arch/s390/boot/startup.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #include <linux/string.h>
   3 #include <linux/elf.h>
   4 #include <asm/boot_data.h>
   5 #include <asm/sections.h>
   6 #include <asm/cpu_mf.h>
   7 #include <asm/setup.h>
   8 #include <asm/kasan.h>
   9 #include <asm/kexec.h>
  10 #include <asm/sclp.h>
  11 #include <asm/diag.h>
  12 #include <asm/uv.h>
  13 #include <asm/abs_lowcore.h>
  14 #include "decompressor.h"
  15 #include "boot.h"
  16 #include "uv.h"
  17
  18 unsigned long __bootdata_preserved(__kaslr_offset);
  19 unsigned long __bootdata_preserved(__abs_lowcore);
  20 unsigned long __bootdata_preserved(__memcpy_real_area);
  21 unsigned long __bootdata(__amode31_base);
  22 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_START);
  23 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_END);
  24 struct page *__bootdata_preserved(vmemmap);
  25 unsigned long __bootdata_preserved(vmemmap_size);
  26 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_VADDR);
  27 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_END);
  28 unsigned long __bootdata(ident_map_size);
  29 int __bootdata(is_full_image) = 1;
  30 struct initrd_data __bootdata(initrd_data);
  31
  32 u64 __bootdata_preserved(stfle_fac_list[16]);
  33 u64 __bootdata_preserved(alt_stfle_fac_list[16]);
  34 struct oldmem_data __bootdata_preserved(oldmem_data);
  35
  36 void error(char *x)
  37 {
  38         sclp_early_printk("\n\n");
  39         sclp_early_printk(x);
  40         sclp_early_printk("\n\n -- System halted");
  41
  42         disabled_wait();
  43 }
  44
  45 static void setup_lpp(void)
  46 {
  47         S390_lowcore.current_pid = 0;
  48         S390_lowcore.lpp = LPP_MAGIC;
  49         if (test_facility(40))
  50                 lpp(&S390_lowcore.lpp);
  51 }
  52
  53 #ifdef CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED
  54 unsigned long mem_safe_offset(void)
  55 {
  56         return vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size + vmlinux.bss_size;
  57 }
  58 #endif
  59
  60 static unsigned long rescue_initrd(unsigned long safe_addr)
  61 {
  62         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD))
  63                 return safe_addr;
  64         if (!initrd_data.start || !initrd_data.size)
  65                 return safe_addr;
  66         if (initrd_data.start < safe_addr) {
  67                 memmove((void *)safe_addr, (void *)initrd_data.start, initrd_data.size);
  68                 initrd_data.start = safe_addr;
  69         }
  70         return initrd_data.start + initrd_data.size;
  71 }
  72
  73 static void copy_bootdata(void)
  74 {
  75         if (__boot_data_end - __boot_data_start != vmlinux.bootdata_size)
  76                 error(".boot.data section size mismatch");
  77         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_off, __boot_data_start, vmlinux.bootdata_size);
  78         if (__boot_data_preserved_end - __boot_data_preserved_start != vmlinux.bootdata_preserved_size)
  79                 error(".boot.preserved.data section size mismatch");
  80         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_preserved_off, __boot_data_preserved_start, vmlinux.bootdata_preserved_size);
  81 }
  82
  83 static void handle_relocs(unsigned long offset)
  84 {
  85         Elf64_Rela *rela_start, *rela_end, *rela;
  86         int r_type, r_sym, rc;
  87         Elf64_Addr loc, val;
  88         Elf64_Sym *dynsym;
  89
  90         rela_start = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_start;
  91         rela_end = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_end;
  92         dynsym = (Elf64_Sym *) vmlinux.dynsym_start;
  93         for (rela = rela_start; rela < rela_end; rela++) {
  94                 loc = rela->r_offset + offset;
  95                 val = rela->r_addend;
  96                 r_sym = ELF64_R_SYM(rela->r_info);
  97                 if (r_sym) {
  98                         if (dynsym[r_sym].st_shndx != SHN_UNDEF)
  99                                 val += dynsym[r_sym].st_value + offset;
 100                 } else {
 101                         /*
 102                          * 0 == undefined symbol table index (STN_UNDEF),
 103                          * used for R_390_RELATIVE, only add KASLR offset
 104                          */
 105                         val += offset;
 106                 }
 107                 r_type = ELF64_R_TYPE(rela->r_info);
 108                 rc = arch_kexec_do_relocs(r_type, (void *) loc, val, 0);
 109                 if (rc)
 110                         error("Unknown relocation type");
 111         }
 112 }
 113
 114 /*
 115  * Merge information from several sources into a single ident_map_size value.
 116  * "ident_map_size" represents the upper limit of physical memory we may ever
 117  * reach. It might not be all online memory, but also include standby (offline)
 118  * memory. "ident_map_size" could be lower then actual standby or even online
 119  * memory present, due to limiting factors. We should never go above this limit.
 120  * It is the size of our identity mapping.
 121  *
 122  * Consider the following factors:
 123  * 1. max_physmem_end - end of physical memory online or standby.
 124  *    Always <= end of the last online memory block (get_mem_detect_end()).
 125  * 2. CONFIG_MAX_PHYSMEM_BITS - the maximum size of physical memory the
 126  *    kernel is able to support.
 127  * 3. "mem=" kernel command line option which limits physical memory usage.
 128  * 4. OLDMEM_BASE which is a kdump memory limit when the kernel is executed as
 129  *    crash kernel.
 130  * 5. "hsa" size which is a memory limit when the kernel is executed during
 131  *    zfcp/nvme dump.
 132  */
 133 static void setup_ident_map_size(unsigned long max_physmem_end)
 134 {
 135         unsigned long hsa_size;
 136
 137         ident_map_size = max_physmem_end;
 138         if (memory_limit)
 139                 ident_map_size = min(ident_map_size, memory_limit);
 140         ident_map_size = min(ident_map_size, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 141
 142 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 143         if (oldmem_data.start) {
 144                 kaslr_enabled = 0;
 145                 ident_map_size = min(ident_map_size, oldmem_data.size);
 146         } else if (ipl_block_valid && is_ipl_block_dump()) {
 147                 kaslr_enabled = 0;
 148                 if (!sclp_early_get_hsa_size(&hsa_size) && hsa_size)
 149                         ident_map_size = min(ident_map_size, hsa_size);
 150         }
 151 #endif
 152 }
 153
 154 static void setup_kernel_memory_layout(void)
 155 {
 156         unsigned long vmemmap_start;
 157         unsigned long rte_size;
 158         unsigned long pages;
 159         unsigned long vmax;
 160
 161         pages = ident_map_size / PAGE_SIZE;
 162         /* vmemmap contains a multiple of PAGES_PER_SECTION struct pages */
 163         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(pages) * sizeof(struct page);
 164
 165         /* choose kernel address space layout: 4 or 3 levels. */
 166         vmemmap_start = round_up(ident_map_size, _REGION3_SIZE);
 167         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN) ||
 168             vmalloc_size > _REGION2_SIZE ||
 169             vmemmap_start + vmemmap_size + vmalloc_size + MODULES_LEN >
 170                     _REGION2_SIZE) {
 171                 vmax = _REGION1_SIZE;
 172                 rte_size = _REGION2_SIZE;
 173         } else {
 174                 vmax = _REGION2_SIZE;
 175                 rte_size = _REGION3_SIZE;
 176         }
 177         /*
 178          * forcing modules and vmalloc area under the ultravisor
 179          * secure storage limit, so that any vmalloc allocation
 180          * we do could be used to back secure guest storage.
 181          */
 182         vmax = adjust_to_uv_max(vmax);
 183 #ifdef CONFIG_KASAN
 184         /* force vmalloc and modules below kasan shadow */
 185         vmax = min(vmax, KASAN_SHADOW_START);
 186 #endif
 187         __memcpy_real_area = round_down(vmax - PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 188         __abs_lowcore = round_down(__memcpy_real_area - ABS_LOWCORE_MAP_SIZE,
 189                                    sizeof(struct lowcore));
 190         MODULES_END = round_down(__abs_lowcore, _SEGMENT_SIZE);
 191         MODULES_VADDR = MODULES_END - MODULES_LEN;
 192         VMALLOC_END = MODULES_VADDR;
 193
 194         /* allow vmalloc area to occupy up to about 1/2 of the rest virtual space left */
 195         vmalloc_size = min(vmalloc_size, round_down(VMALLOC_END / 2, _REGION3_SIZE));
 196         VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 197
 198         /* split remaining virtual space between 1:1 mapping & vmemmap array */
 199         pages = VMALLOC_START / (PAGE_SIZE + sizeof(struct page));
 200         pages = SECTION_ALIGN_UP(pages);
 201         /* keep vmemmap_start aligned to a top level region table entry */
 202         vmemmap_start = round_down(VMALLOC_START - pages * sizeof(struct page), rte_size);
 203         /* vmemmap_start is the future VMEM_MAX_PHYS, make sure it is within MAX_PHYSMEM */
 204         vmemmap_start = min(vmemmap_start, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 205         /* make sure identity map doesn't overlay with vmemmap */
 206         ident_map_size = min(ident_map_size, vmemmap_start);
 207         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(ident_map_size / PAGE_SIZE) * sizeof(struct page);
 208         /* make sure vmemmap doesn't overlay with vmalloc area */
 209         VMALLOC_START = max(vmemmap_start + vmemmap_size, VMALLOC_START);
 210         vmemmap = (struct page *)vmemmap_start;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * This function clears the BSS section of the decompressed Linux kernel and NOT the decompressor's.
 215  */
 216 static void clear_bss_section(void)
 217 {
 218         memset((void *)vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size, 0, vmlinux.bss_size);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Set vmalloc area size to an 8th of (potential) physical memory
 223  * size, unless size has been set by kernel command line parameter.
 224  */
 225 static void setup_vmalloc_size(void)
 226 {
 227         unsigned long size;
 228
 229         if (vmalloc_size_set)
 230                 return;
 231         size = round_up(ident_map_size / 8, _SEGMENT_SIZE);
 232         vmalloc_size = max(size, vmalloc_size);
 233 }
 234
 235 static void offset_vmlinux_info(unsigned long offset)
 236 {
 237         vmlinux.default_lma += offset;
 238         *(unsigned long *)(&vmlinux.entry) += offset;
 239         vmlinux.bootdata_off += offset;
 240         vmlinux.bootdata_preserved_off += offset;
 241         vmlinux.rela_dyn_start += offset;
 242         vmlinux.rela_dyn_end += offset;
 243         vmlinux.dynsym_start += offset;
 244 }
 245
 246 static unsigned long reserve_amode31(unsigned long safe_addr)
 247 {
 248         __amode31_base = PAGE_ALIGN(safe_addr);
 249         return safe_addr + vmlinux.amode31_size;
 250 }
 251
 252 void startup_kernel(void)
 253 {
 254         unsigned long max_physmem_end;
 255         unsigned long random_lma;
 256         unsigned long safe_addr;
 257         void *img;
 258
 259         initrd_data.start = parmarea.initrd_start;
 260         initrd_data.size = parmarea.initrd_size;
 261         oldmem_data.start = parmarea.oldmem_base;
 262         oldmem_data.size = parmarea.oldmem_size;
 263
 264         setup_lpp();
 265         store_ipl_parmblock();
 266         safe_addr = mem_safe_offset();
 267         safe_addr = reserve_amode31(safe_addr);
 268         safe_addr = read_ipl_report(safe_addr);
 269         uv_query_info();
 270         safe_addr = rescue_initrd(safe_addr);
 271         sclp_early_read_info();
 272         setup_boot_command_line();
 273         parse_boot_command_line();
 274         sanitize_prot_virt_host();
 275         max_physmem_end = detect_memory(&safe_addr);
 276         setup_ident_map_size(max_physmem_end);
 277         setup_vmalloc_size();
 278         setup_kernel_memory_layout();
 279
 280         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE) && kaslr_enabled) {
 281                 random_lma = get_random_base(safe_addr);
 282                 if (random_lma) {
 283                         __kaslr_offset = random_lma - vmlinux.default_lma;
 284                         img = (void *)vmlinux.default_lma;
 285                         offset_vmlinux_info(__kaslr_offset);
 286                 }
 287         }
 288
 289         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED)) {
 290                 img = decompress_kernel();
 291                 memmove((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 292         } else if (__kaslr_offset)
 293                 memcpy((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 294
 295         clear_bss_section();
 296         copy_bootdata();
 297         handle_relocs(__kaslr_offset);
 298
 299         if (__kaslr_offset) {
 300                 /*
 301                  * Save KASLR offset for early dumps, before vmcore_info is set.
 302                  * Mark as uneven to distinguish from real vmcore_info pointer.
 303                  */
 304                 S390_lowcore.vmcore_info = __kaslr_offset | 0x1UL;
 305                 /* Clear non-relocated kernel */
 306                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED))
 307                         memset(img, 0, vmlinux.image_size);
 308         }
 309         vmlinux.entry();
 310 }