kernel/kexec_core.c

   1 /*
   2  * kexec.c - kexec system call core code.
   3  * Copyright (C) 2002-2004 Eric Biederman  <ebiederm@xmission.com>
   4  *
   5  * This source code is licensed under the GNU General Public License,
   6  * Version 2.  See the file COPYING for more details.
   7  */
   8
   9 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  10
  11 #include <linux/capability.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/file.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/fs.h>
  16 #include <linux/kexec.h>
  17 #include <linux/mutex.h>
  18 #include <linux/list.h>
  19 #include <linux/highmem.h>
  20 #include <linux/syscalls.h>
  21 #include <linux/reboot.h>
  22 #include <linux/ioport.h>
  23 #include <linux/hardirq.h>
  24 #include <linux/elf.h>
  25 #include <linux/elfcore.h>
  26 #include <linux/utsname.h>
  27 #include <linux/numa.h>
  28 #include <linux/suspend.h>
  29 #include <linux/device.h>
  30 #include <linux/freezer.h>
  31 #include <linux/pm.h>
  32 #include <linux/cpu.h>
  33 #include <linux/uaccess.h>
  34 #include <linux/io.h>
  35 #include <linux/console.h>
  36 #include <linux/vmalloc.h>
  37 #include <linux/swap.h>
  38 #include <linux/syscore_ops.h>
  39 #include <linux/compiler.h>
  40 #include <linux/hugetlb.h>
  41 #include <linux/frame.h>
  42
  43 #include <asm/page.h>
  44 #include <asm/sections.h>
  45
  46 #include <crypto/hash.h>
  47 #include <crypto/sha.h>
  48 #include "kexec_internal.h"
  49
  50 DEFINE_MUTEX(kexec_mutex);
  51
  52 /* Per cpu memory for storing cpu states in case of system crash. */
  53 note_buf_t __percpu *crash_notes;
  54
  55 /* Flag to indicate we are going to kexec a new kernel */
  56 bool kexec_in_progress = false;
  57
  58
  59 /* Location of the reserved area for the crash kernel */
  60 struct resource crashk_res = {
  61         .name  = "Crash kernel",
  62         .start = 0,
  63         .end   = 0,
  64         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  65         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  66 };
  67 struct resource crashk_low_res = {
  68         .name  = "Crash kernel",
  69         .start = 0,
  70         .end   = 0,
  71         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  72         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  73 };
  74
  75 int kexec_should_crash(struct task_struct *p)
  76 {
  77         /*
  78          * If crash_kexec_post_notifiers is enabled, don't run
  79          * crash_kexec() here yet, which must be run after panic
  80          * notifiers in panic().
  81          */
  82         if (crash_kexec_post_notifiers)
  83                 return 0;
  84         /*
  85          * There are 4 panic() calls in do_exit() path, each of which
  86          * corresponds to each of these 4 conditions.
  87          */
  88         if (in_interrupt() || !p->pid || is_global_init(p) || panic_on_oops)
  89                 return 1;
  90         return 0;
  91 }
  92
  93 int kexec_crash_loaded(void)
  94 {
  95         return !!kexec_crash_image;
  96 }
  97 EXPORT_SYMBOL_GPL(kexec_crash_loaded);
  98
  99 /*
 100  * When kexec transitions to the new kernel there is a one-to-one
 101  * mapping between physical and virtual addresses.  On processors
 102  * where you can disable the MMU this is trivial, and easy.  For
 103  * others it is still a simple predictable page table to setup.
 104  *
 105  * In that environment kexec copies the new kernel to its final
 106  * resting place.  This means I can only support memory whose
 107  * physical address can fit in an unsigned long.  In particular
 108  * addresses where (pfn << PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX cannot be handled.
 109  * If the assembly stub has more restrictive requirements
 110  * KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT and KEXEC_DEST_MEMORY_LIMIT can be
 111  * defined more restrictively in <asm/kexec.h>.
 112  *
 113  * The code for the transition from the current kernel to the
 114  * the new kernel is placed in the control_code_buffer, whose size
 115  * is given by KEXEC_CONTROL_PAGE_SIZE.  In the best case only a single
 116  * page of memory is necessary, but some architectures require more.
 117  * Because this memory must be identity mapped in the transition from
 118  * virtual to physical addresses it must live in the range
 119  * 0 - TASK_SIZE, as only the user space mappings are arbitrarily
 120  * modifiable.
 121  *
 122  * The assembly stub in the control code buffer is passed a linked list
 123  * of descriptor pages detailing the source pages of the new kernel,
 124  * and the destination addresses of those source pages.  As this data
 125  * structure is not used in the context of the current OS, it must
 126  * be self-contained.
 127  *
 128  * The code has been made to work with highmem pages and will use a
 129  * destination page in its final resting place (if it happens
 130  * to allocate it).  The end product of this is that most of the
 131  * physical address space, and most of RAM can be used.
 132  *
 133  * Future directions include:
 134  *  - allocating a page table with the control code buffer identity
 135  *    mapped, to simplify machine_kexec and make kexec_on_panic more
 136  *    reliable.
 137  */
 138
 139 /*
 140  * KIMAGE_NO_DEST is an impossible destination address..., for
 141  * allocating pages whose destination address we do not care about.
 142  */
 143 #define KIMAGE_NO_DEST (-1UL)
 144 #define PAGE_COUNT(x) (((x) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT)
 145
 146 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 147                                        gfp_t gfp_mask,
 148                                        unsigned long dest);
 149
 150 int sanity_check_segment_list(struct kimage *image)
 151 {
 152         int i;
 153         unsigned long nr_segments = image->nr_segments;
 154         unsigned long total_pages = 0;
 155
 156         /*
 157          * Verify we have good destination addresses.  The caller is
 158          * responsible for making certain we don't attempt to load
 159          * the new image into invalid or reserved areas of RAM.  This
 160          * just verifies it is an address we can use.
 161          *
 162          * Since the kernel does everything in page size chunks ensure
 163          * the destination addresses are page aligned.  Too many
 164          * special cases crop of when we don't do this.  The most
 165          * insidious is getting overlapping destination addresses
 166          * simply because addresses are changed to page size
 167          * granularity.
 168          */
 169         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 170                 unsigned long mstart, mend;
 171
 172                 mstart = image->segment[i].mem;
 173                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 174                 if (mstart > mend)
 175                         return -EADDRNOTAVAIL;
 176                 if ((mstart & ~PAGE_MASK) || (mend & ~PAGE_MASK))
 177                         return -EADDRNOTAVAIL;
 178                 if (mend >= KEXEC_DESTINATION_MEMORY_LIMIT)
 179                         return -EADDRNOTAVAIL;
 180         }
 181
 182         /* Verify our destination addresses do not overlap.
 183          * If we alloed overlapping destination addresses
 184          * through very weird things can happen with no
 185          * easy explanation as one segment stops on another.
 186          */
 187         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 188                 unsigned long mstart, mend;
 189                 unsigned long j;
 190
 191                 mstart = image->segment[i].mem;
 192                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 193                 for (j = 0; j < i; j++) {
 194                         unsigned long pstart, pend;
 195
 196                         pstart = image->segment[j].mem;
 197                         pend   = pstart + image->segment[j].memsz;
 198                         /* Do the segments overlap ? */
 199                         if ((mend > pstart) && (mstart < pend))
 200                                 return -EINVAL;
 201                 }
 202         }
 203
 204         /* Ensure our buffer sizes are strictly less than
 205          * our memory sizes.  This should always be the case,
 206          * and it is easier to check up front than to be surprised
 207          * later on.
 208          */
 209         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 210                 if (image->segment[i].bufsz > image->segment[i].memsz)
 211                         return -EINVAL;
 212         }
 213
 214         /*
 215          * Verify that no more than half of memory will be consumed. If the
 216          * request from userspace is too large, a large amount of time will be
 217          * wasted allocating pages, which can cause a soft lockup.
 218          */
 219         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 220                 if (PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz) > totalram_pages / 2)
 221                         return -EINVAL;
 222
 223                 total_pages += PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz);
 224         }
 225
 226         if (total_pages > totalram_pages / 2)
 227                 return -EINVAL;
 228
 229         /*
 230          * Verify we have good destination addresses.  Normally
 231          * the caller is responsible for making certain we don't
 232          * attempt to load the new image into invalid or reserved
 233          * areas of RAM.  But crash kernels are preloaded into a
 234          * reserved area of ram.  We must ensure the addresses
 235          * are in the reserved area otherwise preloading the
 236          * kernel could corrupt things.
 237          */
 238
 239         if (image->type == KEXEC_TYPE_CRASH) {
 240                 for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 241                         unsigned long mstart, mend;
 242
 243                         mstart = image->segment[i].mem;
 244                         mend = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 245                         /* Ensure we are within the crash kernel limits */
 246                         if ((mstart < phys_to_boot_phys(crashk_res.start)) ||
 247                             (mend > phys_to_boot_phys(crashk_res.end)))
 248                                 return -EADDRNOTAVAIL;
 249                 }
 250         }
 251
 252         return 0;
 253 }
 254
 255 struct kimage *do_kimage_alloc_init(void)
 256 {
 257         struct kimage *image;
 258
 259         /* Allocate a controlling structure */
 260         image = kzalloc(sizeof(*image), GFP_KERNEL);
 261         if (!image)
 262                 return NULL;
 263
 264         image->head = 0;
 265         image->entry = &image->head;
 266         image->last_entry = &image->head;
 267         image->control_page = ~0; /* By default this does not apply */
 268         image->type = KEXEC_TYPE_DEFAULT;
 269
 270         /* Initialize the list of control pages */
 271         INIT_LIST_HEAD(&image->control_pages);
 272
 273         /* Initialize the list of destination pages */
 274         INIT_LIST_HEAD(&image->dest_pages);
 275
 276         /* Initialize the list of unusable pages */
 277         INIT_LIST_HEAD(&image->unusable_pages);
 278
 279         return image;
 280 }
 281
 282 int kimage_is_destination_range(struct kimage *image,
 283                                         unsigned long start,
 284                                         unsigned long end)
 285 {
 286         unsigned long i;
 287
 288         for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 289                 unsigned long mstart, mend;
 290
 291                 mstart = image->segment[i].mem;
 292                 mend = mstart + image->segment[i].memsz;
 293                 if ((end > mstart) && (start < mend))
 294                         return 1;
 295         }
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 static struct page *kimage_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 301 {
 302         struct page *pages;
 303
 304         pages = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_ZERO, order);
 305         if (pages) {
 306                 unsigned int count, i;
 307
 308                 pages->mapping = NULL;
 309                 set_page_private(pages, order);
 310                 count = 1 << order;
 311                 for (i = 0; i < count; i++)
 312                         SetPageReserved(pages + i);
 313
 314                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), count,
 315                                             gfp_mask);
 316
 317                 if (gfp_mask & __GFP_ZERO)
 318                         for (i = 0; i < count; i++)
 319                                 clear_highpage(pages + i);
 320         }
 321
 322         return pages;
 323 }
 324
 325 static void kimage_free_pages(struct page *page)
 326 {
 327         unsigned int order, count, i;
 328
 329         order = page_private(page);
 330         count = 1 << order;
 331
 332         arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), count);
 333
 334         for (i = 0; i < count; i++)
 335                 ClearPageReserved(page + i);
 336         __free_pages(page, order);
 337 }
 338
 339 void kimage_free_page_list(struct list_head *list)
 340 {
 341         struct page *page, *next;
 342
 343         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
 344                 list_del(&page->lru);
 345                 kimage_free_pages(page);
 346         }
 347 }
 348
 349 static struct page *kimage_alloc_normal_control_pages(struct kimage *image,
 350                                                         unsigned int order)
 351 {
 352         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 353          * that are needed while we copy the rest of the pages
 354          * to their final resting place.  As such they must
 355          * not conflict with either the destination addresses
 356          * or memory the kernel is already using.
 357          *
 358          * The only case where we really need more than one of
 359          * these are for architectures where we cannot disable
 360          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 361          * page table for all of the memory.
 362          *
 363          * At worst this runs in O(N) of the image size.
 364          */
 365         struct list_head extra_pages;
 366         struct page *pages;
 367         unsigned int count;
 368
 369         count = 1 << order;
 370         INIT_LIST_HEAD(&extra_pages);
 371
 372         /* Loop while I can allocate a page and the page allocated
 373          * is a destination page.
 374          */
 375         do {
 376                 unsigned long pfn, epfn, addr, eaddr;
 377
 378                 pages = kimage_alloc_pages(KEXEC_CONTROL_MEMORY_GFP, order);
 379                 if (!pages)
 380                         break;
 381                 pfn   = page_to_boot_pfn(pages);
 382                 epfn  = pfn + count;
 383                 addr  = pfn << PAGE_SHIFT;
 384                 eaddr = epfn << PAGE_SHIFT;
 385                 if ((epfn >= (KEXEC_CONTROL_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) ||
 386                               kimage_is_destination_range(image, addr, eaddr)) {
 387                         list_add(&pages->lru, &extra_pages);
 388                         pages = NULL;
 389                 }
 390         } while (!pages);
 391
 392         if (pages) {
 393                 /* Remember the allocated page... */
 394                 list_add(&pages->lru, &image->control_pages);
 395
 396                 /* Because the page is already in it's destination
 397                  * location we will never allocate another page at
 398                  * that address.  Therefore kimage_alloc_pages
 399                  * will not return it (again) and we don't need
 400                  * to give it an entry in image->segment[].
 401                  */
 402         }
 403         /* Deal with the destination pages I have inadvertently allocated.
 404          *
 405          * Ideally I would convert multi-page allocations into single
 406          * page allocations, and add everything to image->dest_pages.
 407          *
 408          * For now it is simpler to just free the pages.
 409          */
 410         kimage_free_page_list(&extra_pages);
 411
 412         return pages;
 413 }
 414
 415 static struct page *kimage_alloc_crash_control_pages(struct kimage *image,
 416                                                       unsigned int order)
 417 {
 418         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 419          * that are needed while we copy the rest of the pages
 420          * to their final resting place.  As such they must
 421          * not conflict with either the destination addresses
 422          * or memory the kernel is already using.
 423          *
 424          * Control pages are also the only pags we must allocate
 425          * when loading a crash kernel.  All of the other pages
 426          * are specified by the segments and we just memcpy
 427          * into them directly.
 428          *
 429          * The only case where we really need more than one of
 430          * these are for architectures where we cannot disable
 431          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 432          * page table for all of the memory.
 433          *
 434          * Given the low demand this implements a very simple
 435          * allocator that finds the first hole of the appropriate
 436          * size in the reserved memory region, and allocates all
 437          * of the memory up to and including the hole.
 438          */
 439         unsigned long hole_start, hole_end, size;
 440         struct page *pages;
 441
 442         pages = NULL;
 443         size = (1 << order) << PAGE_SHIFT;
 444         hole_start = (image->control_page + (size - 1)) & ~(size - 1);
 445         hole_end   = hole_start + size - 1;
 446         while (hole_end <= crashk_res.end) {
 447                 unsigned long i;
 448
 449                 cond_resched();
 450
 451                 if (hole_end > KEXEC_CRASH_CONTROL_MEMORY_LIMIT)
 452                         break;
 453                 /* See if I overlap any of the segments */
 454                 for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 455                         unsigned long mstart, mend;
 456
 457                         mstart = image->segment[i].mem;
 458                         mend   = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 459                         if ((hole_end >= mstart) && (hole_start <= mend)) {
 460                                 /* Advance the hole to the end of the segment */
 461                                 hole_start = (mend + (size - 1)) & ~(size - 1);
 462                                 hole_end   = hole_start + size - 1;
 463                                 break;
 464                         }
 465                 }
 466                 /* If I don't overlap any segments I have found my hole! */
 467                 if (i == image->nr_segments) {
 468                         pages = pfn_to_page(hole_start >> PAGE_SHIFT);
 469                         image->control_page = hole_end;
 470                         break;
 471                 }
 472         }
 473
 474         return pages;
 475 }
 476
 477
 478 struct page *kimage_alloc_control_pages(struct kimage *image,
 479                                          unsigned int order)
 480 {
 481         struct page *pages = NULL;
 482
 483         switch (image->type) {
 484         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 485                 pages = kimage_alloc_normal_control_pages(image, order);
 486                 break;
 487         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 488                 pages = kimage_alloc_crash_control_pages(image, order);
 489                 break;
 490         }
 491
 492         return pages;
 493 }
 494
 495 int kimage_crash_copy_vmcoreinfo(struct kimage *image)
 496 {
 497         struct page *vmcoreinfo_page;
 498         void *safecopy;
 499
 500         if (image->type != KEXEC_TYPE_CRASH)
 501                 return 0;
 502
 503         /*
 504          * For kdump, allocate one vmcoreinfo safe copy from the
 505          * crash memory. as we have arch_kexec_protect_crashkres()
 506          * after kexec syscall, we naturally protect it from write
 507          * (even read) access under kernel direct mapping. But on
 508          * the other hand, we still need to operate it when crash
 509          * happens to generate vmcoreinfo note, hereby we rely on
 510          * vmap for this purpose.
 511          */
 512         vmcoreinfo_page = kimage_alloc_control_pages(image, 0);
 513         if (!vmcoreinfo_page) {
 514                 pr_warn("Could not allocate vmcoreinfo buffer\n");
 515                 return -ENOMEM;
 516         }
 517         safecopy = vmap(&vmcoreinfo_page, 1, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
 518         if (!safecopy) {
 519                 pr_warn("Could not vmap vmcoreinfo buffer\n");
 520                 return -ENOMEM;
 521         }
 522
 523         image->vmcoreinfo_data_copy = safecopy;
 524         crash_update_vmcoreinfo_safecopy(safecopy);
 525
 526         return 0;
 527 }
 528
 529 static int kimage_add_entry(struct kimage *image, kimage_entry_t entry)
 530 {
 531         if (*image->entry != 0)
 532                 image->entry++;
 533
 534         if (image->entry == image->last_entry) {
 535                 kimage_entry_t *ind_page;
 536                 struct page *page;
 537
 538                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_KERNEL, KIMAGE_NO_DEST);
 539                 if (!page)
 540                         return -ENOMEM;
 541
 542                 ind_page = page_address(page);
 543                 *image->entry = virt_to_boot_phys(ind_page) | IND_INDIRECTION;
 544                 image->entry = ind_page;
 545                 image->last_entry = ind_page +
 546                                       ((PAGE_SIZE/sizeof(kimage_entry_t)) - 1);
 547         }
 548         *image->entry = entry;
 549         image->entry++;
 550         *image->entry = 0;
 551
 552         return 0;
 553 }
 554
 555 static int kimage_set_destination(struct kimage *image,
 556                                    unsigned long destination)
 557 {
 558         int result;
 559
 560         destination &= PAGE_MASK;
 561         result = kimage_add_entry(image, destination | IND_DESTINATION);
 562
 563         return result;
 564 }
 565
 566
 567 static int kimage_add_page(struct kimage *image, unsigned long page)
 568 {
 569         int result;
 570
 571         page &= PAGE_MASK;
 572         result = kimage_add_entry(image, page | IND_SOURCE);
 573
 574         return result;
 575 }
 576
 577
 578 static void kimage_free_extra_pages(struct kimage *image)
 579 {
 580         /* Walk through and free any extra destination pages I may have */
 581         kimage_free_page_list(&image->dest_pages);
 582
 583         /* Walk through and free any unusable pages I have cached */
 584         kimage_free_page_list(&image->unusable_pages);
 585
 586 }
 587 void kimage_terminate(struct kimage *image)
 588 {
 589         if (*image->entry != 0)
 590                 image->entry++;
 591
 592         *image->entry = IND_DONE;
 593 }
 594
 595 #define for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) \
 596         for (ptr = &image->head; (entry = *ptr) && !(entry & IND_DONE); \
 597                 ptr = (entry & IND_INDIRECTION) ? \
 598                         boot_phys_to_virt((entry & PAGE_MASK)) : ptr + 1)
 599
 600 static void kimage_free_entry(kimage_entry_t entry)
 601 {
 602         struct page *page;
 603
 604         page = boot_pfn_to_page(entry >> PAGE_SHIFT);
 605         kimage_free_pages(page);
 606 }
 607
 608 void kimage_free(struct kimage *image)
 609 {
 610         kimage_entry_t *ptr, entry;
 611         kimage_entry_t ind = 0;
 612
 613         if (!image)
 614                 return;
 615
 616         if (image->vmcoreinfo_data_copy) {
 617                 crash_update_vmcoreinfo_safecopy(NULL);
 618                 vunmap(image->vmcoreinfo_data_copy);
 619         }
 620
 621         kimage_free_extra_pages(image);
 622         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 623                 if (entry & IND_INDIRECTION) {
 624                         /* Free the previous indirection page */
 625                         if (ind & IND_INDIRECTION)
 626                                 kimage_free_entry(ind);
 627                         /* Save this indirection page until we are
 628                          * done with it.
 629                          */
 630                         ind = entry;
 631                 } else if (entry & IND_SOURCE)
 632                         kimage_free_entry(entry);
 633         }
 634         /* Free the final indirection page */
 635         if (ind & IND_INDIRECTION)
 636                 kimage_free_entry(ind);
 637
 638         /* Handle any machine specific cleanup */
 639         machine_kexec_cleanup(image);
 640
 641         /* Free the kexec control pages... */
 642         kimage_free_page_list(&image->control_pages);
 643
 644         /*
 645          * Free up any temporary buffers allocated. This might hit if
 646          * error occurred much later after buffer allocation.
 647          */
 648         if (image->file_mode)
 649                 kimage_file_post_load_cleanup(image);
 650
 651         kfree(image);
 652 }
 653
 654 static kimage_entry_t *kimage_dst_used(struct kimage *image,
 655                                         unsigned long page)
 656 {
 657         kimage_entry_t *ptr, entry;
 658         unsigned long destination = 0;
 659
 660         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 661                 if (entry & IND_DESTINATION)
 662                         destination = entry & PAGE_MASK;
 663                 else if (entry & IND_SOURCE) {
 664                         if (page == destination)
 665                                 return ptr;
 666                         destination += PAGE_SIZE;
 667                 }
 668         }
 669
 670         return NULL;
 671 }
 672
 673 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 674                                         gfp_t gfp_mask,
 675                                         unsigned long destination)
 676 {
 677         /*
 678          * Here we implement safeguards to ensure that a source page
 679          * is not copied to its destination page before the data on
 680          * the destination page is no longer useful.
 681          *
 682          * To do this we maintain the invariant that a source page is
 683          * either its own destination page, or it is not a
 684          * destination page at all.
 685          *
 686          * That is slightly stronger than required, but the proof
 687          * that no problems will not occur is trivial, and the
 688          * implementation is simply to verify.
 689          *
 690          * When allocating all pages normally this algorithm will run
 691          * in O(N) time, but in the worst case it will run in O(N^2)
 692          * time.   If the runtime is a problem the data structures can
 693          * be fixed.
 694          */
 695         struct page *page;
 696         unsigned long addr;
 697
 698         /*
 699          * Walk through the list of destination pages, and see if I
 700          * have a match.
 701          */
 702         list_for_each_entry(page, &image->dest_pages, lru) {
 703                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 704                 if (addr == destination) {
 705                         list_del(&page->lru);
 706                         return page;
 707                 }
 708         }
 709         page = NULL;
 710         while (1) {
 711                 kimage_entry_t *old;
 712
 713                 /* Allocate a page, if we run out of memory give up */
 714                 page = kimage_alloc_pages(gfp_mask, 0);
 715                 if (!page)
 716                         return NULL;
 717                 /* If the page cannot be used file it away */
 718                 if (page_to_boot_pfn(page) >
 719                                 (KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) {
 720                         list_add(&page->lru, &image->unusable_pages);
 721                         continue;
 722                 }
 723                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 724
 725                 /* If it is the destination page we want use it */
 726                 if (addr == destination)
 727                         break;
 728
 729                 /* If the page is not a destination page use it */
 730                 if (!kimage_is_destination_range(image, addr,
 731                                                   addr + PAGE_SIZE))
 732                         break;
 733
 734                 /*
 735                  * I know that the page is someones destination page.
 736                  * See if there is already a source page for this
 737                  * destination page.  And if so swap the source pages.
 738                  */
 739                 old = kimage_dst_used(image, addr);
 740                 if (old) {
 741                         /* If so move it */
 742                         unsigned long old_addr;
 743                         struct page *old_page;
 744
 745                         old_addr = *old & PAGE_MASK;
 746                         old_page = boot_pfn_to_page(old_addr >> PAGE_SHIFT);
 747                         copy_highpage(page, old_page);
 748                         *old = addr | (*old & ~PAGE_MASK);
 749
 750                         /* The old page I have found cannot be a
 751                          * destination page, so return it if it's
 752                          * gfp_flags honor the ones passed in.
 753                          */
 754                         if (!(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) &&
 755                             PageHighMem(old_page)) {
 756                                 kimage_free_pages(old_page);
 757                                 continue;
 758                         }
 759                         addr = old_addr;
 760                         page = old_page;
 761                         break;
 762                 }
 763                 /* Place the page on the destination list, to be used later */
 764                 list_add(&page->lru, &image->dest_pages);
 765         }
 766
 767         return page;
 768 }
 769
 770 static int kimage_load_normal_segment(struct kimage *image,
 771                                          struct kexec_segment *segment)
 772 {
 773         unsigned long maddr;
 774         size_t ubytes, mbytes;
 775         int result;
 776         unsigned char __user *buf = NULL;
 777         unsigned char *kbuf = NULL;
 778
 779         result = 0;
 780         if (image->file_mode)
 781                 kbuf = segment->kbuf;
 782         else
 783                 buf = segment->buf;
 784         ubytes = segment->bufsz;
 785         mbytes = segment->memsz;
 786         maddr = segment->mem;
 787
 788         result = kimage_set_destination(image, maddr);
 789         if (result < 0)
 790                 goto out;
 791
 792         while (mbytes) {
 793                 struct page *page;
 794                 char *ptr;
 795                 size_t uchunk, mchunk;
 796
 797                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_HIGHUSER, maddr);
 798                 if (!page) {
 799                         result  = -ENOMEM;
 800                         goto out;
 801                 }
 802                 result = kimage_add_page(image, page_to_boot_pfn(page)
 803                                                                 << PAGE_SHIFT);
 804                 if (result < 0)
 805                         goto out;
 806
 807                 ptr = kmap(page);
 808                 /* Start with a clear page */
 809                 clear_page(ptr);
 810                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 811                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 812                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 813                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 814
 815                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 816                 if (image->file_mode)
 817                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 818                 else
 819                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 820                 kunmap(page);
 821                 if (result) {
 822                         result = -EFAULT;
 823                         goto out;
 824                 }
 825                 ubytes -= uchunk;
 826                 maddr  += mchunk;
 827                 if (image->file_mode)
 828                         kbuf += mchunk;
 829                 else
 830                         buf += mchunk;
 831                 mbytes -= mchunk;
 832         }
 833 out:
 834         return result;
 835 }
 836
 837 static int kimage_load_crash_segment(struct kimage *image,
 838                                         struct kexec_segment *segment)
 839 {
 840         /* For crash dumps kernels we simply copy the data from
 841          * user space to it's destination.
 842          * We do things a page at a time for the sake of kmap.
 843          */
 844         unsigned long maddr;
 845         size_t ubytes, mbytes;
 846         int result;
 847         unsigned char __user *buf = NULL;
 848         unsigned char *kbuf = NULL;
 849
 850         result = 0;
 851         if (image->file_mode)
 852                 kbuf = segment->kbuf;
 853         else
 854                 buf = segment->buf;
 855         ubytes = segment->bufsz;
 856         mbytes = segment->memsz;
 857         maddr = segment->mem;
 858         while (mbytes) {
 859                 struct page *page;
 860                 char *ptr;
 861                 size_t uchunk, mchunk;
 862
 863                 page = boot_pfn_to_page(maddr >> PAGE_SHIFT);
 864                 if (!page) {
 865                         result  = -ENOMEM;
 866                         goto out;
 867                 }
 868                 ptr = kmap(page);
 869                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 870                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 871                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 872                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 873                 if (mchunk > uchunk) {
 874                         /* Zero the trailing part of the page */
 875                         memset(ptr + uchunk, 0, mchunk - uchunk);
 876                 }
 877
 878                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 879                 if (image->file_mode)
 880                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 881                 else
 882                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 883                 kexec_flush_icache_page(page);
 884                 kunmap(page);
 885                 if (result) {
 886                         result = -EFAULT;
 887                         goto out;
 888                 }
 889                 ubytes -= uchunk;
 890                 maddr  += mchunk;
 891                 if (image->file_mode)
 892                         kbuf += mchunk;
 893                 else
 894                         buf += mchunk;
 895                 mbytes -= mchunk;
 896         }
 897 out:
 898         return result;
 899 }
 900
 901 int kimage_load_segment(struct kimage *image,
 902                                 struct kexec_segment *segment)
 903 {
 904         int result = -ENOMEM;
 905
 906         switch (image->type) {
 907         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 908                 result = kimage_load_normal_segment(image, segment);
 909                 break;
 910         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 911                 result = kimage_load_crash_segment(image, segment);
 912                 break;
 913         }
 914
 915         return result;
 916 }
 917
 918 struct kimage *kexec_image;
 919 struct kimage *kexec_crash_image;
 920 int kexec_load_disabled;
 921
 922 /*
 923  * No panic_cpu check version of crash_kexec().  This function is called
 924  * only when panic_cpu holds the current CPU number; this is the only CPU
 925  * which processes crash_kexec routines.
 926  */
 927 void __noclone __crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 928 {
 929         /* Take the kexec_mutex here to prevent sys_kexec_load
 930          * running on one cpu from replacing the crash kernel
 931          * we are using after a panic on a different cpu.
 932          *
 933          * If the crash kernel was not located in a fixed area
 934          * of memory the xchg(&kexec_crash_image) would be
 935          * sufficient.  But since I reuse the memory...
 936          */
 937         if (mutex_trylock(&kexec_mutex)) {
 938                 if (kexec_crash_image) {
 939                         struct pt_regs fixed_regs;
 940
 941                         crash_setup_regs(&fixed_regs, regs);
 942                         crash_save_vmcoreinfo();
 943                         machine_crash_shutdown(&fixed_regs);
 944                         machine_kexec(kexec_crash_image);
 945                 }
 946                 mutex_unlock(&kexec_mutex);
 947         }
 948 }
 949 STACK_FRAME_NON_STANDARD(__crash_kexec);
 950
 951 void crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 952 {
 953         int old_cpu, this_cpu;
 954
 955         /*
 956          * Only one CPU is allowed to execute the crash_kexec() code as with
 957          * panic().  Otherwise parallel calls of panic() and crash_kexec()
 958          * may stop each other.  To exclude them, we use panic_cpu here too.
 959          */
 960         this_cpu = raw_smp_processor_id();
 961         old_cpu = atomic_cmpxchg(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID, this_cpu);
 962         if (old_cpu == PANIC_CPU_INVALID) {
 963                 /* This is the 1st CPU which comes here, so go ahead. */
 964                 printk_safe_flush_on_panic();
 965                 __crash_kexec(regs);
 966
 967                 /*
 968                  * Reset panic_cpu to allow another panic()/crash_kexec()
 969                  * call.
 970                  */
 971                 atomic_set(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID);
 972         }
 973 }
 974
 975 size_t crash_get_memory_size(void)
 976 {
 977         size_t size = 0;
 978
 979         mutex_lock(&kexec_mutex);
 980         if (crashk_res.end != crashk_res.start)
 981                 size = resource_size(&crashk_res);
 982         mutex_unlock(&kexec_mutex);
 983         return size;
 984 }
 985
 986 void __weak crash_free_reserved_phys_range(unsigned long begin,
 987                                            unsigned long end)
 988 {
 989         unsigned long addr;
 990
 991         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE)
 992                 free_reserved_page(boot_pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT));
 993 }
 994
 995 int crash_shrink_memory(unsigned long new_size)
 996 {
 997         int ret = 0;
 998         unsigned long start, end;
 999         unsigned long old_size;
1000         struct resource *ram_res;
1001
1002         mutex_lock(&kexec_mutex);
1003
1004         if (kexec_crash_image) {
1005                 ret = -ENOENT;
1006                 goto unlock;
1007         }
1008         start = crashk_res.start;
1009         end = crashk_res.end;
1010         old_size = (end == 0) ? 0 : end - start + 1;
1011         if (new_size >= old_size) {
1012                 ret = (new_size == old_size) ? 0 : -EINVAL;
1013                 goto unlock;
1014         }
1015
1016         ram_res = kzalloc(sizeof(*ram_res), GFP_KERNEL);
1017         if (!ram_res) {
1018                 ret = -ENOMEM;
1019                 goto unlock;
1020         }
1021
1022         start = roundup(start, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1023         end = roundup(start + new_size, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1024
1025         crash_free_reserved_phys_range(end, crashk_res.end);
1026
1027         if ((start == end) && (crashk_res.parent != NULL))
1028                 release_resource(&crashk_res);
1029
1030         ram_res->start = end;
1031         ram_res->end = crashk_res.end;
1032         ram_res->flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1033         ram_res->name = "System RAM";
1034
1035         crashk_res.end = end - 1;
1036
1037         insert_resource(&iomem_resource, ram_res);
1038
1039 unlock:
1040         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1041         return ret;
1042 }
1043
1044 void crash_save_cpu(struct pt_regs *regs, int cpu)
1045 {
1046         struct elf_prstatus prstatus;
1047         u32 *buf;
1048
1049         if ((cpu < 0) || (cpu >= nr_cpu_ids))
1050                 return;
1051
1052         /* Using ELF notes here is opportunistic.
1053          * I need a well defined structure format
1054          * for the data I pass, and I need tags
1055          * on the data to indicate what information I have
1056          * squirrelled away.  ELF notes happen to provide
1057          * all of that, so there is no need to invent something new.
1058          */
1059         buf = (u32 *)per_cpu_ptr(crash_notes, cpu);
1060         if (!buf)
1061                 return;
1062         memset(&prstatus, 0, sizeof(prstatus));
1063         prstatus.pr_pid = current->pid;
1064         elf_core_copy_kernel_regs(&prstatus.pr_reg, regs);
1065         buf = append_elf_note(buf, KEXEC_CORE_NOTE_NAME, NT_PRSTATUS,
1066                               &prstatus, sizeof(prstatus));
1067         final_note(buf);
1068 }
1069
1070 static int __init crash_notes_memory_init(void)
1071 {
1072         /* Allocate memory for saving cpu registers. */
1073         size_t size, align;
1074
1075         /*
1076          * crash_notes could be allocated across 2 vmalloc pages when percpu
1077          * is vmalloc based . vmalloc doesn't guarantee 2 continuous vmalloc
1078          * pages are also on 2 continuous physical pages. In this case the
1079          * 2nd part of crash_notes in 2nd page could be lost since only the
1080          * starting address and size of crash_notes are exported through sysfs.
1081          * Here round up the size of crash_notes to the nearest power of two
1082          * and pass it to __alloc_percpu as align value. This can make sure
1083          * crash_notes is allocated inside one physical page.
1084          */
1085         size = sizeof(note_buf_t);
1086         align = min(roundup_pow_of_two(sizeof(note_buf_t)), PAGE_SIZE);
1087
1088         /*
1089          * Break compile if size is bigger than PAGE_SIZE since crash_notes
1090          * definitely will be in 2 pages with that.
1091          */
1092         BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1093
1094         crash_notes = __alloc_percpu(size, align);
1095         if (!crash_notes) {
1096                 pr_warn("Memory allocation for saving cpu register states failed\n");
1097                 return -ENOMEM;
1098         }
1099         return 0;
1100 }
1101 subsys_initcall(crash_notes_memory_init);
1102
1103
1104 /*
1105  * Move into place and start executing a preloaded standalone
1106  * executable.  If nothing was preloaded return an error.
1107  */
1108 int kernel_kexec(void)
1109 {
1110         int error = 0;
1111
1112         if (!mutex_trylock(&kexec_mutex))
1113                 return -EBUSY;
1114         if (!kexec_image) {
1115                 error = -EINVAL;
1116                 goto Unlock;
1117         }
1118
1119 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1120         if (kexec_image->preserve_context) {
1121                 lock_system_sleep();
1122                 pm_prepare_console();
1123                 error = freeze_processes();
1124                 if (error) {
1125                         error = -EBUSY;
1126                         goto Restore_console;
1127                 }
1128                 suspend_console();
1129                 error = dpm_suspend_start(PMSG_FREEZE);
1130                 if (error)
1131                         goto Resume_console;
1132                 /* At this point, dpm_suspend_start() has been called,
1133                  * but *not* dpm_suspend_end(). We *must* call
1134                  * dpm_suspend_end() now.  Otherwise, drivers for
1135                  * some devices (e.g. interrupt controllers) become
1136                  * desynchronized with the actual state of the
1137                  * hardware at resume time, and evil weirdness ensues.
1138                  */
1139                 error = dpm_suspend_end(PMSG_FREEZE);
1140                 if (error)
1141                         goto Resume_devices;
1142                 error = disable_nonboot_cpus();
1143                 if (error)
1144                         goto Enable_cpus;
1145                 local_irq_disable();
1146                 error = syscore_suspend();
1147                 if (error)
1148                         goto Enable_irqs;
1149         } else
1150 #endif
1151         {
1152                 kexec_in_progress = true;
1153                 kernel_restart_prepare(NULL);
1154                 migrate_to_reboot_cpu();
1155
1156                 /*
1157                  * migrate_to_reboot_cpu() disables CPU hotplug assuming that
1158                  * no further code needs to use CPU hotplug (which is true in
1159                  * the reboot case). However, the kexec path depends on using
1160                  * CPU hotplug again; so re-enable it here.
1161                  */
1162                 cpu_hotplug_enable();
1163                 pr_emerg("Starting new kernel\n");
1164                 machine_shutdown();
1165         }
1166
1167         machine_kexec(kexec_image);
1168
1169 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1170         if (kexec_image->preserve_context) {
1171                 syscore_resume();
1172  Enable_irqs:
1173                 local_irq_enable();
1174  Enable_cpus:
1175                 enable_nonboot_cpus();
1176                 dpm_resume_start(PMSG_RESTORE);
1177  Resume_devices:
1178                 dpm_resume_end(PMSG_RESTORE);
1179  Resume_console:
1180                 resume_console();
1181                 thaw_processes();
1182  Restore_console:
1183                 pm_restore_console();
1184                 unlock_system_sleep();
1185         }
1186 #endif
1187
1188  Unlock:
1189         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1190         return error;
1191 }
1192
1193 /*
1194  * Protection mechanism for crashkernel reserved memory after
1195  * the kdump kernel is loaded.
1196  *
1197  * Provide an empty default implementation here -- architecture
1198  * code may override this
1199  */
1200 void __weak arch_kexec_protect_crashkres(void)
1201 {}
1202
1203 void __weak arch_kexec_unprotect_crashkres(void)
1204 {}