powerpc/mm/nohash/kaslr_booke.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 //
   3 // Copyright (C) 2019 Jason Yan <yanaijie@huawei.com>
   4
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/errno.h>
   7 #include <linux/string.h>
   8 #include <linux/types.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/stddef.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/delay.h>
  14 #include <linux/memblock.h>
  15 #include <linux/libfdt.h>
  16 #include <linux/crash_core.h>
  17 #include <linux/of.h>
  18 #include <linux/of_fdt.h>
  19 #include <asm/cacheflush.h>
  20 #include <asm/kdump.h>
  21 #include <mm/mmu_decl.h>
  22 #include <generated/utsrelease.h>
  23
  24 struct regions {
  25         unsigned long pa_start;
  26         unsigned long pa_end;
  27         unsigned long kernel_size;
  28         unsigned long dtb_start;
  29         unsigned long dtb_end;
  30         unsigned long initrd_start;
  31         unsigned long initrd_end;
  32         unsigned long crash_start;
  33         unsigned long crash_end;
  34         int reserved_mem;
  35         int reserved_mem_addr_cells;
  36         int reserved_mem_size_cells;
  37 };
  38
  39 struct regions __initdata regions;
  40
  41 static __init void kaslr_get_cmdline(void *fdt)
  42 {
  43         early_init_dt_scan_chosen(boot_command_line);
  44 }
  45
  46 static unsigned long __init rotate_xor(unsigned long hash, const void *area,
  47                                        size_t size)
  48 {
  49         size_t i;
  50         const unsigned long *ptr = area;
  51
  52         for (i = 0; i < size / sizeof(hash); i++) {
  53                 /* Rotate by odd number of bits and XOR. */
  54                 hash = (hash << ((sizeof(hash) * 8) - 7)) | (hash >> 7);
  55                 hash ^= ptr[i];
  56         }
  57
  58         return hash;
  59 }
  60
  61 /* Attempt to create a simple starting entropy. This can make it defferent for
  62  * every build but it is still not enough. Stronger entropy should
  63  * be added to make it change for every boot.
  64  */
  65 static unsigned long __init get_boot_seed(void *fdt)
  66 {
  67         unsigned long hash = 0;
  68
  69         /* build-specific string for starting entropy. */
  70         hash = rotate_xor(hash, linux_banner, strlen(linux_banner));
  71         hash = rotate_xor(hash, fdt, fdt_totalsize(fdt));
  72
  73         return hash;
  74 }
  75
  76 static __init u64 get_kaslr_seed(void *fdt)
  77 {
  78         int node, len;
  79         fdt64_t *prop;
  80         u64 ret;
  81
  82         node = fdt_path_offset(fdt, "/chosen");
  83         if (node < 0)
  84                 return 0;
  85
  86         prop = fdt_getprop_w(fdt, node, "kaslr-seed", &len);
  87         if (!prop || len != sizeof(u64))
  88                 return 0;
  89
  90         ret = fdt64_to_cpu(*prop);
  91         *prop = 0;
  92         return ret;
  93 }
  94
  95 static __init bool regions_overlap(u32 s1, u32 e1, u32 s2, u32 e2)
  96 {
  97         return e1 >= s2 && e2 >= s1;
  98 }
  99
 100 static __init bool overlaps_reserved_region(const void *fdt, u32 start,
 101                                             u32 end)
 102 {
 103         int subnode, len, i;
 104         u64 base, size;
 105
 106         /* check for overlap with /memreserve/ entries */
 107         for (i = 0; i < fdt_num_mem_rsv(fdt); i++) {
 108                 if (fdt_get_mem_rsv(fdt, i, &base, &size) < 0)
 109                         continue;
 110                 if (regions_overlap(start, end, base, base + size))
 111                         return true;
 112         }
 113
 114         if (regions.reserved_mem < 0)
 115                 return false;
 116
 117         /* check for overlap with static reservations in /reserved-memory */
 118         for (subnode = fdt_first_subnode(fdt, regions.reserved_mem);
 119              subnode >= 0;
 120              subnode = fdt_next_subnode(fdt, subnode)) {
 121                 const fdt32_t *reg;
 122                 u64 rsv_end;
 123
 124                 len = 0;
 125                 reg = fdt_getprop(fdt, subnode, "reg", &len);
 126                 while (len >= (regions.reserved_mem_addr_cells +
 127                                regions.reserved_mem_size_cells)) {
 128                         base = fdt32_to_cpu(reg[0]);
 129                         if (regions.reserved_mem_addr_cells == 2)
 130                                 base = (base << 32) | fdt32_to_cpu(reg[1]);
 131
 132                         reg += regions.reserved_mem_addr_cells;
 133                         len -= 4 * regions.reserved_mem_addr_cells;
 134
 135                         size = fdt32_to_cpu(reg[0]);
 136                         if (regions.reserved_mem_size_cells == 2)
 137                                 size = (size << 32) | fdt32_to_cpu(reg[1]);
 138
 139                         reg += regions.reserved_mem_size_cells;
 140                         len -= 4 * regions.reserved_mem_size_cells;
 141
 142                         if (base >= regions.pa_end)
 143                                 continue;
 144
 145                         rsv_end = min(base + size, (u64)U32_MAX);
 146
 147                         if (regions_overlap(start, end, base, rsv_end))
 148                                 return true;
 149                 }
 150         }
 151         return false;
 152 }
 153
 154 static __init bool overlaps_region(const void *fdt, u32 start,
 155                                    u32 end)
 156 {
 157         if (regions_overlap(start, end, __pa(_stext), __pa(_end)))
 158                 return true;
 159
 160         if (regions_overlap(start, end, regions.dtb_start,
 161                             regions.dtb_end))
 162                 return true;
 163
 164         if (regions_overlap(start, end, regions.initrd_start,
 165                             regions.initrd_end))
 166                 return true;
 167
 168         if (regions_overlap(start, end, regions.crash_start,
 169                             regions.crash_end))
 170                 return true;
 171
 172         return overlaps_reserved_region(fdt, start, end);
 173 }
 174
 175 static void __init get_crash_kernel(void *fdt, unsigned long size)
 176 {
 177 #ifdef CONFIG_CRASH_CORE
 178         unsigned long long crash_size, crash_base;
 179         int ret;
 180
 181         ret = parse_crashkernel(boot_command_line, size, &crash_size,
 182                                 &crash_base);
 183         if (ret != 0 || crash_size == 0)
 184                 return;
 185         if (crash_base == 0)
 186                 crash_base = KDUMP_KERNELBASE;
 187
 188         regions.crash_start = (unsigned long)crash_base;
 189         regions.crash_end = (unsigned long)(crash_base + crash_size);
 190
 191         pr_debug("crash_base=0x%llx crash_size=0x%llx\n", crash_base, crash_size);
 192 #endif
 193 }
 194
 195 static void __init get_initrd_range(void *fdt)
 196 {
 197         u64 start, end;
 198         int node, len;
 199         const __be32 *prop;
 200
 201         node = fdt_path_offset(fdt, "/chosen");
 202         if (node < 0)
 203                 return;
 204
 205         prop = fdt_getprop(fdt, node, "linux,initrd-start", &len);
 206         if (!prop)
 207                 return;
 208         start = of_read_number(prop, len / 4);
 209
 210         prop = fdt_getprop(fdt, node, "linux,initrd-end", &len);
 211         if (!prop)
 212                 return;
 213         end = of_read_number(prop, len / 4);
 214
 215         regions.initrd_start = (unsigned long)start;
 216         regions.initrd_end = (unsigned long)end;
 217
 218         pr_debug("initrd_start=0x%llx  initrd_end=0x%llx\n", start, end);
 219 }
 220
 221 static __init unsigned long get_usable_address(const void *fdt,
 222                                                unsigned long start,
 223                                                unsigned long offset)
 224 {
 225         unsigned long pa;
 226         unsigned long pa_end;
 227
 228         for (pa = offset; (long)pa > (long)start; pa -= SZ_16K) {
 229                 pa_end = pa + regions.kernel_size;
 230                 if (overlaps_region(fdt, pa, pa_end))
 231                         continue;
 232
 233                 return pa;
 234         }
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 static __init void get_cell_sizes(const void *fdt, int node, int *addr_cells,
 239                                   int *size_cells)
 240 {
 241         const int *prop;
 242         int len;
 243
 244         /*
 245          * Retrieve the #address-cells and #size-cells properties
 246          * from the 'node', or use the default if not provided.
 247          */
 248         *addr_cells = *size_cells = 1;
 249
 250         prop = fdt_getprop(fdt, node, "#address-cells", &len);
 251         if (len == 4)
 252                 *addr_cells = fdt32_to_cpu(*prop);
 253         prop = fdt_getprop(fdt, node, "#size-cells", &len);
 254         if (len == 4)
 255                 *size_cells = fdt32_to_cpu(*prop);
 256 }
 257
 258 static unsigned long __init kaslr_legal_offset(void *dt_ptr, unsigned long index,
 259                                                unsigned long offset)
 260 {
 261         unsigned long koffset = 0;
 262         unsigned long start;
 263
 264         while ((long)index >= 0) {
 265                 offset = memstart_addr + index * SZ_64M + offset;
 266                 start = memstart_addr + index * SZ_64M;
 267                 koffset = get_usable_address(dt_ptr, start, offset);
 268                 if (koffset)
 269                         break;
 270                 index--;
 271         }
 272
 273         if (koffset != 0)
 274                 koffset -= memstart_addr;
 275
 276         return koffset;
 277 }
 278
 279 static inline __init bool kaslr_disabled(void)
 280 {
 281         return strstr(boot_command_line, "nokaslr") != NULL;
 282 }
 283
 284 static unsigned long __init kaslr_choose_location(void *dt_ptr, phys_addr_t size,
 285                                                   unsigned long kernel_sz)
 286 {
 287         unsigned long offset, random;
 288         unsigned long ram, linear_sz;
 289         u64 seed;
 290         unsigned long index;
 291
 292         kaslr_get_cmdline(dt_ptr);
 293         if (kaslr_disabled())
 294                 return 0;
 295
 296         random = get_boot_seed(dt_ptr);
 297
 298         seed = get_tb() << 32;
 299         seed ^= get_tb();
 300         random = rotate_xor(random, &seed, sizeof(seed));
 301
 302         /*
 303          * Retrieve (and wipe) the seed from the FDT
 304          */
 305         seed = get_kaslr_seed(dt_ptr);
 306         if (seed)
 307                 random = rotate_xor(random, &seed, sizeof(seed));
 308         else
 309                 pr_warn("KASLR: No safe seed for randomizing the kernel base.\n");
 310
 311         ram = min_t(phys_addr_t, __max_low_memory, size);
 312         ram = map_mem_in_cams(ram, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM, true, true);
 313         linear_sz = min_t(unsigned long, ram, SZ_512M);
 314
 315         /* If the linear size is smaller than 64M, do not randomize */
 316         if (linear_sz < SZ_64M)
 317                 return 0;
 318
 319         /* check for a reserved-memory node and record its cell sizes */
 320         regions.reserved_mem = fdt_path_offset(dt_ptr, "/reserved-memory");
 321         if (regions.reserved_mem >= 0)
 322                 get_cell_sizes(dt_ptr, regions.reserved_mem,
 323                                &regions.reserved_mem_addr_cells,
 324                                &regions.reserved_mem_size_cells);
 325
 326         regions.pa_start = memstart_addr;
 327         regions.pa_end = memstart_addr + linear_sz;
 328         regions.dtb_start = __pa(dt_ptr);
 329         regions.dtb_end = __pa(dt_ptr) + fdt_totalsize(dt_ptr);
 330         regions.kernel_size = kernel_sz;
 331
 332         get_initrd_range(dt_ptr);
 333         get_crash_kernel(dt_ptr, ram);
 334
 335         /*
 336          * Decide which 64M we want to start
 337          * Only use the low 8 bits of the random seed
 338          */
 339         index = random & 0xFF;
 340         index %= linear_sz / SZ_64M;
 341
 342         /* Decide offset inside 64M */
 343         offset = random % (SZ_64M - kernel_sz);
 344         offset = round_down(offset, SZ_16K);
 345
 346         return kaslr_legal_offset(dt_ptr, index, offset);
 347 }
 348
 349 /*
 350  * To see if we need to relocate the kernel to a random offset
 351  * void *dt_ptr - address of the device tree
 352  * phys_addr_t size - size of the first memory block
 353  */
 354 notrace void __init kaslr_early_init(void *dt_ptr, phys_addr_t size)
 355 {
 356         unsigned long tlb_virt;
 357         phys_addr_t tlb_phys;
 358         unsigned long offset;
 359         unsigned long kernel_sz;
 360
 361         kernel_sz = (unsigned long)_end - (unsigned long)_stext;
 362
 363         offset = kaslr_choose_location(dt_ptr, size, kernel_sz);
 364         if (offset == 0)
 365                 return;
 366
 367         kernstart_virt_addr += offset;
 368         kernstart_addr += offset;
 369
 370         is_second_reloc = 1;
 371
 372         if (offset >= SZ_64M) {
 373                 tlb_virt = round_down(kernstart_virt_addr, SZ_64M);
 374                 tlb_phys = round_down(kernstart_addr, SZ_64M);
 375
 376                 /* Create kernel map to relocate in */
 377                 create_kaslr_tlb_entry(1, tlb_virt, tlb_phys);
 378         }
 379
 380         /* Copy the kernel to it's new location and run */
 381         memcpy((void *)kernstart_virt_addr, (void *)_stext, kernel_sz);
 382         flush_icache_range(kernstart_virt_addr, kernstart_virt_addr + kernel_sz);
 383
 384         reloc_kernel_entry(dt_ptr, kernstart_virt_addr);
 385 }
 386
 387 void __init kaslr_late_init(void)
 388 {
 389         /* If randomized, clear the original kernel */
 390         if (kernstart_virt_addr != KERNELBASE) {
 391                 unsigned long kernel_sz;
 392
 393                 kernel_sz = (unsigned long)_end - kernstart_virt_addr;
 394                 memzero_explicit((void *)KERNELBASE, kernel_sz);
 395         }
 396 }