instructions that we are decoding.
261     // Opc == 0 are all stores.
262     // Opc == 1 with a couple of exceptions are loads. The exceptions are:
263     // Size == 00 (0), V == 1, Opc == 10 (2) which is a store and
264     // Size == 11 (3), V == 0, Opc == 10 (2) which is a prefetch.
265     return opc != 0 && !(size == 0 && v == 1 && opc == 2) &&
266            !(size == 3 && v == 0 && opc == 2);
267   }
268   return false;
269 }
270
271 // The following decode instructions are only complete up to the instructions
272 // needed for errata 843419.
273
274 // Instruction with writeback updates the index register after the load/store.
275 static bool hasWriteback(uint32_t instr) {
276   return isLoadStoreImmediatePre(instr) || isLoadStoreImmediatePost(instr) ||
277          isSTPPre(instr) || isSTPPost(instr) || isST1SinglePost(instr) ||
278          isST1MultiplePost(instr);
279 }
280
281 // For the load and store class of instructions, a load can write to the
282 // destination register, a load and a store can write to the base register when
283 // the instruction has writeback.
284 static bool doesLoadStoreWriteToReg(uint32_t instr, uint32_t reg) {
285   return (isV8NonStructureLoad(instr) && getRt(instr) == reg) ||
286          (hasWriteback(instr) && getRn(instr) == reg);
287 }
288
289 // Scanner for Cortex-A53 errata 843419
290 // Full details are available in the Cortex A53 MPCore revision 0 Software
291 // Developers Errata Notice (ARM-EPM-048406).
292 //
293 // The instruction sequence that triggers the erratum is common in compiled
294 // AArch64 code, however it is sensitive to the offset of the sequence within
295 // a 4k page. This means that by scanning and fixing the patch after we have
296 // assigned addresses we only need to disassemble and fix instances of the
297 // sequence in the range of affected offsets.
298 //
299 // In summary the erratum conditions are a series of 4 instructions:
300 // 1.) An ADRP instruction that writes to register Rn with low 12 bits of
301 //     address of instruction either 0xff8 or 0xffc.
302 // 2.) A load or store instruction that can be:
303 // - A single register load or store, of either integer or vector registers.
304 // - An STP or STNP, of either integer or vector registers.
305 // - An Advanced SIMD ST1 store instruction.
306 // - Must not write to Rn, but may optionally read from it.
307 // 3.) An optional instruction that is not a branch and does not write to Rn.
308 // 4.) A load or store from the  Load/store register (unsigned immediate) class
309 //     that uses Rn as the base address register.
310 //
311 // Note that we do not attempt to scan for Sequence 2 as described in the
312 // Software Developers Errata Notice as this has been assessed to be extremely
313 // unlikely to occur in compiled code. This matches gold and ld.bfd behavior.
314
315 // Return true if the Instruction sequence Adrp, Instr2, and Instr4 match
316 // the erratum sequence. The Adrp, Instr2 and Instr4 correspond to 1.), 2.),
317 // and 4.) in the Scanner for Cortex-A53 errata comment above.
318 static bool is843419ErratumSequence(uint32_t instr1, uint32_t instr2,
319                                     uint32_t instr4) {
320   if (!isADRP(instr1))
321     return false;
322
323   uint32_t rn = getRt(instr1);
324   return isLoadStoreClass(instr2) &&
325          (isLoadStoreExclusive(instr2) || isLoadLiteral(instr2) ||
326           isV8SingleRegisterNonStructureLoadStore(instr2) || isSTP(instr2) ||
327           isSTNP(instr2) || isST1(instr2)) &&
328          !doesLoadStoreWriteToReg(instr2, rn) &&
329          isLoadStoreRegisterUnsigned(instr4) && getRn(instr4) == rn;
330 }
331
332 // Scan the instruction sequence starting at Offset Off from the base of
333 // InputSection isec. We update Off in this function rather than in the caller
334 // as we can skip ahead much further into the section when we know how many
335 // instructions we've scanned.
336 // Return the offset of the load or store instruction in isec that we want to
337 // patch or 0 if no patch required.
338 static uint64_t scanCortexA53Errata843419(InputSection *isec, uint64_t &off,
339                                           uint64_t limit) {
340   uint64_t isecAddr = isec->getVA(0);
341
342   // Advance Off so that (isecAddr + Off) modulo 0x1000 is at least 0xff8.
343   uint64_t initialPageOff = (isecAddr + off) & 0xfff;
344   if (initialPageOff < 0xff8)
345     off += 0xff8 - initialPageOff;
346
347   bool optionalAllowed = limit - off > 12;
348   if (off >= limit || limit - off < 12) {
349     // Need at least 3 4-byte sized instructions to trigger erratum.
350     off = limit;
351     return 0;
352   }
353
354   uint64_t patchOff = 0;
355   const uint8_t *buf = isec->data().begin();
356   const ulittle32_t *instBuf = reinterpret_cast<const ulittle32_t *>(buf + off);
357   uint32_t instr1 = *instBuf++;
358   uint32_t instr2 = *instBuf++;
359   uint32_t instr3 = *instBuf++;
360   if (is843419ErratumSequence(instr1, instr2, instr3)) {
361     patchOff = off + 8;
362   } else if (optionalAllowed && !isBranch(instr3)) {
363     uint32_t instr4 = *instBuf++;
364     if (is843419ErratumSequence(instr1, instr2, instr4))
365       patchOff = off + 12;
366   }
367   if (((isecAddr + off) & 0xfff) == 0xff8)
368     off += 4;
369   else
370     off += 0xffc;
371   return patchOff;
372 }
373
374 class Patch843419Section : public SyntheticSection {
375 public:
376   Patch843419Section(InputSection *p, uint64_t off);
377
378   void writeTo(uint8_t *buf) override;
379
380   size_t getSize() const override { return 8; }
381
382   uint64_t getLDSTAddr() const;
383
384   // The Section we are patching.
385   const InputSection *patchee;
386   // The offset of the instruction in the patchee section we are patching.
387   uint64_t patcheeOffset;
388   // A label for the start of the Patch that we can use as a relocation target.
389   Symbol *patchSym;
390 };
391
392 Patch843419Section::Patch843419Section(InputSection *p, uint64_t off)
393     : SyntheticSection(SHF_ALLOC | SHF_EXECINSTR, SHT_PROGBITS, 4,
394                        ".text.patch"),
395       patchee(p), patcheeOffset(off) {
396   this->parent = p->getParent();
397   patchSym = addSyntheticLocal(
398       saver.save("__CortexA53843419_" + utohexstr(getLDSTAddr())), STT_FUNC, 0,
399       getSize(), *this);
400   addSyntheticLocal(saver.save("$x"), STT_NOTYPE, 0, 0, *this);
401 }
402
403 uint64_t Patch843419Section::getLDSTAddr() const {
404   return patchee->getVA(patcheeOffset);
405 }
406
407 void Patch843419Section::writeTo(uint8_t *buf) {
408   // Copy the instruction that we will be replacing with a branch in the
409   // patchee Section.
410   write32le(buf, read32le(patchee->data().begin() + patcheeOffset));
411
412   // Apply any relocation transferred from the original patchee section.
413   // For a SyntheticSection Buf already has outSecOff added, but relocateAlloc
414   // also adds outSecOff so we need to subtract to avoid double counting.
415   this->relocateAlloc(buf - outSecOff, buf - outSecOff + getSize());
416
417   // Return address is the next instruction after the one we have just copied.
418   uint64_t s = getLDSTAddr() + 4;
419   uint64_t p = patchSym->getVA() + 4;
420   target->relocateOne(buf + 4, R_AARCH64_JUMP26, s - p);
421 }
422
423 void AArch64Err843419Patcher::init() {
424   // The AArch64 ABI permits data in executable sections. We must avoid scanning
425   // this data as if it were instructions to avoid false matches. We use the
426   // mapping symbols in the InputObjects to identify this data, caching the
427   // results in sectionMap so we don't have to recalculate it each pass.
428
429   // The ABI Section 4.5.4 Mapping symbols; defines local symbols that describe
430   // half open intervals [Symbol Value, Next Symbol Value) of code and data
431   // within sections. If there is no next symbol then the half open interval is
432   // [Symbol Value, End of section). The type, code or data, is determined by
433   // the mapping symbol name, $x for code, $d for data.
434   auto isCodeMapSymbol = [](const Symbol *b) {
435     return b->getName() == "$x" || b->getName().startswith("$x.");
436   };
437   auto isDataMapSymbol = [](const Symbol *b) {
438     return b->getName() == "$d" || b->getName().startswith("$d.");
439   };
440
441   // Collect mapping symbols for every executable InputSection.
442   for (InputFile *file : objectFiles) {
443     auto *f = cast<ObjFile<ELF64LE>>(file);
444     for (Symbol *b : f->getLocalSymbols()) {
445       auto *def = dyn_cast<Defined>(b);
446       if (!def)
447         continue;
448       if (!isCodeMapSymbol(def) && !isDataMapSymbol(def))
449         continue;
450       if (auto *sec = dyn_cast_or_null<InputSection>(def->section))
451         if (sec->flags & SHF_EXECINSTR)
452           sectionMap[sec].push_back(def);
453     }
454   }
455   // For each InputSection make sure the mapping symbols are in sorted in
456   // ascending order and free from consecutive runs of mapping symbols with
457   // the same type. For example we must remove the redundant $d.1 from $x.0
458   // $d.0 $d.1 $x.1.
459   for (auto &kv : sectionMap) {
460     std::vector<const Defined *> &mapSyms = kv.second;
461     llvm::stable_sort(mapSyms, [](const Defined *a, const Defined *b) {
462       return a->value < b->value;
463     });
464     mapSyms.erase(
465         std::unique(mapSyms.begin(), mapSyms.end(),
466                     [=](const Defined *a, const Defined *b) {
467                       return isCodeMapSymbol(a) == isCodeMapSymbol(b);
468                     }),
469         mapSyms.end());
470     // Always start with a Code Mapping Symbol.
471     if (!mapSyms.empty() && !isCodeMapSymbol(mapSyms.front()))
472       mapSyms.erase(mapSyms.begin());
473   }
474   initialized = true;
475 }
476
477 // Insert the PatchSections we have created back into the
478 // InputSectionDescription. As inserting patches alters the addresses of
479 // InputSections that follow them, we try and place the patches after all the
480 // executable sections, although we may need to insert them earlier if the
481 // InputSectionDescription is larger than the maximum branch range.
482 void AArch64Err843419Patcher::insertPatches(
483     InputSectionDescription &isd, std::vector<Patch843419Section *> &patches) {
484   uint64_t isecLimit;
485   uint64_t prevIsecLimit = isd.sections.front()->outSecOff;
486   uint64_t patchUpperBound = prevIsecLimit + target->getThunkSectionSpacing();
487   uint64_t outSecAddr = isd.sections.front()->getParent()->addr;
488
489   // Set the outSecOff of patches to the place where we want to insert them.
490   // We use a similar strategy to Thunk placement. Place patches roughly
491   // every multiple of maximum branch range.
492   auto patchIt = patches.begin();
493   auto patchEnd = patches.end();
494   for (const InputSection *isec : isd.sections) {
495     isecLimit = isec->outSecOff + isec->getSize();
496     if (isecLimit > patchUpperBound) {
497       while (patchIt != patchEnd) {
498         if ((*patchIt)->getLDSTAddr() - outSecAddr >= prevIsecLimit)
499           break;
500         (*patchIt)->outSecOff = prevIsecLimit;
501         ++patchIt;
502       }
503       patchUpperBound = prevIsecLimit + target->getThunkSectionSpacing();
504     }
505     prevIsecLimit = isecLimit;
506   }
507   for (; patchIt != patchEnd; ++patchIt) {
508     (*patchIt)->outSecOff = isecLimit;
509   }
510
511   // Merge all patch sections. We use the outSecOff assigned above to
512   // determine the insertion point. This is ok as we only merge into an
513   // InputSectionDescription once per pass, and at the end of the pass
514   // assignAddresses() will recalculate all the outSecOff values.
515   std::vector<InputSection *> tmp;
516   tmp.reserve(isd.sections.size() + patches.size());
517   auto mergeCmp = [](const InputSection *a, const InputSection *b) {
518     if (a->outSecOff != b->outSecOff)
519       return a->outSecOff < b->outSecOff;
520     return isa<Patch843419Section>(a) && !isa<Patch843419Section>(b);
521   };
522   std::merge(isd.sections.begin(), isd.sections.end(), patches.begin(),
523              patches.end(), std::back_inserter(tmp), mergeCmp);
524   isd.sections = std::move(tmp);
525 }
526
527 // Given an erratum sequence that starts at address adrpAddr, with an
528 // instruction that we need to patch at patcheeOffset from the start of
529 // InputSection isec, create a Patch843419 Section and add it to the
530 // Patches that we need to insert.
531 static void implementPatch(uint64_t adrpAddr, uint64_t patcheeOffset,
532                            InputSection *isec,
533                            std::vector<Patch843419Section *> &patches) {
534   // There may be a relocation at the same offset that we are patching. There
535   // are four cases that we need to consider.
536   // Case 1: R_AARCH64_JUMP26 branch relocation. We have already patched this
537   // instance of the erratum on a previous patch and altered the relocation. We
538   // have nothing more to do.
539   // Case 2: A TLS Relaxation R_RELAX_TLS_IE_TO_LE. In this case the ADRP that
540   // we read will be transformed into a MOVZ later so we actually don't match
541   // the sequence and have nothing more to do.
542   // Case 3: A load/store register (unsigned immediate) class relocation. There
543   // are two of these R_AARCH_LD64_ABS_LO12_NC and R_AARCH_LD64_GOT_LO12_NC and
544   // they are both absolute. We need to add the same relocation to the patch,
545   // and replace the relocation with a R_AARCH_JUMP26 branch relocation.
546   // Case 4: No relocation. We must create a new R_AARCH64_JUMP26 branch
547   // relocation at the offset.
548   auto relIt = llvm::find_if(isec->relocations, [=](const Relocation &r) {
549     return r.offset == patcheeOffset;
550   });
551   if (relIt != isec->relocations.end() &&
552       (relIt->type == R_AARCH64_JUMP26 || relIt->expr == R_RELAX_TLS_IE_TO_LE))
553     return;
554
555   log("detected cortex-a53-843419 erratum sequence starting at " +
556       utohexstr(adrpAddr) + " in unpatched output.");
557
558   auto *ps = make<Patch843419Section>(isec, patcheeOffset);
559   patches.push_back(ps);
560
561   auto makeRelToPatch = [](uint64_t offset, Symbol *patchSym) {
562     return Relocation{R_PC, R_AARCH64_JUMP26, offset, 0, patchSym};
563   };
564
565   if (relIt != isec->relocations.end()) {
566     ps->relocations.push_back(
567         {relIt->expr, relIt->type, 0, relIt->addend, relIt->sym});
568     *relIt = makeRelToPatch(patcheeOffset, ps->patchSym);
569   } else
570     isec->relocations.push_back(makeRelToPatch(patcheeOffset, ps->patchSym));
571 }
572
573 // Scan all the instructions in InputSectionDescription, for each instance of
574 // the erratum sequence create a Patch843419Section. We return the list of
575 // Patch843419Sections that need to be applied to the InputSectionDescription.
576 std::vector<Patch843419Section *>
577 AArch64Err843419Patcher::patchInputSectionDescription(
578     InputSectionDescription &isd) {
579   std::vector<Patch843419Section *> patches;
580   for (InputSection *isec : isd.sections) {
581     //  LLD doesn't use the erratum sequence in SyntheticSections.
582     if (isa<SyntheticSection>(isec))
583       continue;
584     // Use sectionMap to make sure we only scan code and not inline data.
585     // We have already sorted MapSyms in ascending order and removed consecutive
586     // mapping symbols of the same type. Our range of executable instructions to
587     // scan is therefore [codeSym->value, dataSym->value) or [codeSym->value,
588     // section size).
589     std::vector<const Defined *> &mapSyms = sectionMap[isec];
590
591     auto codeSym = mapSyms.begin();
592     while (codeSym != mapSyms.end()) {
593       auto dataSym = std::next(codeSym);
594       uint64_t off = (*codeSym)->value;
595       uint64_t limit =
596           (dataSym == mapSyms.end()) ? isec->data().size() : (*dataSym)->value;
597
598       while (off < limit) {
599         uint64_t startAddr = isec->getVA(off);
600         if (uint64_t patcheeOffset =
601                 scanCortexA53Errata843419(isec, off, limit))
602           implementPatch(startAddr, patcheeOffset, isec, patches);
603       }
604       if (dataSym == mapSyms.end())
605         break;
606       codeSym = std::next(dataSym);
607     }
608   }
609   return patches;
610 }
611
612 // For each InputSectionDescription make one pass over the executable sections
613 // looking for the erratum sequence; creating a synthetic Patch843419Section
614 // for each instance found. We insert these synthetic patch sections after the
615 // executable code in each InputSectionDescription.
616 //
617 // PreConditions:
618 // The Output and Input Sections have had their final addresses assigned.
619 //
620 // PostConditions:
621 // Returns true if at least one patch was added. The addresses of the
622 // Ouptut and Input Sections may have been changed.
623 // Returns false if no patches were required and no changes were made.
624 bool AArch64Err843419Patcher::createFixes() {
625   if (!initialized)
626     init();
627
628   bool addressesChanged = false;
629   for (OutputSection *os : outputSections) {
630     if (!(os->flags & SHF_ALLOC) || !(os->flags & SHF_EXECINSTR))
631       continue;
632     for (BaseCommand *bc : os->sectionCommands)
633       if (auto *isd = dyn_cast<InputSectionDescription>(bc)) {
634         std::vector<Patch843419Section *> patches =
635             patchInputSectionDescription(*isd);
636         if (!patches.empty()) {
637           insertPatches(*isd, patches);
638           addressesChanged = true;
639         }
640       }
641   }
642   return addressesChanged;
643 }
644 } // namespace elf
645 } // namespace lld