arch/x86/kernel/alternative.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 #define pr_fmt(fmt) "SMP alternatives: " fmt
   3
   4 #include <linux/module.h>
   5 #include <linux/sched.h>
   6 #include <linux/mutex.h>
   7 #include <linux/list.h>
   8 #include <linux/stringify.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/vmalloc.h>
  11 #include <linux/memory.h>
  12 #include <linux/stop_machine.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/kdebug.h>
  15 #include <linux/kprobes.h>
  16 #include <linux/mmu_context.h>
  17 #include <asm/text-patching.h>
  18 #include <asm/alternative.h>
  19 #include <asm/sections.h>
  20 #include <asm/pgtable.h>
  21 #include <asm/mce.h>
  22 #include <asm/nmi.h>
  23 #include <asm/cacheflush.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/io.h>
  26 #include <asm/fixmap.h>
  27
  28 int __read_mostly alternatives_patched;
  29
  30 EXPORT_SYMBOL_GPL(alternatives_patched);
  31
  32 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
  33
  34 static int __initdata_or_module debug_alternative;
  35
  36 static int __init debug_alt(char *str)
  37 {
  38         debug_alternative = 1;
  39         return 1;
  40 }
  41 __setup("debug-alternative", debug_alt);
  42
  43 static int noreplace_smp;
  44
  45 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
  46 {
  47         noreplace_smp = 1;
  48         return 1;
  49 }
  50 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
  51
  52 #define DPRINTK(fmt, args...)                                           \
  53 do {                                                                    \
  54         if (debug_alternative)                                          \
  55                 printk(KERN_DEBUG "%s: " fmt "\n", __func__, ##args);   \
  56 } while (0)
  57
  58 #define DUMP_BYTES(buf, len, fmt, args...)                              \
  59 do {                                                                    \
  60         if (unlikely(debug_alternative)) {                              \
  61                 int j;                                                  \
  62                                                                         \
  63                 if (!(len))                                             \
  64                         break;                                          \
  65                                                                         \
  66                 printk(KERN_DEBUG fmt, ##args);                         \
  67                 for (j = 0; j < (len) - 1; j++)                         \
  68                         printk(KERN_CONT "%02hhx ", buf[j]);            \
  69                 printk(KERN_CONT "%02hhx\n", buf[j]);                   \
  70         }                                                               \
  71 } while (0)
  72
  73 /*
  74  * Each GENERIC_NOPX is of X bytes, and defined as an array of bytes
  75  * that correspond to that nop. Getting from one nop to the next, we
  76  * add to the array the offset that is equal to the sum of all sizes of
  77  * nops preceding the one we are after.
  78  *
  79  * Note: The GENERIC_NOP5_ATOMIC is at the end, as it breaks the
  80  * nice symmetry of sizes of the previous nops.
  81  */
  82 #if defined(GENERIC_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
  83 static const unsigned char intelnops[] =
  84 {
  85         GENERIC_NOP1,
  86         GENERIC_NOP2,
  87         GENERIC_NOP3,
  88         GENERIC_NOP4,
  89         GENERIC_NOP5,
  90         GENERIC_NOP6,
  91         GENERIC_NOP7,
  92         GENERIC_NOP8,
  93         GENERIC_NOP5_ATOMIC
  94 };
  95 static const unsigned char * const intel_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
  96 {
  97         NULL,
  98         intelnops,
  99         intelnops + 1,
 100         intelnops + 1 + 2,
 101         intelnops + 1 + 2 + 3,
 102         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4,
 103         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 104         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 105         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 106         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 107 };
 108 #endif
 109
 110 #ifdef K8_NOP1
 111 static const unsigned char k8nops[] =
 112 {
 113         K8_NOP1,
 114         K8_NOP2,
 115         K8_NOP3,
 116         K8_NOP4,
 117         K8_NOP5,
 118         K8_NOP6,
 119         K8_NOP7,
 120         K8_NOP8,
 121         K8_NOP5_ATOMIC
 122 };
 123 static const unsigned char * const k8_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 124 {
 125         NULL,
 126         k8nops,
 127         k8nops + 1,
 128         k8nops + 1 + 2,
 129         k8nops + 1 + 2 + 3,
 130         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 131         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 132         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 133         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 134         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 135 };
 136 #endif
 137
 138 #if defined(K7_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
 139 static const unsigned char k7nops[] =
 140 {
 141         K7_NOP1,
 142         K7_NOP2,
 143         K7_NOP3,
 144         K7_NOP4,
 145         K7_NOP5,
 146         K7_NOP6,
 147         K7_NOP7,
 148         K7_NOP8,
 149         K7_NOP5_ATOMIC
 150 };
 151 static const unsigned char * const k7_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 152 {
 153         NULL,
 154         k7nops,
 155         k7nops + 1,
 156         k7nops + 1 + 2,
 157         k7nops + 1 + 2 + 3,
 158         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 159         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 160         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 161         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 162         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 163 };
 164 #endif
 165
 166 #ifdef P6_NOP1
 167 static const unsigned char p6nops[] =
 168 {
 169         P6_NOP1,
 170         P6_NOP2,
 171         P6_NOP3,
 172         P6_NOP4,
 173         P6_NOP5,
 174         P6_NOP6,
 175         P6_NOP7,
 176         P6_NOP8,
 177         P6_NOP5_ATOMIC
 178 };
 179 static const unsigned char * const p6_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 180 {
 181         NULL,
 182         p6nops,
 183         p6nops + 1,
 184         p6nops + 1 + 2,
 185         p6nops + 1 + 2 + 3,
 186         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 187         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 188         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 189         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 190         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 191 };
 192 #endif
 193
 194 /* Initialize these to a safe default */
 195 #ifdef CONFIG_X86_64
 196 const unsigned char * const *ideal_nops = p6_nops;
 197 #else
 198 const unsigned char * const *ideal_nops = intel_nops;
 199 #endif
 200
 201 void __init arch_init_ideal_nops(void)
 202 {
 203         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 204         case X86_VENDOR_INTEL:
 205                 /*
 206                  * Due to a decoder implementation quirk, some
 207                  * specific Intel CPUs actually perform better with
 208                  * the "k8_nops" than with the SDM-recommended NOPs.
 209                  */
 210                 if (boot_cpu_data.x86 == 6 &&
 211                     boot_cpu_data.x86_model >= 0x0f &&
 212                     boot_cpu_data.x86_model != 0x1c &&
 213                     boot_cpu_data.x86_model != 0x26 &&
 214                     boot_cpu_data.x86_model != 0x27 &&
 215                     boot_cpu_data.x86_model < 0x30) {
 216                         ideal_nops = k8_nops;
 217                 } else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL)) {
 218                            ideal_nops = p6_nops;
 219                 } else {
 220 #ifdef CONFIG_X86_64
 221                         ideal_nops = k8_nops;
 222 #else
 223                         ideal_nops = intel_nops;
 224 #endif
 225                 }
 226                 break;
 227
 228         case X86_VENDOR_HYGON:
 229                 ideal_nops = p6_nops;
 230                 return;
 231
 232         case X86_VENDOR_AMD:
 233                 if (boot_cpu_data.x86 > 0xf) {
 234                         ideal_nops = p6_nops;
 235                         return;
 236                 }
 237
 238                 /* fall through */
 239
 240         default:
 241 #ifdef CONFIG_X86_64
 242                 ideal_nops = k8_nops;
 243 #else
 244                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K8))
 245                         ideal_nops = k8_nops;
 246                 else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K7))
 247                         ideal_nops = k7_nops;
 248                 else
 249                         ideal_nops = intel_nops;
 250 #endif
 251         }
 252 }
 253
 254 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
 255 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
 256 {
 257         while (len > 0) {
 258                 unsigned int noplen = len;
 259                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
 260                         noplen = ASM_NOP_MAX;
 261                 memcpy(insns, ideal_nops[noplen], noplen);
 262                 insns += noplen;
 263                 len -= noplen;
 264         }
 265 }
 266
 267 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
 268 extern s32 __smp_locks[], __smp_locks_end[];
 269 void text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
 270
 271 /*
 272  * Are we looking at a near JMP with a 1 or 4-byte displacement.
 273  */
 274 static inline bool is_jmp(const u8 opcode)
 275 {
 276         return opcode == 0xeb || opcode == 0xe9;
 277 }
 278
 279 static void __init_or_module
 280 recompute_jump(struct alt_instr *a, u8 *orig_insn, u8 *repl_insn, u8 *insnbuf)
 281 {
 282         u8 *next_rip, *tgt_rip;
 283         s32 n_dspl, o_dspl;
 284         int repl_len;
 285
 286         if (a->replacementlen != 5)
 287                 return;
 288
 289         o_dspl = *(s32 *)(insnbuf + 1);
 290
 291         /* next_rip of the replacement JMP */
 292         next_rip = repl_insn + a->replacementlen;
 293         /* target rip of the replacement JMP */
 294         tgt_rip  = next_rip + o_dspl;
 295         n_dspl = tgt_rip - orig_insn;
 296
 297         DPRINTK("target RIP: %px, new_displ: 0x%x", tgt_rip, n_dspl);
 298
 299         if (tgt_rip - orig_insn >= 0) {
 300                 if (n_dspl - 2 <= 127)
 301                         goto two_byte_jmp;
 302                 else
 303                         goto five_byte_jmp;
 304         /* negative offset */
 305         } else {
 306                 if (((n_dspl - 2) & 0xff) == (n_dspl - 2))
 307                         goto two_byte_jmp;
 308                 else
 309                         goto five_byte_jmp;
 310         }
 311
 312 two_byte_jmp:
 313         n_dspl -= 2;
 314
 315         insnbuf[0] = 0xeb;
 316         insnbuf[1] = (s8)n_dspl;
 317         add_nops(insnbuf + 2, 3);
 318
 319         repl_len = 2;
 320         goto done;
 321
 322 five_byte_jmp:
 323         n_dspl -= 5;
 324
 325         insnbuf[0] = 0xe9;
 326         *(s32 *)&insnbuf[1] = n_dspl;
 327
 328         repl_len = 5;
 329
 330 done:
 331
 332         DPRINTK("final displ: 0x%08x, JMP 0x%lx",
 333                 n_dspl, (unsigned long)orig_insn + n_dspl + repl_len);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * "noinline" to cause control flow change and thus invalidate I$ and
 338  * cause refetch after modification.
 339  */
 340 static void __init_or_module noinline optimize_nops(struct alt_instr *a, u8 *instr)
 341 {
 342         unsigned long flags;
 343         int i;
 344
 345         for (i = 0; i < a->padlen; i++) {
 346                 if (instr[i] != 0x90)
 347                         return;
 348         }
 349
 350         local_irq_save(flags);
 351         add_nops(instr + (a->instrlen - a->padlen), a->padlen);
 352         local_irq_restore(flags);
 353
 354         DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%px: [%d:%d) optimized NOPs: ",
 355                    instr, a->instrlen - a->padlen, a->padlen);
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Replace instructions with better alternatives for this CPU type. This runs
 360  * before SMP is initialized to avoid SMP problems with self modifying code.
 361  * This implies that asymmetric systems where APs have less capabilities than
 362  * the boot processor are not handled. Tough. Make sure you disable such
 363  * features by hand.
 364  *
 365  * Marked "noinline" to cause control flow change and thus insn cache
 366  * to refetch changed I$ lines.
 367  */
 368 void __init_or_module noinline apply_alternatives(struct alt_instr *start,
 369                                                   struct alt_instr *end)
 370 {
 371         struct alt_instr *a;
 372         u8 *instr, *replacement;
 373         u8 insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 374
 375         DPRINTK("alt table %px, -> %px", start, end);
 376         /*
 377          * The scan order should be from start to end. A later scanned
 378          * alternative code can overwrite previously scanned alternative code.
 379          * Some kernel functions (e.g. memcpy, memset, etc) use this order to
 380          * patch code.
 381          *
 382          * So be careful if you want to change the scan order to any other
 383          * order.
 384          */
 385         for (a = start; a < end; a++) {
 386                 int insnbuf_sz = 0;
 387
 388                 instr = (u8 *)&a->instr_offset + a->instr_offset;
 389                 replacement = (u8 *)&a->repl_offset + a->repl_offset;
 390                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insnbuf));
 391                 BUG_ON(a->cpuid >= (NCAPINTS + NBUGINTS) * 32);
 392                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid)) {
 393                         if (a->padlen > 1)
 394                                 optimize_nops(a, instr);
 395
 396                         continue;
 397                 }
 398
 399                 DPRINTK("feat: %d*32+%d, old: (%pS (%px) len: %d), repl: (%px, len: %d), pad: %d",
 400                         a->cpuid >> 5,
 401                         a->cpuid & 0x1f,
 402                         instr, instr, a->instrlen,
 403                         replacement, a->replacementlen, a->padlen);
 404
 405                 DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%px: old_insn: ", instr);
 406                 DUMP_BYTES(replacement, a->replacementlen, "%px: rpl_insn: ", replacement);
 407
 408                 memcpy(insnbuf, replacement, a->replacementlen);
 409                 insnbuf_sz = a->replacementlen;
 410
 411                 /*
 412                  * 0xe8 is a relative jump; fix the offset.
 413                  *
 414                  * Instruction length is checked before the opcode to avoid
 415                  * accessing uninitialized bytes for zero-length replacements.
 416                  */
 417                 if (a->replacementlen == 5 && *insnbuf == 0xe8) {
 418                         *(s32 *)(insnbuf + 1) += replacement - instr;
 419                         DPRINTK("Fix CALL offset: 0x%x, CALL 0x%lx",
 420                                 *(s32 *)(insnbuf + 1),
 421                                 (unsigned long)instr + *(s32 *)(insnbuf + 1) + 5);
 422                 }
 423
 424                 if (a->replacementlen && is_jmp(replacement[0]))
 425                         recompute_jump(a, instr, replacement, insnbuf);
 426
 427                 if (a->instrlen > a->replacementlen) {
 428                         add_nops(insnbuf + a->replacementlen,
 429                                  a->instrlen - a->replacementlen);
 430                         insnbuf_sz += a->instrlen - a->replacementlen;
 431                 }
 432                 DUMP_BYTES(insnbuf, insnbuf_sz, "%px: final_insn: ", instr);
 433
 434                 text_poke_early(instr, insnbuf, insnbuf_sz);
 435         }
 436 }
 437
 438 #ifdef CONFIG_SMP
 439 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
 440                                   u8 *text, u8 *text_end)
 441 {
 442         const s32 *poff;
 443
 444         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 445                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 446
 447                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 448                         continue;
 449                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
 450                 if (*ptr == 0x3e)
 451                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
 452         }
 453 }
 454
 455 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
 456                                     u8 *text, u8 *text_end)
 457 {
 458         const s32 *poff;
 459
 460         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 461                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 462
 463                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 464                         continue;
 465                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
 466                 if (*ptr == 0xf0)
 467                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
 468         }
 469 }
 470
 471 struct smp_alt_module {
 472         /* what is this ??? */
 473         struct module   *mod;
 474         char            *name;
 475
 476         /* ptrs to lock prefixes */
 477         const s32       *locks;
 478         const s32       *locks_end;
 479
 480         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
 481         u8              *text;
 482         u8              *text_end;
 483
 484         struct list_head next;
 485 };
 486 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
 487 static bool uniproc_patched = false;    /* protected by text_mutex */
 488
 489 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
 490                                                   char *name,
 491                                                   void *locks, void *locks_end,
 492                                                   void *text,  void *text_end)
 493 {
 494         struct smp_alt_module *smp;
 495
 496         mutex_lock(&text_mutex);
 497         if (!uniproc_patched)
 498                 goto unlock;
 499
 500         if (num_possible_cpus() == 1)
 501                 /* Don't bother remembering, we'll never have to undo it. */
 502                 goto smp_unlock;
 503
 504         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
 505         if (NULL == smp)
 506                 /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
 507                 goto unlock;
 508
 509         smp->mod        = mod;
 510         smp->name       = name;
 511         smp->locks      = locks;
 512         smp->locks_end  = locks_end;
 513         smp->text       = text;
 514         smp->text_end   = text_end;
 515         DPRINTK("locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
 516                 smp->locks, smp->locks_end,
 517                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
 518
 519         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
 520 smp_unlock:
 521         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end, text, text_end);
 522 unlock:
 523         mutex_unlock(&text_mutex);
 524 }
 525
 526 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
 527 {
 528         struct smp_alt_module *item;
 529
 530         mutex_lock(&text_mutex);
 531         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
 532                 if (mod != item->mod)
 533                         continue;
 534                 list_del(&item->next);
 535                 kfree(item);
 536                 break;
 537         }
 538         mutex_unlock(&text_mutex);
 539 }
 540
 541 void alternatives_enable_smp(void)
 542 {
 543         struct smp_alt_module *mod;
 544
 545         /* Why bother if there are no other CPUs? */
 546         BUG_ON(num_possible_cpus() == 1);
 547
 548         mutex_lock(&text_mutex);
 549
 550         if (uniproc_patched) {
 551                 pr_info("switching to SMP code\n");
 552                 BUG_ON(num_online_cpus() != 1);
 553                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
 554                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
 555                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
 556                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
 557                                               mod->text, mod->text_end);
 558                 uniproc_patched = false;
 559         }
 560         mutex_unlock(&text_mutex);
 561 }
 562
 563 /*
 564  * Return 1 if the address range is reserved for SMP-alternatives.
 565  * Must hold text_mutex.
 566  */
 567 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
 568 {
 569         struct smp_alt_module *mod;
 570         const s32 *poff;
 571         u8 *text_start = start;
 572         u8 *text_end = end;
 573
 574         lockdep_assert_held(&text_mutex);
 575
 576         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
 577                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
 578                         continue;
 579                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
 580                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
 581
 582                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
 583                                 return 1;
 584                 }
 585         }
 586
 587         return 0;
 588 }
 589 #endif /* CONFIG_SMP */
 590
 591 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 592 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
 593                                      struct paravirt_patch_site *end)
 594 {
 595         struct paravirt_patch_site *p;
 596         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 597
 598         for (p = start; p < end; p++) {
 599                 unsigned int used;
 600
 601                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
 602                 /* prep the buffer with the original instructions */
 603                 memcpy(insnbuf, p->instr, p->len);
 604                 used = pv_ops.init.patch(p->instrtype, insnbuf,
 605                                          (unsigned long)p->instr, p->len);
 606
 607                 BUG_ON(used > p->len);
 608
 609                 /* Pad the rest with nops */
 610                 add_nops(insnbuf + used, p->len - used);
 611                 text_poke_early(p->instr, insnbuf, p->len);
 612         }
 613 }
 614 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
 615         __stop_parainstructions[];
 616 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
 617
 618 void __init alternative_instructions(void)
 619 {
 620         /* The patching is not fully atomic, so try to avoid local interruptions
 621            that might execute the to be patched code.
 622            Other CPUs are not running. */
 623         stop_nmi();
 624
 625         /*
 626          * Don't stop machine check exceptions while patching.
 627          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
 628          * case we must do something about the corruption.
 629          * Ignoring it is worse than a unlikely patching race.
 630          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
 631          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
 632          * expect a machine check to cause undue problems during to code
 633          * patching.
 634          */
 635
 636         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
 637
 638 #ifdef CONFIG_SMP
 639         /* Patch to UP if other cpus not imminent. */
 640         if (!noreplace_smp && (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)) {
 641                 uniproc_patched = true;
 642                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
 643                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
 644                                             _text, _etext);
 645         }
 646
 647         if (!uniproc_patched || num_possible_cpus() == 1)
 648                 free_init_pages("SMP alternatives",
 649                                 (unsigned long)__smp_locks,
 650                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
 651 #endif
 652
 653         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
 654
 655         restart_nmi();
 656         alternatives_patched = 1;
 657 }
 658
 659 /**
 660  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
 661  * @addr: address to modify
 662  * @opcode: source of the copy
 663  * @len: length to copy
 664  *
 665  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
 666  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
 667  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
 668  * instructions. And on the local CPU you need to be protected again NMI or MCE
 669  * handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
 670  */
 671 void __init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
 672                                       size_t len)
 673 {
 674         unsigned long flags;
 675
 676         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NX) &&
 677             is_module_text_address((unsigned long)addr)) {
 678                 /*
 679                  * Modules text is marked initially as non-executable, so the
 680                  * code cannot be running and speculative code-fetches are
 681                  * prevented. Just change the code.
 682                  */
 683                 memcpy(addr, opcode, len);
 684         } else {
 685                 local_irq_save(flags);
 686                 memcpy(addr, opcode, len);
 687                 local_irq_restore(flags);
 688                 sync_core();
 689
 690                 /*
 691                  * Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
 692                  * that causes hangs on some VIA CPUs.
 693                  */
 694         }
 695 }
 696
 697 __ro_after_init struct mm_struct *poking_mm;
 698 __ro_after_init unsigned long poking_addr;
 699
 700 static void *__text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
 701 {
 702         bool cross_page_boundary = offset_in_page(addr) + len > PAGE_SIZE;
 703         struct page *pages[2] = {NULL};
 704         temp_mm_state_t prev;
 705         unsigned long flags;
 706         pte_t pte, *ptep;
 707         spinlock_t *ptl;
 708         pgprot_t pgprot;
 709
 710         /*
 711          * While boot memory allocator is running we cannot use struct pages as
 712          * they are not yet initialized. There is no way to recover.
 713          */
 714         BUG_ON(!after_bootmem);
 715
 716         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
 717                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
 718                 if (cross_page_boundary)
 719                         pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 720         } else {
 721                 pages[0] = virt_to_page(addr);
 722                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
 723                 if (cross_page_boundary)
 724                         pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 725         }
 726         /*
 727          * If something went wrong, crash and burn since recovery paths are not
 728          * implemented.
 729          */
 730         BUG_ON(!pages[0] || (cross_page_boundary && !pages[1]));
 731
 732         local_irq_save(flags);
 733
 734         /*
 735          * Map the page without the global bit, as TLB flushing is done with
 736          * flush_tlb_mm_range(), which is intended for non-global PTEs.
 737          */
 738         pgprot = __pgprot(pgprot_val(PAGE_KERNEL) & ~_PAGE_GLOBAL);
 739
 740         /*
 741          * The lock is not really needed, but this allows to avoid open-coding.
 742          */
 743         ptep = get_locked_pte(poking_mm, poking_addr, &ptl);
 744
 745         /*
 746          * This must not fail; preallocated in poking_init().
 747          */
 748         VM_BUG_ON(!ptep);
 749
 750         pte = mk_pte(pages[0], pgprot);
 751         set_pte_at(poking_mm, poking_addr, ptep, pte);
 752
 753         if (cross_page_boundary) {
 754                 pte = mk_pte(pages[1], pgprot);
 755                 set_pte_at(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1, pte);
 756         }
 757
 758         /*
 759          * Loading the temporary mm behaves as a compiler barrier, which
 760          * guarantees that the PTE will be set at the time memcpy() is done.
 761          */
 762         prev = use_temporary_mm(poking_mm);
 763
 764         kasan_disable_current();
 765         memcpy((u8 *)poking_addr + offset_in_page(addr), opcode, len);
 766         kasan_enable_current();
 767
 768         /*
 769          * Ensure that the PTE is only cleared after the instructions of memcpy
 770          * were issued by using a compiler barrier.
 771          */
 772         barrier();
 773
 774         pte_clear(poking_mm, poking_addr, ptep);
 775         if (cross_page_boundary)
 776                 pte_clear(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1);
 777
 778         /*
 779          * Loading the previous page-table hierarchy requires a serializing
 780          * instruction that already allows the core to see the updated version.
 781          * Xen-PV is assumed to serialize execution in a similar manner.
 782          */
 783         unuse_temporary_mm(prev);
 784
 785         /*
 786          * Flushing the TLB might involve IPIs, which would require enabled
 787          * IRQs, but not if the mm is not used, as it is in this point.
 788          */
 789         flush_tlb_mm_range(poking_mm, poking_addr, poking_addr +
 790                            (cross_page_boundary ? 2 : 1) * PAGE_SIZE,
 791                            PAGE_SHIFT, false);
 792
 793         /*
 794          * If the text does not match what we just wrote then something is
 795          * fundamentally screwy; there's nothing we can really do about that.
 796          */
 797         BUG_ON(memcmp(addr, opcode, len));
 798
 799         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 800         local_irq_restore(flags);
 801         return addr;
 802 }
 803
 804 /**
 805  * text_poke - Update instructions on a live kernel
 806  * @addr: address to modify
 807  * @opcode: source of the copy
 808  * @len: length to copy
 809  *
 810  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
 811  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
 812  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
 813  * page.
 814  *
 815  * Note that the caller must ensure that if the modified code is part of a
 816  * module, the module would not be removed during poking. This can be achieved
 817  * by registering a module notifier, and ordering module removal and patching
 818  * trough a mutex.
 819  */
 820 void *text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
 821 {
 822         lockdep_assert_held(&text_mutex);
 823
 824         return __text_poke(addr, opcode, len);
 825 }
 826
 827 /**
 828  * text_poke_kgdb - Update instructions on a live kernel by kgdb
 829  * @addr: address to modify
 830  * @opcode: source of the copy
 831  * @len: length to copy
 832  *
 833  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
 834  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
 835  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
 836  * page.
 837  *
 838  * Context: should only be used by kgdb, which ensures no other core is running,
 839  *          despite the fact it does not hold the text_mutex.
 840  */
 841 void *text_poke_kgdb(void *addr, const void *opcode, size_t len)
 842 {
 843         return __text_poke(addr, opcode, len);
 844 }
 845
 846 static void do_sync_core(void *info)
 847 {
 848         sync_core();
 849 }
 850
 851 static bool bp_patching_in_progress;
 852 static void *bp_int3_handler, *bp_int3_addr;
 853
 854 int poke_int3_handler(struct pt_regs *regs)
 855 {
 856         /*
 857          * Having observed our INT3 instruction, we now must observe
 858          * bp_patching_in_progress.
 859          *
 860          *      in_progress = TRUE              INT3
 861          *      WMB                             RMB
 862          *      write INT3                      if (in_progress)
 863          *
 864          * Idem for bp_int3_handler.
 865          */
 866         smp_rmb();
 867
 868         if (likely(!bp_patching_in_progress))
 869                 return 0;
 870
 871         if (user_mode(regs) || regs->ip != (unsigned long)bp_int3_addr)
 872                 return 0;
 873
 874         /* set up the specified breakpoint handler */
 875         regs->ip = (unsigned long) bp_int3_handler;
 876
 877         return 1;
 878 }
 879 NOKPROBE_SYMBOL(poke_int3_handler);
 880
 881 /**
 882  * text_poke_bp() -- update instructions on live kernel on SMP
 883  * @addr:       address to patch
 884  * @opcode:     opcode of new instruction
 885  * @len:        length to copy
 886  * @handler:    address to jump to when the temporary breakpoint is hit
 887  *
 888  * Modify multi-byte instruction by using int3 breakpoint on SMP.
 889  * We completely avoid stop_machine() here, and achieve the
 890  * synchronization using int3 breakpoint.
 891  *
 892  * The way it is done:
 893  *      - add a int3 trap to the address that will be patched
 894  *      - sync cores
 895  *      - update all but the first byte of the patched range
 896  *      - sync cores
 897  *      - replace the first byte (int3) by the first byte of
 898  *        replacing opcode
 899  *      - sync cores
 900  */
 901 void text_poke_bp(void *addr, const void *opcode, size_t len, void *handler)
 902 {
 903         unsigned char int3 = 0xcc;
 904
 905         bp_int3_handler = handler;
 906         bp_int3_addr = (u8 *)addr + sizeof(int3);
 907         bp_patching_in_progress = true;
 908
 909         lockdep_assert_held(&text_mutex);
 910
 911         /*
 912          * Corresponding read barrier in int3 notifier for making sure the
 913          * in_progress and handler are correctly ordered wrt. patching.
 914          */
 915         smp_wmb();
 916
 917         text_poke(addr, &int3, sizeof(int3));
 918
 919         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 920
 921         if (len - sizeof(int3) > 0) {
 922                 /* patch all but the first byte */
 923                 text_poke((char *)addr + sizeof(int3),
 924                           (const char *) opcode + sizeof(int3),
 925                           len - sizeof(int3));
 926                 /*
 927                  * According to Intel, this core syncing is very likely
 928                  * not necessary and we'd be safe even without it. But
 929                  * better safe than sorry (plus there's not only Intel).
 930                  */
 931                 on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 932         }
 933
 934         /* patch the first byte */
 935         text_poke(addr, opcode, sizeof(int3));
 936
 937         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 938         /*
 939          * sync_core() implies an smp_mb() and orders this store against
 940          * the writing of the new instruction.
 941          */
 942         bp_patching_in_progress = false;
 943 }
 944