arch/x86/boot/compressed/ident_map_64.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * This code is used on x86_64 to create page table identity mappings on
   4  * demand by building up a new set of page tables (or appending to the
   5  * existing ones), and then switching over to them when ready.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2015-2016  Yinghai Lu
   8  * Copyright (C)      2016  Kees Cook
   9  */
  10
  11 /*
  12  * Since we're dealing with identity mappings, physical and virtual
  13  * addresses are the same, so override these defines which are ultimately
  14  * used by the headers in misc.h.
  15  */
  16 #define __pa(x)  ((unsigned long)(x))
  17 #define __va(x)  ((void *)((unsigned long)(x)))
  18
  19 /* No PAGE_TABLE_ISOLATION support needed either: */
  20 #undef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
  21
  22 #include "error.h"
  23 #include "misc.h"
  24
  25 /* These actually do the work of building the kernel identity maps. */
  26 #include <linux/pgtable.h>
  27 #include <asm/cmpxchg.h>
  28 #include <asm/trap_pf.h>
  29 #include <asm/trapnr.h>
  30 #include <asm/init.h>
  31 /* Use the static base for this part of the boot process */
  32 #undef __PAGE_OFFSET
  33 #define __PAGE_OFFSET __PAGE_OFFSET_BASE
  34 #include "../../mm/ident_map.c"
  35
  36 #define _SETUP
  37 #include <asm/setup.h>  /* For COMMAND_LINE_SIZE */
  38 #undef _SETUP
  39
  40 extern unsigned long get_cmd_line_ptr(void);
  41
  42 /* Used by PAGE_KERN* macros: */
  43 pteval_t __default_kernel_pte_mask __read_mostly = ~0;
  44
  45 /* Used to track our page table allocation area. */
  46 struct alloc_pgt_data {
  47         unsigned char *pgt_buf;
  48         unsigned long pgt_buf_size;
  49         unsigned long pgt_buf_offset;
  50 };
  51
  52 /*
  53  * Allocates space for a page table entry, using struct alloc_pgt_data
  54  * above. Besides the local callers, this is used as the allocation
  55  * callback in mapping_info below.
  56  */
  57 static void *alloc_pgt_page(void *context)
  58 {
  59         struct alloc_pgt_data *pages = (struct alloc_pgt_data *)context;
  60         unsigned char *entry;
  61
  62         /* Validate there is space available for a new page. */
  63         if (pages->pgt_buf_offset >= pages->pgt_buf_size) {
  64                 debug_putstr("out of pgt_buf in " __FILE__ "!?\n");
  65                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_offset);
  66                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_size);
  67                 return NULL;
  68         }
  69
  70         entry = pages->pgt_buf + pages->pgt_buf_offset;
  71         pages->pgt_buf_offset += PAGE_SIZE;
  72
  73         return entry;
  74 }
  75
  76 /* Used to track our allocated page tables. */
  77 static struct alloc_pgt_data pgt_data;
  78
  79 /* The top level page table entry pointer. */
  80 static unsigned long top_level_pgt;
  81
  82 phys_addr_t physical_mask = (1ULL << __PHYSICAL_MASK_SHIFT) - 1;
  83
  84 /*
  85  * Mapping information structure passed to kernel_ident_mapping_init().
  86  * Due to relocation, pointers must be assigned at run time not build time.
  87  */
  88 static struct x86_mapping_info mapping_info;
  89
  90 /*
  91  * Adds the specified range to the identity mappings.
  92  */
  93 static void add_identity_map(unsigned long start, unsigned long end)
  94 {
  95         int ret;
  96
  97         /* Align boundary to 2M. */
  98         start = round_down(start, PMD_SIZE);
  99         end = round_up(end, PMD_SIZE);
 100         if (start >= end)
 101                 return;
 102
 103         /* Build the mapping. */
 104         ret = kernel_ident_mapping_init(&mapping_info, (pgd_t *)top_level_pgt, start, end);
 105         if (ret)
 106                 error("Error: kernel_ident_mapping_init() failed\n");
 107 }
 108
 109 /* Locates and clears a region for a new top level page table. */
 110 void initialize_identity_maps(void *rmode)
 111 {
 112         unsigned long cmdline;
 113
 114         /* Exclude the encryption mask from __PHYSICAL_MASK */
 115         physical_mask &= ~sme_me_mask;
 116
 117         /* Init mapping_info with run-time function/buffer pointers. */
 118         mapping_info.alloc_pgt_page = alloc_pgt_page;
 119         mapping_info.context = &pgt_data;
 120         mapping_info.page_flag = __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC | sme_me_mask;
 121         mapping_info.kernpg_flag = _KERNPG_TABLE;
 122
 123         /*
 124          * It should be impossible for this not to already be true,
 125          * but since calling this a second time would rewind the other
 126          * counters, let's just make sure this is reset too.
 127          */
 128         pgt_data.pgt_buf_offset = 0;
 129
 130         /*
 131          * If we came here via startup_32(), cr3 will be _pgtable already
 132          * and we must append to the existing area instead of entirely
 133          * overwriting it.
 134          *
 135          * With 5-level paging, we use '_pgtable' to allocate the p4d page table,
 136          * the top-level page table is allocated separately.
 137          *
 138          * p4d_offset(top_level_pgt, 0) would cover both the 4- and 5-level
 139          * cases. On 4-level paging it's equal to 'top_level_pgt'.
 140          */
 141         top_level_pgt = read_cr3_pa();
 142         if (p4d_offset((pgd_t *)top_level_pgt, 0) == (p4d_t *)_pgtable) {
 143                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable + BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 144                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE - BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 145                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 146         } else {
 147                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable;
 148                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE;
 149                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 150                 top_level_pgt = (unsigned long)alloc_pgt_page(&pgt_data);
 151         }
 152
 153         /*
 154          * New page-table is set up - map the kernel image, boot_params and the
 155          * command line. The uncompressed kernel requires boot_params and the
 156          * command line to be mapped in the identity mapping. Map them
 157          * explicitly here in case the compressed kernel does not touch them,
 158          * or does not touch all the pages covering them.
 159          */
 160         add_identity_map((unsigned long)_head, (unsigned long)_end);
 161         boot_params = rmode;
 162         add_identity_map((unsigned long)boot_params, (unsigned long)(boot_params + 1));
 163         cmdline = get_cmd_line_ptr();
 164         add_identity_map(cmdline, cmdline + COMMAND_LINE_SIZE);
 165
 166         /* Load the new page-table. */
 167         sev_verify_cbit(top_level_pgt);
 168         write_cr3(top_level_pgt);
 169 }
 170
 171 static pte_t *split_large_pmd(struct x86_mapping_info *info,
 172                               pmd_t *pmdp, unsigned long __address)
 173 {
 174         unsigned long page_flags;
 175         unsigned long address;
 176         pte_t *pte;
 177         pmd_t pmd;
 178         int i;
 179
 180         pte = (pte_t *)info->alloc_pgt_page(info->context);
 181         if (!pte)
 182                 return NULL;
 183
 184         address     = __address & PMD_MASK;
 185         /* No large page - clear PSE flag */
 186         page_flags  = info->page_flag & ~_PAGE_PSE;
 187
 188         /* Populate the PTEs */
 189         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 190                 set_pte(&pte[i], __pte(address | page_flags));
 191                 address += PAGE_SIZE;
 192         }
 193
 194         /*
 195          * Ideally we need to clear the large PMD first and do a TLB
 196          * flush before we write the new PMD. But the 2M range of the
 197          * PMD might contain the code we execute and/or the stack
 198          * we are on, so we can't do that. But that should be safe here
 199          * because we are going from large to small mappings and we are
 200          * also the only user of the page-table, so there is no chance
 201          * of a TLB multihit.
 202          */
 203         pmd = __pmd((unsigned long)pte | info->kernpg_flag);
 204         set_pmd(pmdp, pmd);
 205         /* Flush TLB to establish the new PMD */
 206         write_cr3(top_level_pgt);
 207
 208         return pte + pte_index(__address);
 209 }
 210
 211 static void clflush_page(unsigned long address)
 212 {
 213         unsigned int flush_size;
 214         char *cl, *start, *end;
 215
 216         /*
 217          * Hardcode cl-size to 64 - CPUID can't be used here because that might
 218          * cause another #VC exception and the GHCB is not ready to use yet.
 219          */
 220         flush_size = 64;
 221         start      = (char *)(address & PAGE_MASK);
 222         end        = start + PAGE_SIZE;
 223
 224         /*
 225          * First make sure there are no pending writes on the cache-lines to
 226          * flush.
 227          */
 228         asm volatile("mfence" : : : "memory");
 229
 230         for (cl = start; cl != end; cl += flush_size)
 231                 clflush(cl);
 232 }
 233
 234 static int set_clr_page_flags(struct x86_mapping_info *info,
 235                               unsigned long address,
 236                               pteval_t set, pteval_t clr)
 237 {
 238         pgd_t *pgdp = (pgd_t *)top_level_pgt;
 239         p4d_t *p4dp;
 240         pud_t *pudp;
 241         pmd_t *pmdp;
 242         pte_t *ptep, pte;
 243
 244         /*
 245          * First make sure there is a PMD mapping for 'address'.
 246          * It should already exist, but keep things generic.
 247          *
 248          * To map the page just read from it and fault it in if there is no
 249          * mapping yet. add_identity_map() can't be called here because that
 250          * would unconditionally map the address on PMD level, destroying any
 251          * PTE-level mappings that might already exist. Use assembly here so
 252          * the access won't be optimized away.
 253          */
 254         asm volatile("mov %[address], %%r9"
 255                      :: [address] "g" (*(unsigned long *)address)
 256                      : "r9", "memory");
 257
 258         /*
 259          * The page is mapped at least with PMD size - so skip checks and walk
 260          * directly to the PMD.
 261          */
 262         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
 263         pudp = pud_offset(p4dp, address);
 264         pmdp = pmd_offset(pudp, address);
 265
 266         if (pmd_large(*pmdp))
 267                 ptep = split_large_pmd(info, pmdp, address);
 268         else
 269                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, address);
 270
 271         if (!ptep)
 272                 return -ENOMEM;
 273
 274         /*
 275          * Changing encryption attributes of a page requires to flush it from
 276          * the caches.
 277          */
 278         if ((set | clr) & _PAGE_ENC)
 279                 clflush_page(address);
 280
 281         /* Update PTE */
 282         pte = *ptep;
 283         pte = pte_set_flags(pte, set);
 284         pte = pte_clear_flags(pte, clr);
 285         set_pte(ptep, pte);
 286
 287         /* Flush TLB after changing encryption attribute */
 288         write_cr3(top_level_pgt);
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 int set_page_decrypted(unsigned long address)
 294 {
 295         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_ENC);
 296 }
 297
 298 int set_page_encrypted(unsigned long address)
 299 {
 300         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, _PAGE_ENC, 0);
 301 }
 302
 303 int set_page_non_present(unsigned long address)
 304 {
 305         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_PRESENT);
 306 }
 307
 308 static void do_pf_error(const char *msg, unsigned long error_code,
 309                         unsigned long address, unsigned long ip)
 310 {
 311         error_putstr(msg);
 312
 313         error_putstr("\nError Code: ");
 314         error_puthex(error_code);
 315         error_putstr("\nCR2: 0x");
 316         error_puthex(address);
 317         error_putstr("\nRIP relative to _head: 0x");
 318         error_puthex(ip - (unsigned long)_head);
 319         error_putstr("\n");
 320
 321         error("Stopping.\n");
 322 }
 323
 324 void do_boot_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 325 {
 326         unsigned long address = native_read_cr2();
 327         unsigned long end;
 328         bool ghcb_fault;
 329
 330         ghcb_fault = sev_es_check_ghcb_fault(address);
 331
 332         address   &= PMD_MASK;
 333         end        = address + PMD_SIZE;
 334
 335         /*
 336          * Check for unexpected error codes. Unexpected are:
 337          *      - Faults on present pages
 338          *      - User faults
 339          *      - Reserved bits set
 340          */
 341         if (error_code & (X86_PF_PROT | X86_PF_USER | X86_PF_RSVD))
 342                 do_pf_error("Unexpected page-fault:", error_code, address, regs->ip);
 343         else if (ghcb_fault)
 344                 do_pf_error("Page-fault on GHCB page:", error_code, address, regs->ip);
 345
 346         /*
 347          * Error code is sane - now identity map the 2M region around
 348          * the faulting address.
 349          */
 350         add_identity_map(address, end);
 351 }