a618fcd2c07d3d54062a8558a7f9941b16859203
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / kernel / crash.c
1 /*
2  * Architecture specific (i386/x86_64) functions for kexec based crash dumps.
3  *
4  * Created by: Hariprasad Nellitheertha (hari@in.ibm.com)
5  *
6  * Copyright (C) IBM Corporation, 2004. All rights reserved.
7  * Copyright (C) Red Hat Inc., 2014. All rights reserved.
8  * Authors:
9  *      Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
10  *
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt)     "kexec: " fmt
14
15 #include <linux/types.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/smp.h>
18 #include <linux/reboot.h>
19 #include <linux/kexec.h>
20 #include <linux/delay.h>
21 #include <linux/elf.h>
22 #include <linux/elfcore.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/slab.h>
25
26 #include <asm/processor.h>
27 #include <asm/hardirq.h>
28 #include <asm/nmi.h>
29 #include <asm/hw_irq.h>
30 #include <asm/apic.h>
31 #include <asm/hpet.h>
32 #include <linux/kdebug.h>
33 #include <asm/cpu.h>
34 #include <asm/reboot.h>
35 #include <asm/virtext.h>
36
37 /* Alignment required for elf header segment */
38 #define ELF_CORE_HEADER_ALIGN   4096
39
40 /* This primarily represents number of split ranges due to exclusion */
41 #define CRASH_MAX_RANGES        16
42
43 struct crash_mem_range {
44         u64 start, end;
45 };
46
47 struct crash_mem {
48         unsigned int nr_ranges;
49         struct crash_mem_range ranges[CRASH_MAX_RANGES];
50 };
51
52 /* Misc data about ram ranges needed to prepare elf headers */
53 struct crash_elf_data {
54         struct kimage *image;
55         /*
56          * Total number of ram ranges we have after various adjustments for
57          * GART, crash reserved region etc.
58          */
59         unsigned int max_nr_ranges;
60         unsigned long gart_start, gart_end;
61
62         /* Pointer to elf header */
63         void *ehdr;
64         /* Pointer to next phdr */
65         void *bufp;
66         struct crash_mem mem;
67 };
68
69 /* Used while preparing memory map entries for second kernel */
70 struct crash_memmap_data {
71         struct boot_params *params;
72         /* Type of memory */
73         unsigned int type;
74 };
75
76 int in_crash_kexec;
77
78 /*
79  * This is used to VMCLEAR all VMCSs loaded on the
80  * processor. And when loading kvm_intel module, the
81  * callback function pointer will be assigned.
82  *
83  * protected by rcu.
84  */
85 crash_vmclear_fn __rcu *crash_vmclear_loaded_vmcss = NULL;
86 EXPORT_SYMBOL_GPL(crash_vmclear_loaded_vmcss);
87 unsigned long crash_zero_bytes;
88
89 static inline void cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss(void)
90 {
91         crash_vmclear_fn *do_vmclear_operation = NULL;
92
93         rcu_read_lock();
94         do_vmclear_operation = rcu_dereference(crash_vmclear_loaded_vmcss);
95         if (do_vmclear_operation)
96                 do_vmclear_operation();
97         rcu_read_unlock();
98 }
99
100 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_X86_LOCAL_APIC)
101
102 static void kdump_nmi_callback(int cpu, struct pt_regs *regs)
103 {
104 #ifdef CONFIG_X86_32
105         struct pt_regs fixed_regs;
106
107         if (!user_mode_vm(regs)) {
108                 crash_fixup_ss_esp(&fixed_regs, regs);
109                 regs = &fixed_regs;
110         }
111 #endif
112         crash_save_cpu(regs, cpu);
113
114         /*
115          * VMCLEAR VMCSs loaded on all cpus if needed.
116          */
117         cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss();
118
119         /* Disable VMX or SVM if needed.
120          *
121          * We need to disable virtualization on all CPUs.
122          * Having VMX or SVM enabled on any CPU may break rebooting
123          * after the kdump kernel has finished its task.
124          */
125         cpu_emergency_vmxoff();
126         cpu_emergency_svm_disable();
127
128         disable_local_APIC();
129 }
130
131 static void kdump_nmi_shootdown_cpus(void)
132 {
133         in_crash_kexec = 1;
134         nmi_shootdown_cpus(kdump_nmi_callback);
135
136         disable_local_APIC();
137 }
138
139 #else
140 static void kdump_nmi_shootdown_cpus(void)
141 {
142         /* There are no cpus to shootdown */
143 }
144 #endif
145
146 void native_machine_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
147 {
148         /* This function is only called after the system
149          * has panicked or is otherwise in a critical state.
150          * The minimum amount of code to allow a kexec'd kernel
151          * to run successfully needs to happen here.
152          *
153          * In practice this means shooting down the other cpus in
154          * an SMP system.
155          */
156         /* The kernel is broken so disable interrupts */
157         local_irq_disable();
158
159         kdump_nmi_shootdown_cpus();
160
161         /*
162          * VMCLEAR VMCSs loaded on this cpu if needed.
163          */
164         cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss();
165
166         /* Booting kdump kernel with VMX or SVM enabled won't work,
167          * because (among other limitations) we can't disable paging
168          * with the virt flags.
169          */
170         cpu_emergency_vmxoff();
171         cpu_emergency_svm_disable();
172
173 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
174         /* Prevent crash_kexec() from deadlocking on ioapic_lock. */
175         ioapic_zap_locks();
176         disable_IO_APIC();
177 #endif
178         lapic_shutdown();
179 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
180         hpet_disable();
181 #endif
182         crash_save_cpu(regs, safe_smp_processor_id());
183 }
184
185 #ifdef CONFIG_KEXEC_FILE
186 static int get_nr_ram_ranges_callback(unsigned long start_pfn,
187                                 unsigned long nr_pfn, void *arg)
188 {
189         int *nr_ranges = arg;
190
191         (*nr_ranges)++;
192         return 0;
193 }
194
195 static int get_gart_ranges_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
196 {
197         struct crash_elf_data *ced = arg;
198
199         ced->gart_start = start;
200         ced->gart_end = end;
201
202         /* Not expecting more than 1 gart aperture */
203         return 1;
204 }
205
206
207 /* Gather all the required information to prepare elf headers for ram regions */
208 static void fill_up_crash_elf_data(struct crash_elf_data *ced,
209                                    struct kimage *image)
210 {
211         unsigned int nr_ranges = 0;
212
213         ced->image = image;
214
215         walk_system_ram_range(0, -1, &nr_ranges,
216                                 get_nr_ram_ranges_callback);
217
218         ced->max_nr_ranges = nr_ranges;
219
220         /*
221          * We don't create ELF headers for GART aperture as an attempt
222          * to dump this memory in second kernel leads to hang/crash.
223          * If gart aperture is present, one needs to exclude that region
224          * and that could lead to need of extra phdr.
225          */
226         walk_iomem_res("GART", IORESOURCE_MEM, 0, -1,
227                                 ced, get_gart_ranges_callback);
228
229         /*
230          * If we have gart region, excluding that could potentially split
231          * a memory range, resulting in extra header. Account for  that.
232          */
233         if (ced->gart_end)
234                 ced->max_nr_ranges++;
235
236         /* Exclusion of crash region could split memory ranges */
237         ced->max_nr_ranges++;
238
239         /* If crashk_low_res is not 0, another range split possible */
240         if (crashk_low_res.end != 0)
241                 ced->max_nr_ranges++;
242 }
243
244 static int exclude_mem_range(struct crash_mem *mem,
245                 unsigned long long mstart, unsigned long long mend)
246 {
247         int i, j;
248         unsigned long long start, end;
249         struct crash_mem_range temp_range = {0, 0};
250
251         for (i = 0; i < mem->nr_ranges; i++) {
252                 start = mem->ranges[i].start;
253                 end = mem->ranges[i].end;
254
255                 if (mstart > end || mend < start)
256                         continue;
257
258                 /* Truncate any area outside of range */
259                 if (mstart < start)
260                         mstart = start;
261                 if (mend > end)
262                         mend = end;
263
264                 /* Found completely overlapping range */
265                 if (mstart == start && mend == end) {
266                         mem->ranges[i].start = 0;
267                         mem->ranges[i].end = 0;
268                         if (i < mem->nr_ranges - 1) {
269                                 /* Shift rest of the ranges to left */
270                                 for (j = i; j < mem->nr_ranges - 1; j++) {
271                                         mem->ranges[j].start =
272                                                 mem->ranges[j+1].start;
273                                         mem->ranges[j].end =
274                                                         mem->ranges[j+1].end;
275                                 }
276                         }
277                         mem->nr_ranges--;
278                         return 0;
279                 }
280
281                 if (mstart > start && mend < end) {
282                         /* Split original range */
283                         mem->ranges[i].end = mstart - 1;
284                         temp_range.start = mend + 1;
285                         temp_range.end = end;
286                 } else if (mstart != start)
287                         mem->ranges[i].end = mstart - 1;
288                 else
289                         mem->ranges[i].start = mend + 1;
290                 break;
291         }
292
293         /* If a split happend, add the split to array */
294         if (!temp_range.end)
295                 return 0;
296
297         /* Split happened */
298         if (i == CRASH_MAX_RANGES - 1) {
299                 pr_err("Too many crash ranges after split\n");
300                 return -ENOMEM;
301         }
302
303         /* Location where new range should go */
304         j = i + 1;
305         if (j < mem->nr_ranges) {
306                 /* Move over all ranges one slot towards the end */
307                 for (i = mem->nr_ranges - 1; i >= j; i--)
308                         mem->ranges[i + 1] = mem->ranges[i];
309         }
310
311         mem->ranges[j].start = temp_range.start;
312         mem->ranges[j].end = temp_range.end;
313         mem->nr_ranges++;
314         return 0;
315 }
316
317 /*
318  * Look for any unwanted ranges between mstart, mend and remove them. This
319  * might lead to split and split ranges are put in ced->mem.ranges[] array
320  */
321 static int elf_header_exclude_ranges(struct crash_elf_data *ced,
322                 unsigned long long mstart, unsigned long long mend)
323 {
324         struct crash_mem *cmem = &ced->mem;
325         int ret = 0;
326
327         memset(cmem->ranges, 0, sizeof(cmem->ranges));
328
329         cmem->ranges[0].start = mstart;
330         cmem->ranges[0].end = mend;
331         cmem->nr_ranges = 1;
332
333         /* Exclude crashkernel region */
334         ret = exclude_mem_range(cmem, crashk_res.start, crashk_res.end);
335         if (ret)
336                 return ret;
337
338         ret = exclude_mem_range(cmem, crashk_low_res.start, crashk_low_res.end);
339         if (ret)
340                 return ret;
341
342         /* Exclude GART region */
343         if (ced->gart_end) {
344                 ret = exclude_mem_range(cmem, ced->gart_start, ced->gart_end);
345                 if (ret)
346                         return ret;
347         }
348
349         return ret;
350 }
351
352 static int prepare_elf64_ram_headers_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
353 {
354         struct crash_elf_data *ced = arg;
355         Elf64_Ehdr *ehdr;
356         Elf64_Phdr *phdr;
357         unsigned long mstart, mend;
358         struct kimage *image = ced->image;
359         struct crash_mem *cmem;
360         int ret, i;
361
362         ehdr = ced->ehdr;
363
364         /* Exclude unwanted mem ranges */
365         ret = elf_header_exclude_ranges(ced, start, end);
366         if (ret)
367                 return ret;
368
369         /* Go through all the ranges in ced->mem.ranges[] and prepare phdr */
370         cmem = &ced->mem;
371
372         for (i = 0; i < cmem->nr_ranges; i++) {
373                 mstart = cmem->ranges[i].start;
374                 mend = cmem->ranges[i].end;
375
376                 phdr = ced->bufp;
377                 ced->bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
378
379                 phdr->p_type = PT_LOAD;
380                 phdr->p_flags = PF_R|PF_W|PF_X;
381                 phdr->p_offset  = mstart;
382
383                 /*
384                  * If a range matches backup region, adjust offset to backup
385                  * segment.
386                  */
387                 if (mstart == image->arch.backup_src_start &&
388                     (mend - mstart + 1) == image->arch.backup_src_sz)
389                         phdr->p_offset = image->arch.backup_load_addr;
390
391                 phdr->p_paddr = mstart;
392                 phdr->p_vaddr = (unsigned long long) __va(mstart);
393                 phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = mend - mstart + 1;
394                 phdr->p_align = 0;
395                 ehdr->e_phnum++;
396                 pr_debug("Crash PT_LOAD elf header. phdr=%p vaddr=0x%llx, paddr=0x%llx, sz=0x%llx e_phnum=%d p_offset=0x%llx\n",
397                         phdr, phdr->p_vaddr, phdr->p_paddr, phdr->p_filesz,
398                         ehdr->e_phnum, phdr->p_offset);
399         }
400
401         return ret;
402 }
403
404 static int prepare_elf64_headers(struct crash_elf_data *ced,
405                 void **addr, unsigned long *sz)
406 {
407         Elf64_Ehdr *ehdr;
408         Elf64_Phdr *phdr;
409         unsigned long nr_cpus = num_possible_cpus(), nr_phdr, elf_sz;
410         unsigned char *buf, *bufp;
411         unsigned int cpu;
412         unsigned long long notes_addr;
413         int ret;
414
415         /* extra phdr for vmcoreinfo elf note */
416         nr_phdr = nr_cpus + 1;
417         nr_phdr += ced->max_nr_ranges;
418
419         /*
420          * kexec-tools creates an extra PT_LOAD phdr for kernel text mapping
421          * area on x86_64 (ffffffff80000000 - ffffffffa0000000).
422          * I think this is required by tools like gdb. So same physical
423          * memory will be mapped in two elf headers. One will contain kernel
424          * text virtual addresses and other will have __va(physical) addresses.
425          */
426
427         nr_phdr++;
428         elf_sz = sizeof(Elf64_Ehdr) + nr_phdr * sizeof(Elf64_Phdr);
429         elf_sz = ALIGN(elf_sz, ELF_CORE_HEADER_ALIGN);
430
431         buf = vzalloc(elf_sz);
432         if (!buf)
433                 return -ENOMEM;
434
435         bufp = buf;
436         ehdr = (Elf64_Ehdr *)bufp;
437         bufp += sizeof(Elf64_Ehdr);
438         memcpy(ehdr->e_ident, ELFMAG, SELFMAG);
439         ehdr->e_ident[EI_CLASS] = ELFCLASS64;
440         ehdr->e_ident[EI_DATA] = ELFDATA2LSB;
441         ehdr->e_ident[EI_VERSION] = EV_CURRENT;
442         ehdr->e_ident[EI_OSABI] = ELF_OSABI;
443         memset(ehdr->e_ident + EI_PAD, 0, EI_NIDENT - EI_PAD);
444         ehdr->e_type = ET_CORE;
445         ehdr->e_machine = ELF_ARCH;
446         ehdr->e_version = EV_CURRENT;
447         ehdr->e_phoff = sizeof(Elf64_Ehdr);
448         ehdr->e_ehsize = sizeof(Elf64_Ehdr);
449         ehdr->e_phentsize = sizeof(Elf64_Phdr);
450
451         /* Prepare one phdr of type PT_NOTE for each present cpu */
452         for_each_present_cpu(cpu) {
453                 phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
454                 bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
455                 phdr->p_type = PT_NOTE;
456                 notes_addr = per_cpu_ptr_to_phys(per_cpu_ptr(crash_notes, cpu));
457                 phdr->p_offset = phdr->p_paddr = notes_addr;
458                 phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = sizeof(note_buf_t);
459                 (ehdr->e_phnum)++;
460         }
461
462         /* Prepare one PT_NOTE header for vmcoreinfo */
463         phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
464         bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
465         phdr->p_type = PT_NOTE;
466         phdr->p_offset = phdr->p_paddr = paddr_vmcoreinfo_note();
467         phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = sizeof(vmcoreinfo_note);
468         (ehdr->e_phnum)++;
469
470 #ifdef CONFIG_X86_64
471         /* Prepare PT_LOAD type program header for kernel text region */
472         phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
473         bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
474         phdr->p_type = PT_LOAD;
475         phdr->p_flags = PF_R|PF_W|PF_X;
476         phdr->p_vaddr = (Elf64_Addr)_text;
477         phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = _end - _text;
478         phdr->p_offset = phdr->p_paddr = __pa_symbol(_text);
479         (ehdr->e_phnum)++;
480 #endif
481
482         /* Prepare PT_LOAD headers for system ram chunks. */
483         ced->ehdr = ehdr;
484         ced->bufp = bufp;
485         ret = walk_system_ram_res(0, -1, ced,
486                         prepare_elf64_ram_headers_callback);
487         if (ret < 0)
488                 return ret;
489
490         *addr = buf;
491         *sz = elf_sz;
492         return 0;
493 }
494
495 /* Prepare elf headers. Return addr and size */
496 static int prepare_elf_headers(struct kimage *image, void **addr,
497                                         unsigned long *sz)
498 {
499         struct crash_elf_data *ced;
500         int ret;
501
502         ced = kzalloc(sizeof(*ced), GFP_KERNEL);
503         if (!ced)
504                 return -ENOMEM;
505
506         fill_up_crash_elf_data(ced, image);
507
508         /* By default prepare 64bit headers */
509         ret =  prepare_elf64_headers(ced, addr, sz);
510         kfree(ced);
511         return ret;
512 }
513
514 static int add_e820_entry(struct boot_params *params, struct e820entry *entry)
515 {
516         unsigned int nr_e820_entries;
517
518         nr_e820_entries = params->e820_entries;
519         if (nr_e820_entries >= E820MAX)
520                 return 1;
521
522         memcpy(&params->e820_map[nr_e820_entries], entry,
523                         sizeof(struct e820entry));
524         params->e820_entries++;
525         return 0;
526 }
527
528 static int memmap_entry_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
529 {
530         struct crash_memmap_data *cmd = arg;
531         struct boot_params *params = cmd->params;
532         struct e820entry ei;
533
534         ei.addr = start;
535         ei.size = end - start + 1;
536         ei.type = cmd->type;
537         add_e820_entry(params, &ei);
538
539         return 0;
540 }
541
542 static int memmap_exclude_ranges(struct kimage *image, struct crash_mem *cmem,
543                                  unsigned long long mstart,
544                                  unsigned long long mend)
545 {
546         unsigned long start, end;
547         int ret = 0;
548
549         cmem->ranges[0].start = mstart;
550         cmem->ranges[0].end = mend;
551         cmem->nr_ranges = 1;
552
553         /* Exclude Backup region */
554         start = image->arch.backup_load_addr;
555         end = start + image->arch.backup_src_sz - 1;
556         ret = exclude_mem_range(cmem, start, end);
557         if (ret)
558                 return ret;
559
560         /* Exclude elf header region */
561         start = image->arch.elf_load_addr;
562         end = start + image->arch.elf_headers_sz - 1;
563         return exclude_mem_range(cmem, start, end);
564 }
565
566 /* Prepare memory map for crash dump kernel */
567 int crash_setup_memmap_entries(struct kimage *image, struct boot_params *params)
568 {
569         int i, ret = 0;
570         unsigned long flags;
571         struct e820entry ei;
572         struct crash_memmap_data cmd;
573         struct crash_mem *cmem;
574
575         cmem = vzalloc(sizeof(struct crash_mem));
576         if (!cmem)
577                 return -ENOMEM;
578
579         memset(&cmd, 0, sizeof(struct crash_memmap_data));
580         cmd.params = params;
581
582         /* Add first 640K segment */
583         ei.addr = image->arch.backup_src_start;
584         ei.size = image->arch.backup_src_sz;
585         ei.type = E820_RAM;
586         add_e820_entry(params, &ei);
587
588         /* Add ACPI tables */
589         cmd.type = E820_ACPI;
590         flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
591         walk_iomem_res("ACPI Tables", flags, 0, -1, &cmd,
592                        memmap_entry_callback);
593
594         /* Add ACPI Non-volatile Storage */
595         cmd.type = E820_NVS;
596         walk_iomem_res("ACPI Non-volatile Storage", flags, 0, -1, &cmd,
597                         memmap_entry_callback);
598
599         /* Add crashk_low_res region */
600         if (crashk_low_res.end) {
601                 ei.addr = crashk_low_res.start;
602                 ei.size = crashk_low_res.end - crashk_low_res.start + 1;
603                 ei.type = E820_RAM;
604                 add_e820_entry(params, &ei);
605         }
606
607         /* Exclude some ranges from crashk_res and add rest to memmap */
608         ret = memmap_exclude_ranges(image, cmem, crashk_res.start,
609                                                 crashk_res.end);
610         if (ret)
611                 goto out;
612
613         for (i = 0; i < cmem->nr_ranges; i++) {
614                 ei.size = cmem->ranges[i].end - cmem->ranges[i].start + 1;
615
616                 /* If entry is less than a page, skip it */
617                 if (ei.size < PAGE_SIZE)
618                         continue;
619                 ei.addr = cmem->ranges[i].start;
620                 ei.type = E820_RAM;
621                 add_e820_entry(params, &ei);
622         }
623
624 out:
625         vfree(cmem);
626         return ret;
627 }
628
629 static int determine_backup_region(u64 start, u64 end, void *arg)
630 {
631         struct kimage *image = arg;
632
633         image->arch.backup_src_start = start;
634         image->arch.backup_src_sz = end - start + 1;
635
636         /* Expecting only one range for backup region */
637         return 1;
638 }
639
640 int crash_load_segments(struct kimage *image)
641 {
642         unsigned long src_start, src_sz, elf_sz;
643         void *elf_addr;
644         int ret;
645
646         /*
647          * Determine and load a segment for backup area. First 640K RAM
648          * region is backup source
649          */
650
651         ret = walk_system_ram_res(KEXEC_BACKUP_SRC_START, KEXEC_BACKUP_SRC_END,
652                                 image, determine_backup_region);
653
654         /* Zero or postive return values are ok */
655         if (ret < 0)
656                 return ret;
657
658         src_start = image->arch.backup_src_start;
659         src_sz = image->arch.backup_src_sz;
660
661         /* Add backup segment. */
662         if (src_sz) {
663                 /*
664                  * Ideally there is no source for backup segment. This is
665                  * copied in purgatory after crash. Just add a zero filled
666                  * segment for now to make sure checksum logic works fine.
667                  */
668                 ret = kexec_add_buffer(image, (char *)&crash_zero_bytes,
669                                        sizeof(crash_zero_bytes), src_sz,
670                                        PAGE_SIZE, 0, -1, 0,
671                                        &image->arch.backup_load_addr);
672                 if (ret)
673                         return ret;
674                 pr_debug("Loaded backup region at 0x%lx backup_start=0x%lx memsz=0x%lx\n",
675                          image->arch.backup_load_addr, src_start, src_sz);
676         }
677
678         /* Prepare elf headers and add a segment */
679         ret = prepare_elf_headers(image, &elf_addr, &elf_sz);
680         if (ret)
681                 return ret;
682
683         image->arch.elf_headers = elf_addr;
684         image->arch.elf_headers_sz = elf_sz;
685
686         ret = kexec_add_buffer(image, (char *)elf_addr, elf_sz, elf_sz,
687                         ELF_CORE_HEADER_ALIGN, 0, -1, 0,
688                         &image->arch.elf_load_addr);
689         if (ret) {
690                 vfree((void *)image->arch.elf_headers);
691                 return ret;
692         }
693         pr_debug("Loaded ELF headers at 0x%lx bufsz=0x%lx memsz=0x%lx\n",
694                  image->arch.elf_load_addr, elf_sz, elf_sz);
695
696         return ret;
697 }
698 #endif /* CONFIG_KEXEC_FILE */