arch/x86/kernel/alternative.c

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