GNU Linux-libre 4.19.286-gnu1
[releases.git] / arch / mips / kernel / relocate.c
1 /*
2  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
3  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
4  * for more details.
5  *
6  * Support for Kernel relocation at boot time
7  *
8  * Copyright (C) 2015, Imagination Technologies Ltd.
9  * Authors: Matt Redfearn (matt.redfearn@mips.com)
10  */
11 #include <asm/bootinfo.h>
12 #include <asm/cacheflush.h>
13 #include <asm/fw/fw.h>
14 #include <asm/sections.h>
15 #include <asm/setup.h>
16 #include <asm/timex.h>
17 #include <linux/elf.h>
18 #include <linux/kernel.h>
19 #include <linux/libfdt.h>
20 #include <linux/of_fdt.h>
21 #include <linux/sched/task.h>
22 #include <linux/start_kernel.h>
23 #include <linux/string.h>
24 #include <linux/printk.h>
25
26 #define RELOCATED(x) ((void *)((long)x + offset))
27
28 extern u32 _relocation_start[]; /* End kernel image / start relocation table */
29 extern u32 _relocation_end[];   /* End relocation table */
30
31 extern long __start___ex_table; /* Start exception table */
32 extern long __stop___ex_table;  /* End exception table */
33
34 extern void __weak plat_fdt_relocated(void *new_location);
35
36 /*
37  * This function may be defined for a platform to perform any post-relocation
38  * fixup necessary.
39  * Return non-zero to abort relocation
40  */
41 int __weak plat_post_relocation(long offset)
42 {
43         return 0;
44 }
45
46 static inline u32 __init get_synci_step(void)
47 {
48         u32 res;
49
50         __asm__("rdhwr  %0, $1" : "=r" (res));
51
52         return res;
53 }
54
55 static void __init sync_icache(void *kbase, unsigned long kernel_length)
56 {
57         void *kend = kbase + kernel_length;
58         u32 step = get_synci_step();
59
60         do {
61                 __asm__ __volatile__(
62                         "synci  0(%0)"
63                         : /* no output */
64                         : "r" (kbase));
65
66                 kbase += step;
67         } while (kbase < kend);
68
69         /* Completion barrier */
70         __sync();
71 }
72
73 static int __init apply_r_mips_64_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new, long offset)
74 {
75         *(u64 *)loc_new += offset;
76
77         return 0;
78 }
79
80 static int __init apply_r_mips_32_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new, long offset)
81 {
82         *loc_new += offset;
83
84         return 0;
85 }
86
87 static int __init apply_r_mips_26_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new, long offset)
88 {
89         unsigned long target_addr = (*loc_orig) & 0x03ffffff;
90
91         if (offset % 4) {
92                 pr_err("Dangerous R_MIPS_26 REL relocation\n");
93                 return -ENOEXEC;
94         }
95
96         /* Original target address */
97         target_addr <<= 2;
98         target_addr += (unsigned long)loc_orig & ~0x03ffffff;
99
100         /* Get the new target address */
101         target_addr += offset;
102
103         if ((target_addr & 0xf0000000) != ((unsigned long)loc_new & 0xf0000000)) {
104                 pr_err("R_MIPS_26 REL relocation overflow\n");
105                 return -ENOEXEC;
106         }
107
108         target_addr -= (unsigned long)loc_new & ~0x03ffffff;
109         target_addr >>= 2;
110
111         *loc_new = (*loc_new & ~0x03ffffff) | (target_addr & 0x03ffffff);
112
113         return 0;
114 }
115
116
117 static int __init apply_r_mips_hi16_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new, long offset)
118 {
119         unsigned long insn = *loc_orig;
120         unsigned long target = (insn & 0xffff) << 16; /* high 16bits of target */
121
122         target += offset;
123
124         *loc_new = (insn & ~0xffff) | ((target >> 16) & 0xffff);
125         return 0;
126 }
127
128 static int (*reloc_handlers_rel[]) (u32 *, u32 *, long) __initdata = {
129         [R_MIPS_64]             = apply_r_mips_64_rel,
130         [R_MIPS_32]             = apply_r_mips_32_rel,
131         [R_MIPS_26]             = apply_r_mips_26_rel,
132         [R_MIPS_HI16]           = apply_r_mips_hi16_rel,
133 };
134
135 int __init do_relocations(void *kbase_old, void *kbase_new, long offset)
136 {
137         u32 *r;
138         u32 *loc_orig;
139         u32 *loc_new;
140         int type;
141         int res;
142
143         for (r = _relocation_start; r < _relocation_end; r++) {
144                 /* Sentinel for last relocation */
145                 if (*r == 0)
146                         break;
147
148                 type = (*r >> 24) & 0xff;
149                 loc_orig = (void *)(kbase_old + ((*r & 0x00ffffff) << 2));
150                 loc_new = RELOCATED(loc_orig);
151
152                 if (reloc_handlers_rel[type] == NULL) {
153                         /* Unsupported relocation */
154                         pr_err("Unhandled relocation type %d at 0x%pK\n",
155                                type, loc_orig);
156                         return -ENOEXEC;
157                 }
158
159                 res = reloc_handlers_rel[type](loc_orig, loc_new, offset);
160                 if (res)
161                         return res;
162         }
163
164         return 0;
165 }
166
167 /*
168  * The exception table is filled in by the relocs tool after vmlinux is linked.
169  * It must be relocated separately since there will not be any relocation
170  * information for it filled in by the linker.
171  */
172 static int __init relocate_exception_table(long offset)
173 {
174         unsigned long *etable_start, *etable_end, *e;
175
176         etable_start = RELOCATED(&__start___ex_table);
177         etable_end = RELOCATED(&__stop___ex_table);
178
179         for (e = etable_start; e < etable_end; e++)
180                 *e += offset;
181
182         return 0;
183 }
184
185 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
186
187 static inline __init unsigned long rotate_xor(unsigned long hash,
188                                               const void *area, size_t size)
189 {
190         const typeof(hash) *ptr = PTR_ALIGN(area, sizeof(hash));
191         size_t diff, i;
192
193         diff = (void *)ptr - area;
194         if (unlikely(size < diff + sizeof(hash)))
195                 return hash;
196
197         size = ALIGN_DOWN(size - diff, sizeof(hash));
198
199         for (i = 0; i < size / sizeof(hash); i++) {
200                 /* Rotate by odd number of bits and XOR. */
201                 hash = (hash << ((sizeof(hash) * 8) - 7)) | (hash >> 7);
202                 hash ^= ptr[i];
203         }
204
205         return hash;
206 }
207
208 static inline __init unsigned long get_random_boot(void)
209 {
210         unsigned long entropy = random_get_entropy();
211         unsigned long hash = 0;
212
213         /* Attempt to create a simple but unpredictable starting entropy. */
214         hash = rotate_xor(hash, linux_banner, strlen(linux_banner));
215
216         /* Add in any runtime entropy we can get */
217         hash = rotate_xor(hash, &entropy, sizeof(entropy));
218
219 #if defined(CONFIG_USE_OF)
220         /* Get any additional entropy passed in device tree */
221         if (initial_boot_params) {
222                 int node, len;
223                 u64 *prop;
224
225                 node = fdt_path_offset(initial_boot_params, "/chosen");
226                 if (node >= 0) {
227                         prop = fdt_getprop_w(initial_boot_params, node,
228                                              "kaslr-seed", &len);
229                         if (prop && (len == sizeof(u64)))
230                                 hash = rotate_xor(hash, prop, sizeof(*prop));
231                 }
232         }
233 #endif /* CONFIG_USE_OF */
234
235         return hash;
236 }
237
238 static inline __init bool kaslr_disabled(void)
239 {
240         char *str;
241
242 #if defined(CONFIG_CMDLINE_BOOL)
243         const char *builtin_cmdline = CONFIG_CMDLINE;
244
245         str = strstr(builtin_cmdline, "nokaslr");
246         if (str == builtin_cmdline ||
247             (str > builtin_cmdline && *(str - 1) == ' '))
248                 return true;
249 #endif
250         str = strstr(arcs_cmdline, "nokaslr");
251         if (str == arcs_cmdline || (str > arcs_cmdline && *(str - 1) == ' '))
252                 return true;
253
254         return false;
255 }
256
257 static inline void __init *determine_relocation_address(void)
258 {
259         /* Choose a new address for the kernel */
260         unsigned long kernel_length;
261         void *dest = &_text;
262         unsigned long offset;
263
264         if (kaslr_disabled())
265                 return dest;
266
267         kernel_length = (long)_end - (long)(&_text);
268
269         offset = get_random_boot() << 16;
270         offset &= (CONFIG_RANDOMIZE_BASE_MAX_OFFSET - 1);
271         if (offset < kernel_length)
272                 offset += ALIGN(kernel_length, 0xffff);
273
274         return RELOCATED(dest);
275 }
276
277 #else
278
279 static inline void __init *determine_relocation_address(void)
280 {
281         /*
282          * Choose a new address for the kernel
283          * For now we'll hard code the destination
284          */
285         return (void *)0xffffffff81000000;
286 }
287
288 #endif
289
290 static inline int __init relocation_addr_valid(void *loc_new)
291 {
292         if ((unsigned long)loc_new & 0x0000ffff) {
293                 /* Inappropriately aligned new location */
294                 return 0;
295         }
296         if ((unsigned long)loc_new < (unsigned long)&_end) {
297                 /* New location overlaps original kernel */
298                 return 0;
299         }
300         return 1;
301 }
302
303 void *__init relocate_kernel(void)
304 {
305         void *loc_new;
306         unsigned long kernel_length;
307         unsigned long bss_length;
308         long offset = 0;
309         int res = 1;
310         /* Default to original kernel entry point */
311         void *kernel_entry = start_kernel;
312         void *fdt = NULL;
313
314         /* Get the command line */
315         fw_init_cmdline();
316 #if defined(CONFIG_USE_OF)
317         /* Deal with the device tree */
318         fdt = plat_get_fdt();
319         early_init_dt_scan(fdt);
320         if (boot_command_line[0]) {
321                 /* Boot command line was passed in device tree */
322                 strlcpy(arcs_cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
323         }
324 #endif /* CONFIG_USE_OF */
325
326         kernel_length = (long)(&_relocation_start) - (long)(&_text);
327         bss_length = (long)&__bss_stop - (long)&__bss_start;
328
329         loc_new = determine_relocation_address();
330
331         /* Sanity check relocation address */
332         if (relocation_addr_valid(loc_new))
333                 offset = (unsigned long)loc_new - (unsigned long)(&_text);
334
335         /* Reset the command line now so we don't end up with a duplicate */
336         arcs_cmdline[0] = '\0';
337
338         if (offset) {
339                 void (*fdt_relocated_)(void *) = NULL;
340 #if defined(CONFIG_USE_OF)
341                 unsigned long fdt_phys = virt_to_phys(fdt);
342
343                 /*
344                  * If built-in dtb is used then it will have been relocated
345                  * during kernel _text relocation. If appended DTB is used
346                  * then it will not be relocated, but it should remain
347                  * intact in the original location. If dtb is loaded by
348                  * the bootloader then it may need to be moved if it crosses
349                  * the target memory area
350                  */
351
352                 if (fdt_phys >= virt_to_phys(RELOCATED(&_text)) &&
353                         fdt_phys <= virt_to_phys(RELOCATED(&_end))) {
354                         void *fdt_relocated =
355                                 RELOCATED(ALIGN((long)&_end, PAGE_SIZE));
356                         memcpy(fdt_relocated, fdt, fdt_totalsize(fdt));
357                         fdt = fdt_relocated;
358                         fdt_relocated_ = RELOCATED(&plat_fdt_relocated);
359                 }
360 #endif /* CONFIG_USE_OF */
361
362                 /* Copy the kernel to it's new location */
363                 memcpy(loc_new, &_text, kernel_length);
364
365                 /* Perform relocations on the new kernel */
366                 res = do_relocations(&_text, loc_new, offset);
367                 if (res < 0)
368                         goto out;
369
370                 /* Sync the caches ready for execution of new kernel */
371                 sync_icache(loc_new, kernel_length);
372
373                 res = relocate_exception_table(offset);
374                 if (res < 0)
375                         goto out;
376
377                 /*
378                  * The original .bss has already been cleared, and
379                  * some variables such as command line parameters
380                  * stored to it so make a copy in the new location.
381                  */
382                 memcpy(RELOCATED(&__bss_start), &__bss_start, bss_length);
383
384                 /*
385                  * If fdt was stored outside of the kernel image and
386                  * had to be moved then update platform's state data
387                  * with the new fdt location
388                  */
389                 if (fdt_relocated_)
390                         fdt_relocated_(fdt);
391
392                 /*
393                  * Last chance for the platform to abort relocation.
394                  * This may also be used by the platform to perform any
395                  * initialisation required now that the new kernel is
396                  * resident in memory and ready to be executed.
397                  */
398                 if (plat_post_relocation(offset))
399                         goto out;
400
401                 /* The current thread is now within the relocated image */
402                 __current_thread_info = RELOCATED(&init_thread_union);
403
404                 /* Return the new kernel's entry point */
405                 kernel_entry = RELOCATED(start_kernel);
406         }
407 out:
408         return kernel_entry;
409 }
410
411 /*
412  * Show relocation information on panic.
413  */
414 void show_kernel_relocation(const char *level)
415 {
416         unsigned long offset;
417
418         offset = __pa_symbol(_text) - __pa_symbol(VMLINUX_LOAD_ADDRESS);
419
420         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE) && offset > 0) {
421                 printk(level);
422                 pr_cont("Kernel relocated by 0x%pK\n", (void *)offset);
423                 pr_cont(" .text @ 0x%pK\n", _text);
424                 pr_cont(" .data @ 0x%pK\n", _sdata);
425                 pr_cont(" .bss  @ 0x%pK\n", __bss_start);
426         }
427 }
428
429 static int kernel_location_notifier_fn(struct notifier_block *self,
430                                        unsigned long v, void *p)
431 {
432         show_kernel_relocation(KERN_EMERG);
433         return NOTIFY_DONE;
434 }
435
436 static struct notifier_block kernel_location_notifier = {
437         .notifier_call = kernel_location_notifier_fn
438 };
439
440 static int __init register_kernel_offset_dumper(void)
441 {
442         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
443                                        &kernel_location_notifier);
444         return 0;
445 }
446 __initcall(register_kernel_offset_dumper);