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 (step && kbase < kend);
  68
  69         /* Completion barrier */
  70         __sync();
  71 }
  72
  73 static void __init apply_r_mips_64_rel(u32 *loc_new, long offset)
  74 {
  75         *(u64 *)loc_new += offset;
  76 }
  77
  78 static void __init apply_r_mips_32_rel(u32 *loc_new, long offset)
  79 {
  80         *loc_new += offset;
  81 }
  82
  83 static int __init apply_r_mips_26_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new, long offset)
  84 {
  85         unsigned long target_addr = (*loc_orig) & 0x03ffffff;
  86
  87         if (offset % 4) {
  88                 pr_err("Dangerous R_MIPS_26 REL relocation\n");
  89                 return -ENOEXEC;
  90         }
  91
  92         /* Original target address */
  93         target_addr <<= 2;
  94         target_addr += (unsigned long)loc_orig & 0xf0000000;
  95
  96         /* Get the new target address */
  97         target_addr += offset;
  98
  99         if ((target_addr & 0xf0000000) != ((unsigned long)loc_new & 0xf0000000)) {
 100                 pr_err("R_MIPS_26 REL relocation overflow\n");
 101                 return -ENOEXEC;
 102         }
 103
 104         target_addr -= (unsigned long)loc_new & 0xf0000000;
 105         target_addr >>= 2;
 106
 107         *loc_new = (*loc_new & ~0x03ffffff) | (target_addr & 0x03ffffff);
 108
 109         return 0;
 110 }
 111
 112
 113 static void __init apply_r_mips_hi16_rel(u32 *loc_orig, u32 *loc_new,
 114                                          long offset)
 115 {
 116         unsigned long insn = *loc_orig;
 117         unsigned long target = (insn & 0xffff) << 16; /* high 16bits of target */
 118
 119         target += offset;
 120
 121         *loc_new = (insn & ~0xffff) | ((target >> 16) & 0xffff);
 122 }
 123
 124 static int __init reloc_handler(u32 type, u32 *loc_orig, u32 *loc_new,
 125                                 long offset)
 126 {
 127         switch (type) {
 128         case R_MIPS_64:
 129                 apply_r_mips_64_rel(loc_new, offset);
 130                 break;
 131         case R_MIPS_32:
 132                 apply_r_mips_32_rel(loc_new, offset);
 133                 break;
 134         case R_MIPS_26:
 135                 return apply_r_mips_26_rel(loc_orig, loc_new, offset);
 136         case R_MIPS_HI16:
 137                 apply_r_mips_hi16_rel(loc_orig, loc_new, offset);
 138                 break;
 139         default:
 140                 pr_err("Unhandled relocation type %d at 0x%pK\n", type,
 141                        loc_orig);
 142                 return -ENOEXEC;
 143         }
 144
 145         return 0;
 146 }
 147
 148 static int __init do_relocations(void *kbase_old, void *kbase_new, long offset)
 149 {
 150         u32 *r;
 151         u32 *loc_orig;
 152         u32 *loc_new;
 153         int type;
 154         int res;
 155
 156         for (r = _relocation_start; r < _relocation_end; r++) {
 157                 /* Sentinel for last relocation */
 158                 if (*r == 0)
 159                         break;
 160
 161                 type = (*r >> 24) & 0xff;
 162                 loc_orig = kbase_old + ((*r & 0x00ffffff) << 2);
 163                 loc_new = RELOCATED(loc_orig);
 164
 165                 res = reloc_handler(type, loc_orig, loc_new, offset);
 166                 if (res)
 167                         return res;
 168         }
 169
 170         return 0;
 171 }
 172
 173 /*
 174  * The exception table is filled in by the relocs tool after vmlinux is linked.
 175  * It must be relocated separately since there will not be any relocation
 176  * information for it filled in by the linker.
 177  */
 178 static int __init relocate_exception_table(long offset)
 179 {
 180         unsigned long *etable_start, *etable_end, *e;
 181
 182         etable_start = RELOCATED(&__start___ex_table);
 183         etable_end = RELOCATED(&__stop___ex_table);
 184
 185         for (e = etable_start; e < etable_end; e++)
 186                 *e += offset;
 187
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
 192
 193 static inline __init unsigned long rotate_xor(unsigned long hash,
 194                                               const void *area, size_t size)
 195 {
 196         const typeof(hash) *ptr = PTR_ALIGN(area, sizeof(hash));
 197         size_t diff, i;
 198
 199         diff = (void *)ptr - area;
 200         if (unlikely(size < diff + sizeof(hash)))
 201                 return hash;
 202
 203         size = ALIGN_DOWN(size - diff, sizeof(hash));
 204
 205         for (i = 0; i < size / sizeof(hash); i++) {
 206                 /* Rotate by odd number of bits and XOR. */
 207                 hash = (hash << ((sizeof(hash) * 8) - 7)) | (hash >> 7);
 208                 hash ^= ptr[i];
 209         }
 210
 211         return hash;
 212 }
 213
 214 static inline __init unsigned long get_random_boot(void)
 215 {
 216         unsigned long entropy = random_get_entropy();
 217         unsigned long hash = 0;
 218
 219         /* Attempt to create a simple but unpredictable starting entropy. */
 220         hash = rotate_xor(hash, linux_banner, strlen(linux_banner));
 221
 222         /* Add in any runtime entropy we can get */
 223         hash = rotate_xor(hash, &entropy, sizeof(entropy));
 224
 225 #if defined(CONFIG_USE_OF)
 226         /* Get any additional entropy passed in device tree */
 227         if (initial_boot_params) {
 228                 int node, len;
 229                 u64 *prop;
 230
 231                 node = fdt_path_offset(initial_boot_params, "/chosen");
 232                 if (node >= 0) {
 233                         prop = fdt_getprop_w(initial_boot_params, node,
 234                                              "kaslr-seed", &len);
 235                         if (prop && (len == sizeof(u64)))
 236                                 hash = rotate_xor(hash, prop, sizeof(*prop));
 237                 }
 238         }
 239 #endif /* CONFIG_USE_OF */
 240
 241         return hash;
 242 }
 243
 244 static inline __init bool kaslr_disabled(void)
 245 {
 246         char *str;
 247
 248 #if defined(CONFIG_CMDLINE_BOOL)
 249         const char *builtin_cmdline = CONFIG_CMDLINE;
 250
 251         str = strstr(builtin_cmdline, "nokaslr");
 252         if (str == builtin_cmdline ||
 253             (str > builtin_cmdline && *(str - 1) == ' '))
 254                 return true;
 255 #endif
 256         str = strstr(arcs_cmdline, "nokaslr");
 257         if (str == arcs_cmdline || (str > arcs_cmdline && *(str - 1) == ' '))
 258                 return true;
 259
 260         return false;
 261 }
 262
 263 static inline void __init *determine_relocation_address(void)
 264 {
 265         /* Choose a new address for the kernel */
 266         unsigned long kernel_length;
 267         void *dest = &_text;
 268         unsigned long offset;
 269
 270         if (kaslr_disabled())
 271                 return dest;
 272
 273         kernel_length = (long)_end - (long)(&_text);
 274
 275         offset = get_random_boot() << 16;
 276         offset &= (CONFIG_RANDOMIZE_BASE_MAX_OFFSET - 1);
 277         if (offset < kernel_length)
 278                 offset += ALIGN(kernel_length, 0xffff);
 279
 280         return RELOCATED(dest);
 281 }
 282
 283 #else
 284
 285 static inline void __init *determine_relocation_address(void)
 286 {
 287         /*
 288          * Choose a new address for the kernel
 289          * For now we'll hard code the destination
 290          */
 291         return (void *)0xffffffff81000000;
 292 }
 293
 294 #endif
 295
 296 static inline int __init relocation_addr_valid(void *loc_new)
 297 {
 298         if ((unsigned long)loc_new & 0x0000ffff) {
 299                 /* Inappropriately aligned new location */
 300                 return 0;
 301         }
 302         if ((unsigned long)loc_new < (unsigned long)&_end) {
 303                 /* New location overlaps original kernel */
 304                 return 0;
 305         }
 306         return 1;
 307 }
 308
 309 static inline void __init update_kaslr_offset(unsigned long *addr, long offset)
 310 {
 311         unsigned long *new_addr = (unsigned long *)RELOCATED(addr);
 312
 313         *new_addr = (unsigned long)offset;
 314 }
 315
 316 #if defined(CONFIG_USE_OF)
 317 void __weak *plat_get_fdt(void)
 318 {
 319         return NULL;
 320 }
 321 #endif
 322
 323 void *__init relocate_kernel(void)
 324 {
 325         void *loc_new;
 326         unsigned long kernel_length;
 327         unsigned long bss_length;
 328         long offset = 0;
 329         int res = 1;
 330         /* Default to original kernel entry point */
 331         void *kernel_entry = start_kernel;
 332         void *fdt = NULL;
 333
 334         /* Get the command line */
 335         fw_init_cmdline();
 336 #if defined(CONFIG_USE_OF)
 337         /* Deal with the device tree */
 338         fdt = plat_get_fdt();
 339         early_init_dt_scan(fdt);
 340         if (boot_command_line[0]) {
 341                 /* Boot command line was passed in device tree */
 342                 strlcpy(arcs_cmdline, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
 343         }
 344 #endif /* CONFIG_USE_OF */
 345
 346         kernel_length = (long)(&_relocation_start) - (long)(&_text);
 347         bss_length = (long)&__bss_stop - (long)&__bss_start;
 348
 349         loc_new = determine_relocation_address();
 350
 351         /* Sanity check relocation address */
 352         if (relocation_addr_valid(loc_new))
 353                 offset = (unsigned long)loc_new - (unsigned long)(&_text);
 354
 355         /* Reset the command line now so we don't end up with a duplicate */
 356         arcs_cmdline[0] = '\0';
 357
 358         if (offset) {
 359                 void (*fdt_relocated_)(void *) = NULL;
 360 #if defined(CONFIG_USE_OF)
 361                 unsigned long fdt_phys = virt_to_phys(fdt);
 362
 363                 /*
 364                  * If built-in dtb is used then it will have been relocated
 365                  * during kernel _text relocation. If appended DTB is used
 366                  * then it will not be relocated, but it should remain
 367                  * intact in the original location. If dtb is loaded by
 368                  * the bootloader then it may need to be moved if it crosses
 369                  * the target memory area
 370                  */
 371
 372                 if (fdt_phys >= virt_to_phys(RELOCATED(&_text)) &&
 373                         fdt_phys <= virt_to_phys(RELOCATED(&_end))) {
 374                         void *fdt_relocated =
 375                                 RELOCATED(ALIGN((long)&_end, PAGE_SIZE));
 376                         memcpy(fdt_relocated, fdt, fdt_totalsize(fdt));
 377                         fdt = fdt_relocated;
 378                         fdt_relocated_ = RELOCATED(&plat_fdt_relocated);
 379                 }
 380 #endif /* CONFIG_USE_OF */
 381
 382                 /* Copy the kernel to it's new location */
 383                 memcpy(loc_new, &_text, kernel_length);
 384
 385                 /* Perform relocations on the new kernel */
 386                 res = do_relocations(&_text, loc_new, offset);
 387                 if (res < 0)
 388                         goto out;
 389
 390                 /* Sync the caches ready for execution of new kernel */
 391                 sync_icache(loc_new, kernel_length);
 392
 393                 res = relocate_exception_table(offset);
 394                 if (res < 0)
 395                         goto out;
 396
 397                 /*
 398                  * The original .bss has already been cleared, and
 399                  * some variables such as command line parameters
 400                  * stored to it so make a copy in the new location.
 401                  */
 402                 memcpy(RELOCATED(&__bss_start), &__bss_start, bss_length);
 403
 404                 /*
 405                  * If fdt was stored outside of the kernel image and
 406                  * had to be moved then update platform's state data
 407                  * with the new fdt location
 408                  */
 409                 if (fdt_relocated_)
 410                         fdt_relocated_(fdt);
 411
 412                 /*
 413                  * Last chance for the platform to abort relocation.
 414                  * This may also be used by the platform to perform any
 415                  * initialisation required now that the new kernel is
 416                  * resident in memory and ready to be executed.
 417                  */
 418                 if (plat_post_relocation(offset))
 419                         goto out;
 420
 421                 /* The current thread is now within the relocated image */
 422                 __current_thread_info = RELOCATED(&init_thread_union);
 423
 424                 /* Return the new kernel's entry point */
 425                 kernel_entry = RELOCATED(start_kernel);
 426
 427                 /* Error may occur before, so keep it at last */
 428                 update_kaslr_offset(&__kaslr_offset, offset);
 429         }
 430 out:
 431         return kernel_entry;
 432 }
 433
 434 /*
 435  * Show relocation information on panic.
 436  */
 437 static void show_kernel_relocation(const char *level)
 438 {
 439         if (__kaslr_offset > 0) {
 440                 printk(level);
 441                 pr_cont("Kernel relocated by 0x%pK\n", (void *)__kaslr_offset);
 442                 pr_cont(" .text @ 0x%pK\n", _text);
 443                 pr_cont(" .data @ 0x%pK\n", _sdata);
 444                 pr_cont(" .bss  @ 0x%pK\n", __bss_start);
 445         }
 446 }
 447
 448 static int kernel_location_notifier_fn(struct notifier_block *self,
 449                                        unsigned long v, void *p)
 450 {
 451         show_kernel_relocation(KERN_EMERG);
 452         return NOTIFY_DONE;
 453 }
 454
 455 static struct notifier_block kernel_location_notifier = {
 456         .notifier_call = kernel_location_notifier_fn
 457 };
 458
 459 static int __init register_kernel_offset_dumper(void)
 460 {
 461         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
 462                                        &kernel_location_notifier);
 463         return 0;
 464 }
 465 __initcall(register_kernel_offset_dumper);