arch/x86/boot/compressed/kaslr.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * kaslr.c
   4  *
   5  * This contains the routines needed to generate a reasonable level of
   6  * entropy to choose a randomized kernel base address offset in support
   7  * of Kernel Address Space Layout Randomization (KASLR). Additionally
   8  * handles walking the physical memory maps (and tracking memory regions
   9  * to avoid) in order to select a physical memory location that can
  10  * contain the entire properly aligned running kernel image.
  11  *
  12  */
  13
  14 /*
  15  * isspace() in linux/ctype.h is expected by next_args() to filter
  16  * out "space/lf/tab". While boot/ctype.h conflicts with linux/ctype.h,
  17  * since isdigit() is implemented in both of them. Hence disable it
  18  * here.
  19  */
  20 #define BOOT_CTYPE_H
  21
  22 #include "misc.h"
  23 #include "error.h"
  24 #include "../string.h"
  25 #include "efi.h"
  26
  27 #include <generated/compile.h>
  28 #include <linux/module.h>
  29 #include <linux/uts.h>
  30 #include <linux/utsname.h>
  31 #include <linux/ctype.h>
  32 #include <generated/utsrelease.h>
  33
  34 #define _SETUP
  35 #include <asm/setup.h>  /* For COMMAND_LINE_SIZE */
  36 #undef _SETUP
  37
  38 extern unsigned long get_cmd_line_ptr(void);
  39
  40 /* Simplified build-specific string for starting entropy. */
  41 static const char build_str[] = UTS_RELEASE " (" LINUX_COMPILE_BY "@"
  42                 LINUX_COMPILE_HOST ") (" LINUX_COMPILER ") " UTS_VERSION;
  43
  44 static unsigned long rotate_xor(unsigned long hash, const void *area,
  45                                 size_t size)
  46 {
  47         size_t i;
  48         unsigned long *ptr = (unsigned long *)area;
  49
  50         for (i = 0; i < size / sizeof(hash); i++) {
  51                 /* Rotate by odd number of bits and XOR. */
  52                 hash = (hash << ((sizeof(hash) * 8) - 7)) | (hash >> 7);
  53                 hash ^= ptr[i];
  54         }
  55
  56         return hash;
  57 }
  58
  59 /* Attempt to create a simple but unpredictable starting entropy. */
  60 static unsigned long get_boot_seed(void)
  61 {
  62         unsigned long hash = 0;
  63
  64         hash = rotate_xor(hash, build_str, sizeof(build_str));
  65         hash = rotate_xor(hash, boot_params, sizeof(*boot_params));
  66
  67         return hash;
  68 }
  69
  70 #define KASLR_COMPRESSED_BOOT
  71 #include "../../lib/kaslr.c"
  72
  73
  74 /* Only supporting at most 4 unusable memmap regions with kaslr */
  75 #define MAX_MEMMAP_REGIONS      4
  76
  77 static bool memmap_too_large;
  78
  79
  80 /*
  81  * Store memory limit: MAXMEM on 64-bit and KERNEL_IMAGE_SIZE on 32-bit.
  82  * It may be reduced by "mem=nn[KMG]" or "memmap=nn[KMG]" command line options.
  83  */
  84 static u64 mem_limit;
  85
  86 /* Number of immovable memory regions */
  87 static int num_immovable_mem;
  88
  89 enum mem_avoid_index {
  90         MEM_AVOID_ZO_RANGE = 0,
  91         MEM_AVOID_INITRD,
  92         MEM_AVOID_CMDLINE,
  93         MEM_AVOID_BOOTPARAMS,
  94         MEM_AVOID_MEMMAP_BEGIN,
  95         MEM_AVOID_MEMMAP_END = MEM_AVOID_MEMMAP_BEGIN + MAX_MEMMAP_REGIONS - 1,
  96         MEM_AVOID_MAX,
  97 };
  98
  99 static struct mem_vector mem_avoid[MEM_AVOID_MAX];
 100
 101 static bool mem_overlaps(struct mem_vector *one, struct mem_vector *two)
 102 {
 103         /* Item one is entirely before item two. */
 104         if (one->start + one->size <= two->start)
 105                 return false;
 106         /* Item one is entirely after item two. */
 107         if (one->start >= two->start + two->size)
 108                 return false;
 109         return true;
 110 }
 111
 112 char *skip_spaces(const char *str)
 113 {
 114         while (isspace(*str))
 115                 ++str;
 116         return (char *)str;
 117 }
 118 #include "../../../../lib/ctype.c"
 119 #include "../../../../lib/cmdline.c"
 120
 121 enum parse_mode {
 122         PARSE_MEMMAP,
 123         PARSE_EFI,
 124 };
 125
 126 static int
 127 parse_memmap(char *p, u64 *start, u64 *size, enum parse_mode mode)
 128 {
 129         char *oldp;
 130
 131         if (!p)
 132                 return -EINVAL;
 133
 134         /* We don't care about this option here */
 135         if (!strncmp(p, "exactmap", 8))
 136                 return -EINVAL;
 137
 138         oldp = p;
 139         *size = memparse(p, &p);
 140         if (p == oldp)
 141                 return -EINVAL;
 142
 143         switch (*p) {
 144         case '#':
 145         case '$':
 146         case '!':
 147                 *start = memparse(p + 1, &p);
 148                 return 0;
 149         case '@':
 150                 if (mode == PARSE_MEMMAP) {
 151                         /*
 152                          * memmap=nn@ss specifies usable region, should
 153                          * be skipped
 154                          */
 155                         *size = 0;
 156                 } else {
 157                         u64 flags;
 158
 159                         /*
 160                          * efi_fake_mem=nn@ss:attr the attr specifies
 161                          * flags that might imply a soft-reservation.
 162                          */
 163                         *start = memparse(p + 1, &p);
 164                         if (p && *p == ':') {
 165                                 p++;
 166                                 if (kstrtoull(p, 0, &flags) < 0)
 167                                         *size = 0;
 168                                 else if (flags & EFI_MEMORY_SP)
 169                                         return 0;
 170                         }
 171                         *size = 0;
 172                 }
 173                 fallthrough;
 174         default:
 175                 /*
 176                  * If w/o offset, only size specified, memmap=nn[KMG] has the
 177                  * same behaviour as mem=nn[KMG]. It limits the max address
 178                  * system can use. Region above the limit should be avoided.
 179                  */
 180                 *start = 0;
 181                 return 0;
 182         }
 183
 184         return -EINVAL;
 185 }
 186
 187 static void mem_avoid_memmap(enum parse_mode mode, char *str)
 188 {
 189         static int i;
 190
 191         if (i >= MAX_MEMMAP_REGIONS)
 192                 return;
 193
 194         while (str && (i < MAX_MEMMAP_REGIONS)) {
 195                 int rc;
 196                 u64 start, size;
 197                 char *k = strchr(str, ',');
 198
 199                 if (k)
 200                         *k++ = 0;
 201
 202                 rc = parse_memmap(str, &start, &size, mode);
 203                 if (rc < 0)
 204                         break;
 205                 str = k;
 206
 207                 if (start == 0) {
 208                         /* Store the specified memory limit if size > 0 */
 209                         if (size > 0 && size < mem_limit)
 210                                 mem_limit = size;
 211
 212                         continue;
 213                 }
 214
 215                 mem_avoid[MEM_AVOID_MEMMAP_BEGIN + i].start = start;
 216                 mem_avoid[MEM_AVOID_MEMMAP_BEGIN + i].size = size;
 217                 i++;
 218         }
 219
 220         /* More than 4 memmaps, fail kaslr */
 221         if ((i >= MAX_MEMMAP_REGIONS) && str)
 222                 memmap_too_large = true;
 223 }
 224
 225 /* Store the number of 1GB huge pages which users specified: */
 226 static unsigned long max_gb_huge_pages;
 227
 228 static void parse_gb_huge_pages(char *param, char *val)
 229 {
 230         static bool gbpage_sz;
 231         char *p;
 232
 233         if (!strcmp(param, "hugepagesz")) {
 234                 p = val;
 235                 if (memparse(p, &p) != PUD_SIZE) {
 236                         gbpage_sz = false;
 237                         return;
 238                 }
 239
 240                 if (gbpage_sz)
 241                         warn("Repeatedly set hugeTLB page size of 1G!\n");
 242                 gbpage_sz = true;
 243                 return;
 244         }
 245
 246         if (!strcmp(param, "hugepages") && gbpage_sz) {
 247                 p = val;
 248                 max_gb_huge_pages = simple_strtoull(p, &p, 0);
 249                 return;
 250         }
 251 }
 252
 253 static void handle_mem_options(void)
 254 {
 255         char *args = (char *)get_cmd_line_ptr();
 256         size_t len;
 257         char *tmp_cmdline;
 258         char *param, *val;
 259         u64 mem_size;
 260
 261         if (!args)
 262                 return;
 263
 264         len = strnlen(args, COMMAND_LINE_SIZE-1);
 265         tmp_cmdline = malloc(len + 1);
 266         if (!tmp_cmdline)
 267                 error("Failed to allocate space for tmp_cmdline");
 268
 269         memcpy(tmp_cmdline, args, len);
 270         tmp_cmdline[len] = 0;
 271         args = tmp_cmdline;
 272
 273         /* Chew leading spaces */
 274         args = skip_spaces(args);
 275
 276         while (*args) {
 277                 args = next_arg(args, &param, &val);
 278                 /* Stop at -- */
 279                 if (!val && strcmp(param, "--") == 0)
 280                         break;
 281
 282                 if (!strcmp(param, "memmap")) {
 283                         mem_avoid_memmap(PARSE_MEMMAP, val);
 284                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_64) && strstr(param, "hugepages")) {
 285                         parse_gb_huge_pages(param, val);
 286                 } else if (!strcmp(param, "mem")) {
 287                         char *p = val;
 288
 289                         if (!strcmp(p, "nopentium"))
 290                                 continue;
 291                         mem_size = memparse(p, &p);
 292                         if (mem_size == 0)
 293                                 break;
 294
 295                         if (mem_size < mem_limit)
 296                                 mem_limit = mem_size;
 297                 } else if (!strcmp(param, "efi_fake_mem")) {
 298                         mem_avoid_memmap(PARSE_EFI, val);
 299                 }
 300         }
 301
 302         free(tmp_cmdline);
 303         return;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * In theory, KASLR can put the kernel anywhere in the range of [16M, MAXMEM)
 308  * on 64-bit, and [16M, KERNEL_IMAGE_SIZE) on 32-bit.
 309  *
 310  * The mem_avoid array is used to store the ranges that need to be avoided
 311  * when KASLR searches for an appropriate random address. We must avoid any
 312  * regions that are unsafe to overlap with during decompression, and other
 313  * things like the initrd, cmdline and boot_params. This comment seeks to
 314  * explain mem_avoid as clearly as possible since incorrect mem_avoid
 315  * memory ranges lead to really hard to debug boot failures.
 316  *
 317  * The initrd, cmdline, and boot_params are trivial to identify for
 318  * avoiding. They are MEM_AVOID_INITRD, MEM_AVOID_CMDLINE, and
 319  * MEM_AVOID_BOOTPARAMS respectively below.
 320  *
 321  * What is not obvious how to avoid is the range of memory that is used
 322  * during decompression (MEM_AVOID_ZO_RANGE below). This range must cover
 323  * the compressed kernel (ZO) and its run space, which is used to extract
 324  * the uncompressed kernel (VO) and relocs.
 325  *
 326  * ZO's full run size sits against the end of the decompression buffer, so
 327  * we can calculate where text, data, bss, etc of ZO are positioned more
 328  * easily.
 329  *
 330  * For additional background, the decompression calculations can be found
 331  * in header.S, and the memory diagram is based on the one found in misc.c.
 332  *
 333  * The following conditions are already enforced by the image layouts and
 334  * associated code:
 335  *  - input + input_size >= output + output_size
 336  *  - kernel_total_size <= init_size
 337  *  - kernel_total_size <= output_size (see Note below)
 338  *  - output + init_size >= output + output_size
 339  *
 340  * (Note that kernel_total_size and output_size have no fundamental
 341  * relationship, but output_size is passed to choose_random_location
 342  * as a maximum of the two. The diagram is showing a case where
 343  * kernel_total_size is larger than output_size, but this case is
 344  * handled by bumping output_size.)
 345  *
 346  * The above conditions can be illustrated by a diagram:
 347  *
 348  * 0   output            input            input+input_size    output+init_size
 349  * |     |                 |                             |             |
 350  * |     |                 |                             |             |
 351  * |-----|--------|--------|--------------|-----------|--|-------------|
 352  *                |                       |           |
 353  *                |                       |           |
 354  * output+init_size-ZO_INIT_SIZE  output+output_size  output+kernel_total_size
 355  *
 356  * [output, output+init_size) is the entire memory range used for
 357  * extracting the compressed image.
 358  *
 359  * [output, output+kernel_total_size) is the range needed for the
 360  * uncompressed kernel (VO) and its run size (bss, brk, etc).
 361  *
 362  * [output, output+output_size) is VO plus relocs (i.e. the entire
 363  * uncompressed payload contained by ZO). This is the area of the buffer
 364  * written to during decompression.
 365  *
 366  * [output+init_size-ZO_INIT_SIZE, output+init_size) is the worst-case
 367  * range of the copied ZO and decompression code. (i.e. the range
 368  * covered backwards of size ZO_INIT_SIZE, starting from output+init_size.)
 369  *
 370  * [input, input+input_size) is the original copied compressed image (ZO)
 371  * (i.e. it does not include its run size). This range must be avoided
 372  * because it contains the data used for decompression.
 373  *
 374  * [input+input_size, output+init_size) is [_text, _end) for ZO. This
 375  * range includes ZO's heap and stack, and must be avoided since it
 376  * performs the decompression.
 377  *
 378  * Since the above two ranges need to be avoided and they are adjacent,
 379  * they can be merged, resulting in: [input, output+init_size) which
 380  * becomes the MEM_AVOID_ZO_RANGE below.
 381  */
 382 static void mem_avoid_init(unsigned long input, unsigned long input_size,
 383                            unsigned long output)
 384 {
 385         unsigned long init_size = boot_params->hdr.init_size;
 386         u64 initrd_start, initrd_size;
 387         unsigned long cmd_line, cmd_line_size;
 388
 389         /*
 390          * Avoid the region that is unsafe to overlap during
 391          * decompression.
 392          */
 393         mem_avoid[MEM_AVOID_ZO_RANGE].start = input;
 394         mem_avoid[MEM_AVOID_ZO_RANGE].size = (output + init_size) - input;
 395
 396         /* Avoid initrd. */
 397         initrd_start  = (u64)boot_params->ext_ramdisk_image << 32;
 398         initrd_start |= boot_params->hdr.ramdisk_image;
 399         initrd_size  = (u64)boot_params->ext_ramdisk_size << 32;
 400         initrd_size |= boot_params->hdr.ramdisk_size;
 401         mem_avoid[MEM_AVOID_INITRD].start = initrd_start;
 402         mem_avoid[MEM_AVOID_INITRD].size = initrd_size;
 403         /* No need to set mapping for initrd, it will be handled in VO. */
 404
 405         /* Avoid kernel command line. */
 406         cmd_line = get_cmd_line_ptr();
 407         /* Calculate size of cmd_line. */
 408         if (cmd_line) {
 409                 cmd_line_size = strnlen((char *)cmd_line, COMMAND_LINE_SIZE-1) + 1;
 410                 mem_avoid[MEM_AVOID_CMDLINE].start = cmd_line;
 411                 mem_avoid[MEM_AVOID_CMDLINE].size = cmd_line_size;
 412         }
 413
 414         /* Avoid boot parameters. */
 415         mem_avoid[MEM_AVOID_BOOTPARAMS].start = (unsigned long)boot_params;
 416         mem_avoid[MEM_AVOID_BOOTPARAMS].size = sizeof(*boot_params);
 417
 418         /* We don't need to set a mapping for setup_data. */
 419
 420         /* Mark the memmap regions we need to avoid */
 421         handle_mem_options();
 422
 423         /* Enumerate the immovable memory regions */
 424         num_immovable_mem = count_immovable_mem_regions();
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Does this memory vector overlap a known avoided area? If so, record the
 429  * overlap region with the lowest address.
 430  */
 431 static bool mem_avoid_overlap(struct mem_vector *img,
 432                               struct mem_vector *overlap)
 433 {
 434         int i;
 435         struct setup_data *ptr;
 436         u64 earliest = img->start + img->size;
 437         bool is_overlapping = false;
 438
 439         for (i = 0; i < MEM_AVOID_MAX; i++) {
 440                 if (mem_overlaps(img, &mem_avoid[i]) &&
 441                     mem_avoid[i].start < earliest) {
 442                         *overlap = mem_avoid[i];
 443                         earliest = overlap->start;
 444                         is_overlapping = true;
 445                 }
 446         }
 447
 448         /* Avoid all entries in the setup_data linked list. */
 449         ptr = (struct setup_data *)(unsigned long)boot_params->hdr.setup_data;
 450         while (ptr) {
 451                 struct mem_vector avoid;
 452
 453                 avoid.start = (unsigned long)ptr;
 454                 avoid.size = sizeof(*ptr) + ptr->len;
 455
 456                 if (mem_overlaps(img, &avoid) && (avoid.start < earliest)) {
 457                         *overlap = avoid;
 458                         earliest = overlap->start;
 459                         is_overlapping = true;
 460                 }
 461
 462                 if (ptr->type == SETUP_INDIRECT &&
 463                     ((struct setup_indirect *)ptr->data)->type != SETUP_INDIRECT) {
 464                         avoid.start = ((struct setup_indirect *)ptr->data)->addr;
 465                         avoid.size = ((struct setup_indirect *)ptr->data)->len;
 466
 467                         if (mem_overlaps(img, &avoid) && (avoid.start < earliest)) {
 468                                 *overlap = avoid;
 469                                 earliest = overlap->start;
 470                                 is_overlapping = true;
 471                         }
 472                 }
 473
 474                 ptr = (struct setup_data *)(unsigned long)ptr->next;
 475         }
 476
 477         return is_overlapping;
 478 }
 479
 480 struct slot_area {
 481         u64 addr;
 482         unsigned long num;
 483 };
 484
 485 #define MAX_SLOT_AREA 100
 486
 487 static struct slot_area slot_areas[MAX_SLOT_AREA];
 488 static unsigned int slot_area_index;
 489 static unsigned long slot_max;
 490
 491 static void store_slot_info(struct mem_vector *region, unsigned long image_size)
 492 {
 493         struct slot_area slot_area;
 494
 495         if (slot_area_index == MAX_SLOT_AREA)
 496                 return;
 497
 498         slot_area.addr = region->start;
 499         slot_area.num = 1 + (region->size - image_size) / CONFIG_PHYSICAL_ALIGN;
 500
 501         slot_areas[slot_area_index++] = slot_area;
 502         slot_max += slot_area.num;
 503 }
 504
 505 /*
 506  * Skip as many 1GB huge pages as possible in the passed region
 507  * according to the number which users specified:
 508  */
 509 static void
 510 process_gb_huge_pages(struct mem_vector *region, unsigned long image_size)
 511 {
 512         u64 pud_start, pud_end;
 513         unsigned long gb_huge_pages;
 514         struct mem_vector tmp;
 515
 516         if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_64) || !max_gb_huge_pages) {
 517                 store_slot_info(region, image_size);
 518                 return;
 519         }
 520
 521         /* Are there any 1GB pages in the region? */
 522         pud_start = ALIGN(region->start, PUD_SIZE);
 523         pud_end = ALIGN_DOWN(region->start + region->size, PUD_SIZE);
 524
 525         /* No good 1GB huge pages found: */
 526         if (pud_start >= pud_end) {
 527                 store_slot_info(region, image_size);
 528                 return;
 529         }
 530
 531         /* Check if the head part of the region is usable. */
 532         if (pud_start >= region->start + image_size) {
 533                 tmp.start = region->start;
 534                 tmp.size = pud_start - region->start;
 535                 store_slot_info(&tmp, image_size);
 536         }
 537
 538         /* Skip the good 1GB pages. */
 539         gb_huge_pages = (pud_end - pud_start) >> PUD_SHIFT;
 540         if (gb_huge_pages > max_gb_huge_pages) {
 541                 pud_end = pud_start + (max_gb_huge_pages << PUD_SHIFT);
 542                 max_gb_huge_pages = 0;
 543         } else {
 544                 max_gb_huge_pages -= gb_huge_pages;
 545         }
 546
 547         /* Check if the tail part of the region is usable. */
 548         if (region->start + region->size >= pud_end + image_size) {
 549                 tmp.start = pud_end;
 550                 tmp.size = region->start + region->size - pud_end;
 551                 store_slot_info(&tmp, image_size);
 552         }
 553 }
 554
 555 static u64 slots_fetch_random(void)
 556 {
 557         unsigned long slot;
 558         unsigned int i;
 559
 560         /* Handle case of no slots stored. */
 561         if (slot_max == 0)
 562                 return 0;
 563
 564         slot = kaslr_get_random_long("Physical") % slot_max;
 565
 566         for (i = 0; i < slot_area_index; i++) {
 567                 if (slot >= slot_areas[i].num) {
 568                         slot -= slot_areas[i].num;
 569                         continue;
 570                 }
 571                 return slot_areas[i].addr + ((u64)slot * CONFIG_PHYSICAL_ALIGN);
 572         }
 573
 574         if (i == slot_area_index)
 575                 debug_putstr("slots_fetch_random() failed!?\n");
 576         return 0;
 577 }
 578
 579 static void __process_mem_region(struct mem_vector *entry,
 580                                  unsigned long minimum,
 581                                  unsigned long image_size)
 582 {
 583         struct mem_vector region, overlap;
 584         u64 region_end;
 585
 586         /* Enforce minimum and memory limit. */
 587         region.start = max_t(u64, entry->start, minimum);
 588         region_end = min(entry->start + entry->size, mem_limit);
 589
 590         /* Give up if slot area array is full. */
 591         while (slot_area_index < MAX_SLOT_AREA) {
 592                 /* Potentially raise address to meet alignment needs. */
 593                 region.start = ALIGN(region.start, CONFIG_PHYSICAL_ALIGN);
 594
 595                 /* Did we raise the address above the passed in memory entry? */
 596                 if (region.start > region_end)
 597                         return;
 598
 599                 /* Reduce size by any delta from the original address. */
 600                 region.size = region_end - region.start;
 601
 602                 /* Return if region can't contain decompressed kernel */
 603                 if (region.size < image_size)
 604                         return;
 605
 606                 /* If nothing overlaps, store the region and return. */
 607                 if (!mem_avoid_overlap(&region, &overlap)) {
 608                         process_gb_huge_pages(&region, image_size);
 609                         return;
 610                 }
 611
 612                 /* Store beginning of region if holds at least image_size. */
 613                 if (overlap.start >= region.start + image_size) {
 614                         region.size = overlap.start - region.start;
 615                         process_gb_huge_pages(&region, image_size);
 616                 }
 617
 618                 /* Clip off the overlapping region and start over. */
 619                 region.start = overlap.start + overlap.size;
 620         }
 621 }
 622
 623 static bool process_mem_region(struct mem_vector *region,
 624                                unsigned long minimum,
 625                                unsigned long image_size)
 626 {
 627         int i;
 628         /*
 629          * If no immovable memory found, or MEMORY_HOTREMOVE disabled,
 630          * use @region directly.
 631          */
 632         if (!num_immovable_mem) {
 633                 __process_mem_region(region, minimum, image_size);
 634
 635                 if (slot_area_index == MAX_SLOT_AREA) {
 636                         debug_putstr("Aborted e820/efi memmap scan (slot_areas full)!\n");
 637                         return true;
 638                 }
 639                 return false;
 640         }
 641
 642 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE) && defined(CONFIG_ACPI)
 643         /*
 644          * If immovable memory found, filter the intersection between
 645          * immovable memory and @region.
 646          */
 647         for (i = 0; i < num_immovable_mem; i++) {
 648                 u64 start, end, entry_end, region_end;
 649                 struct mem_vector entry;
 650
 651                 if (!mem_overlaps(region, &immovable_mem[i]))
 652                         continue;
 653
 654                 start = immovable_mem[i].start;
 655                 end = start + immovable_mem[i].size;
 656                 region_end = region->start + region->size;
 657
 658                 entry.start = clamp(region->start, start, end);
 659                 entry_end = clamp(region_end, start, end);
 660                 entry.size = entry_end - entry.start;
 661
 662                 __process_mem_region(&entry, minimum, image_size);
 663
 664                 if (slot_area_index == MAX_SLOT_AREA) {
 665                         debug_putstr("Aborted e820/efi memmap scan when walking immovable regions(slot_areas full)!\n");
 666                         return true;
 667                 }
 668         }
 669 #endif
 670         return 0;
 671 }
 672
 673 #ifdef CONFIG_EFI
 674 /*
 675  * Returns true if we processed the EFI memmap, which we prefer over the E820
 676  * table if it is available.
 677  */
 678 static bool
 679 process_efi_entries(unsigned long minimum, unsigned long image_size)
 680 {
 681         struct efi_info *e = &boot_params->efi_info;
 682         bool efi_mirror_found = false;
 683         struct mem_vector region;
 684         efi_memory_desc_t *md;
 685         unsigned long pmap;
 686         char *signature;
 687         u32 nr_desc;
 688         int i;
 689
 690         signature = (char *)&e->efi_loader_signature;
 691         if (strncmp(signature, EFI32_LOADER_SIGNATURE, 4) &&
 692             strncmp(signature, EFI64_LOADER_SIGNATURE, 4))
 693                 return false;
 694
 695 #ifdef CONFIG_X86_32
 696         /* Can't handle data above 4GB at this time */
 697         if (e->efi_memmap_hi) {
 698                 warn("EFI memmap is above 4GB, can't be handled now on x86_32. EFI should be disabled.\n");
 699                 return false;
 700         }
 701         pmap =  e->efi_memmap;
 702 #else
 703         pmap = (e->efi_memmap | ((__u64)e->efi_memmap_hi << 32));
 704 #endif
 705
 706         nr_desc = e->efi_memmap_size / e->efi_memdesc_size;
 707         for (i = 0; i < nr_desc; i++) {
 708                 md = efi_early_memdesc_ptr(pmap, e->efi_memdesc_size, i);
 709                 if (md->attribute & EFI_MEMORY_MORE_RELIABLE) {
 710                         efi_mirror_found = true;
 711                         break;
 712                 }
 713         }
 714
 715         for (i = 0; i < nr_desc; i++) {
 716                 md = efi_early_memdesc_ptr(pmap, e->efi_memdesc_size, i);
 717
 718                 /*
 719                  * Here we are more conservative in picking free memory than
 720                  * the EFI spec allows:
 721                  *
 722                  * According to the spec, EFI_BOOT_SERVICES_{CODE|DATA} are also
 723                  * free memory and thus available to place the kernel image into,
 724                  * but in practice there's firmware where using that memory leads
 725                  * to crashes.
 726                  *
 727                  * Only EFI_CONVENTIONAL_MEMORY is guaranteed to be free.
 728                  */
 729                 if (md->type != EFI_CONVENTIONAL_MEMORY)
 730                         continue;
 731
 732                 if (efi_soft_reserve_enabled() &&
 733                     (md->attribute & EFI_MEMORY_SP))
 734                         continue;
 735
 736                 if (efi_mirror_found &&
 737                     !(md->attribute & EFI_MEMORY_MORE_RELIABLE))
 738                         continue;
 739
 740                 region.start = md->phys_addr;
 741                 region.size = md->num_pages << EFI_PAGE_SHIFT;
 742                 if (process_mem_region(&region, minimum, image_size))
 743                         break;
 744         }
 745         return true;
 746 }
 747 #else
 748 static inline bool
 749 process_efi_entries(unsigned long minimum, unsigned long image_size)
 750 {
 751         return false;
 752 }
 753 #endif
 754
 755 static void process_e820_entries(unsigned long minimum,
 756                                  unsigned long image_size)
 757 {
 758         int i;
 759         struct mem_vector region;
 760         struct boot_e820_entry *entry;
 761
 762         /* Verify potential e820 positions, appending to slots list. */
 763         for (i = 0; i < boot_params->e820_entries; i++) {
 764                 entry = &boot_params->e820_table[i];
 765                 /* Skip non-RAM entries. */
 766                 if (entry->type != E820_TYPE_RAM)
 767                         continue;
 768                 region.start = entry->addr;
 769                 region.size = entry->size;
 770                 if (process_mem_region(&region, minimum, image_size))
 771                         break;
 772         }
 773 }
 774
 775 static unsigned long find_random_phys_addr(unsigned long minimum,
 776                                            unsigned long image_size)
 777 {
 778         u64 phys_addr;
 779
 780         /* Bail out early if it's impossible to succeed. */
 781         if (minimum + image_size > mem_limit)
 782                 return 0;
 783
 784         /* Check if we had too many memmaps. */
 785         if (memmap_too_large) {
 786                 debug_putstr("Aborted memory entries scan (more than 4 memmap= args)!\n");
 787                 return 0;
 788         }
 789
 790         if (!process_efi_entries(minimum, image_size))
 791                 process_e820_entries(minimum, image_size);
 792
 793         phys_addr = slots_fetch_random();
 794
 795         /* Perform a final check to make sure the address is in range. */
 796         if (phys_addr < minimum || phys_addr + image_size > mem_limit) {
 797                 warn("Invalid physical address chosen!\n");
 798                 return 0;
 799         }
 800
 801         return (unsigned long)phys_addr;
 802 }
 803
 804 static unsigned long find_random_virt_addr(unsigned long minimum,
 805                                            unsigned long image_size)
 806 {
 807         unsigned long slots, random_addr;
 808
 809         /*
 810          * There are how many CONFIG_PHYSICAL_ALIGN-sized slots
 811          * that can hold image_size within the range of minimum to
 812          * KERNEL_IMAGE_SIZE?
 813          */
 814         slots = 1 + (KERNEL_IMAGE_SIZE - minimum - image_size) / CONFIG_PHYSICAL_ALIGN;
 815
 816         random_addr = kaslr_get_random_long("Virtual") % slots;
 817
 818         return random_addr * CONFIG_PHYSICAL_ALIGN + minimum;
 819 }
 820
 821 /*
 822  * Since this function examines addresses much more numerically,
 823  * it takes the input and output pointers as 'unsigned long'.
 824  */
 825 void choose_random_location(unsigned long input,
 826                             unsigned long input_size,
 827                             unsigned long *output,
 828                             unsigned long output_size,
 829                             unsigned long *virt_addr)
 830 {
 831         unsigned long random_addr, min_addr;
 832
 833         if (cmdline_find_option_bool("nokaslr")) {
 834                 warn("KASLR disabled: 'nokaslr' on cmdline.");
 835                 return;
 836         }
 837
 838         boot_params->hdr.loadflags |= KASLR_FLAG;
 839
 840         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32))
 841                 mem_limit = KERNEL_IMAGE_SIZE;
 842         else
 843                 mem_limit = MAXMEM;
 844
 845         /* Record the various known unsafe memory ranges. */
 846         mem_avoid_init(input, input_size, *output);
 847
 848         /*
 849          * Low end of the randomization range should be the
 850          * smaller of 512M or the initial kernel image
 851          * location:
 852          */
 853         min_addr = min(*output, 512UL << 20);
 854         /* Make sure minimum is aligned. */
 855         min_addr = ALIGN(min_addr, CONFIG_PHYSICAL_ALIGN);
 856
 857         /* Walk available memory entries to find a random address. */
 858         random_addr = find_random_phys_addr(min_addr, output_size);
 859         if (!random_addr) {
 860                 warn("Physical KASLR disabled: no suitable memory region!");
 861         } else {
 862                 /* Update the new physical address location. */
 863                 if (*output != random_addr)
 864                         *output = random_addr;
 865         }
 866
 867
 868         /* Pick random virtual address starting from LOAD_PHYSICAL_ADDR. */
 869         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_64))
 870                 random_addr = find_random_virt_addr(LOAD_PHYSICAL_ADDR, output_size);
 871         *virt_addr = random_addr;
 872 }