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         /* Ensure that these pages are decrypted if SME is enabled. */
 475         if (pages)
 476                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), 1 << order, 0);
 477
 478         return pages;
 479 }
 480
 481
 482 struct page *kimage_alloc_control_pages(struct kimage *image,
 483                                          unsigned int order)
 484 {
 485         struct page *pages = NULL;
 486
 487         switch (image->type) {
 488         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 489                 pages = kimage_alloc_normal_control_pages(image, order);
 490                 break;
 491         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 492                 pages = kimage_alloc_crash_control_pages(image, order);
 493                 break;
 494         }
 495
 496         return pages;
 497 }
 498
 499 int kimage_crash_copy_vmcoreinfo(struct kimage *image)
 500 {
 501         struct page *vmcoreinfo_page;
 502         void *safecopy;
 503
 504         if (image->type != KEXEC_TYPE_CRASH)
 505                 return 0;
 506
 507         /*
 508          * For kdump, allocate one vmcoreinfo safe copy from the
 509          * crash memory. as we have arch_kexec_protect_crashkres()
 510          * after kexec syscall, we naturally protect it from write
 511          * (even read) access under kernel direct mapping. But on
 512          * the other hand, we still need to operate it when crash
 513          * happens to generate vmcoreinfo note, hereby we rely on
 514          * vmap for this purpose.
 515          */
 516         vmcoreinfo_page = kimage_alloc_control_pages(image, 0);
 517         if (!vmcoreinfo_page) {
 518                 pr_warn("Could not allocate vmcoreinfo buffer\n");
 519                 return -ENOMEM;
 520         }
 521         safecopy = vmap(&vmcoreinfo_page, 1, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
 522         if (!safecopy) {
 523                 pr_warn("Could not vmap vmcoreinfo buffer\n");
 524                 return -ENOMEM;
 525         }
 526
 527         image->vmcoreinfo_data_copy = safecopy;
 528         crash_update_vmcoreinfo_safecopy(safecopy);
 529
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 static int kimage_add_entry(struct kimage *image, kimage_entry_t entry)
 534 {
 535         if (*image->entry != 0)
 536                 image->entry++;
 537
 538         if (image->entry == image->last_entry) {
 539                 kimage_entry_t *ind_page;
 540                 struct page *page;
 541
 542                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_KERNEL, KIMAGE_NO_DEST);
 543                 if (!page)
 544                         return -ENOMEM;
 545
 546                 ind_page = page_address(page);
 547                 *image->entry = virt_to_boot_phys(ind_page) | IND_INDIRECTION;
 548                 image->entry = ind_page;
 549                 image->last_entry = ind_page +
 550                                       ((PAGE_SIZE/sizeof(kimage_entry_t)) - 1);
 551         }
 552         *image->entry = entry;
 553         image->entry++;
 554         *image->entry = 0;
 555
 556         return 0;
 557 }
 558
 559 static int kimage_set_destination(struct kimage *image,
 560                                    unsigned long destination)
 561 {
 562         int result;
 563
 564         destination &= PAGE_MASK;
 565         result = kimage_add_entry(image, destination | IND_DESTINATION);
 566
 567         return result;
 568 }
 569
 570
 571 static int kimage_add_page(struct kimage *image, unsigned long page)
 572 {
 573         int result;
 574
 575         page &= PAGE_MASK;
 576         result = kimage_add_entry(image, page | IND_SOURCE);
 577
 578         return result;
 579 }
 580
 581
 582 static void kimage_free_extra_pages(struct kimage *image)
 583 {
 584         /* Walk through and free any extra destination pages I may have */
 585         kimage_free_page_list(&image->dest_pages);
 586
 587         /* Walk through and free any unusable pages I have cached */
 588         kimage_free_page_list(&image->unusable_pages);
 589
 590 }
 591 void kimage_terminate(struct kimage *image)
 592 {
 593         if (*image->entry != 0)
 594                 image->entry++;
 595
 596         *image->entry = IND_DONE;
 597 }
 598
 599 #define for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) \
 600         for (ptr = &image->head; (entry = *ptr) && !(entry & IND_DONE); \
 601                 ptr = (entry & IND_INDIRECTION) ? \
 602                         boot_phys_to_virt((entry & PAGE_MASK)) : ptr + 1)
 603
 604 static void kimage_free_entry(kimage_entry_t entry)
 605 {
 606         struct page *page;
 607
 608         page = boot_pfn_to_page(entry >> PAGE_SHIFT);
 609         kimage_free_pages(page);
 610 }
 611
 612 void kimage_free(struct kimage *image)
 613 {
 614         kimage_entry_t *ptr, entry;
 615         kimage_entry_t ind = 0;
 616
 617         if (!image)
 618                 return;
 619
 620         if (image->vmcoreinfo_data_copy) {
 621                 crash_update_vmcoreinfo_safecopy(NULL);
 622                 vunmap(image->vmcoreinfo_data_copy);
 623         }
 624
 625         kimage_free_extra_pages(image);
 626         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 627                 if (entry & IND_INDIRECTION) {
 628                         /* Free the previous indirection page */
 629                         if (ind & IND_INDIRECTION)
 630                                 kimage_free_entry(ind);
 631                         /* Save this indirection page until we are
 632                          * done with it.
 633                          */
 634                         ind = entry;
 635                 } else if (entry & IND_SOURCE)
 636                         kimage_free_entry(entry);
 637         }
 638         /* Free the final indirection page */
 639         if (ind & IND_INDIRECTION)
 640                 kimage_free_entry(ind);
 641
 642         /* Handle any machine specific cleanup */
 643         machine_kexec_cleanup(image);
 644
 645         /* Free the kexec control pages... */
 646         kimage_free_page_list(&image->control_pages);
 647
 648         /*
 649          * Free up any temporary buffers allocated. This might hit if
 650          * error occurred much later after buffer allocation.
 651          */
 652         if (image->file_mode)
 653                 kimage_file_post_load_cleanup(image);
 654
 655         kfree(image);
 656 }
 657
 658 static kimage_entry_t *kimage_dst_used(struct kimage *image,
 659                                         unsigned long page)
 660 {
 661         kimage_entry_t *ptr, entry;
 662         unsigned long destination = 0;
 663
 664         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 665                 if (entry & IND_DESTINATION)
 666                         destination = entry & PAGE_MASK;
 667                 else if (entry & IND_SOURCE) {
 668                         if (page == destination)
 669                                 return ptr;
 670                         destination += PAGE_SIZE;
 671                 }
 672         }
 673
 674         return NULL;
 675 }
 676
 677 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 678                                         gfp_t gfp_mask,
 679                                         unsigned long destination)
 680 {
 681         /*
 682          * Here we implement safeguards to ensure that a source page
 683          * is not copied to its destination page before the data on
 684          * the destination page is no longer useful.
 685          *
 686          * To do this we maintain the invariant that a source page is
 687          * either its own destination page, or it is not a
 688          * destination page at all.
 689          *
 690          * That is slightly stronger than required, but the proof
 691          * that no problems will not occur is trivial, and the
 692          * implementation is simply to verify.
 693          *
 694          * When allocating all pages normally this algorithm will run
 695          * in O(N) time, but in the worst case it will run in O(N^2)
 696          * time.   If the runtime is a problem the data structures can
 697          * be fixed.
 698          */
 699         struct page *page;
 700         unsigned long addr;
 701
 702         /*
 703          * Walk through the list of destination pages, and see if I
 704          * have a match.
 705          */
 706         list_for_each_entry(page, &image->dest_pages, lru) {
 707                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 708                 if (addr == destination) {
 709                         list_del(&page->lru);
 710                         return page;
 711                 }
 712         }
 713         page = NULL;
 714         while (1) {
 715                 kimage_entry_t *old;
 716
 717                 /* Allocate a page, if we run out of memory give up */
 718                 page = kimage_alloc_pages(gfp_mask, 0);
 719                 if (!page)
 720                         return NULL;
 721                 /* If the page cannot be used file it away */
 722                 if (page_to_boot_pfn(page) >
 723                                 (KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) {
 724                         list_add(&page->lru, &image->unusable_pages);
 725                         continue;
 726                 }
 727                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 728
 729                 /* If it is the destination page we want use it */
 730                 if (addr == destination)
 731                         break;
 732
 733                 /* If the page is not a destination page use it */
 734                 if (!kimage_is_destination_range(image, addr,
 735                                                   addr + PAGE_SIZE))
 736                         break;
 737
 738                 /*
 739                  * I know that the page is someones destination page.
 740                  * See if there is already a source page for this
 741                  * destination page.  And if so swap the source pages.
 742                  */
 743                 old = kimage_dst_used(image, addr);
 744                 if (old) {
 745                         /* If so move it */
 746                         unsigned long old_addr;
 747                         struct page *old_page;
 748
 749                         old_addr = *old & PAGE_MASK;
 750                         old_page = boot_pfn_to_page(old_addr >> PAGE_SHIFT);
 751                         copy_highpage(page, old_page);
 752                         *old = addr | (*old & ~PAGE_MASK);
 753
 754                         /* The old page I have found cannot be a
 755                          * destination page, so return it if it's
 756                          * gfp_flags honor the ones passed in.
 757                          */
 758                         if (!(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) &&
 759                             PageHighMem(old_page)) {
 760                                 kimage_free_pages(old_page);
 761                                 continue;
 762                         }
 763                         addr = old_addr;
 764                         page = old_page;
 765                         break;
 766                 }
 767                 /* Place the page on the destination list, to be used later */
 768                 list_add(&page->lru, &image->dest_pages);
 769         }
 770
 771         return page;
 772 }
 773
 774 static int kimage_load_normal_segment(struct kimage *image,
 775                                          struct kexec_segment *segment)
 776 {
 777         unsigned long maddr;
 778         size_t ubytes, mbytes;
 779         int result;
 780         unsigned char __user *buf = NULL;
 781         unsigned char *kbuf = NULL;
 782
 783         result = 0;
 784         if (image->file_mode)
 785                 kbuf = segment->kbuf;
 786         else
 787                 buf = segment->buf;
 788         ubytes = segment->bufsz;
 789         mbytes = segment->memsz;
 790         maddr = segment->mem;
 791
 792         result = kimage_set_destination(image, maddr);
 793         if (result < 0)
 794                 goto out;
 795
 796         while (mbytes) {
 797                 struct page *page;
 798                 char *ptr;
 799                 size_t uchunk, mchunk;
 800
 801                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_HIGHUSER, maddr);
 802                 if (!page) {
 803                         result  = -ENOMEM;
 804                         goto out;
 805                 }
 806                 result = kimage_add_page(image, page_to_boot_pfn(page)
 807                                                                 << PAGE_SHIFT);
 808                 if (result < 0)
 809                         goto out;
 810
 811                 ptr = kmap(page);
 812                 /* Start with a clear page */
 813                 clear_page(ptr);
 814                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 815                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 816                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 817                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 818
 819                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 820                 if (image->file_mode)
 821                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 822                 else
 823                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 824                 kunmap(page);
 825                 if (result) {
 826                         result = -EFAULT;
 827                         goto out;
 828                 }
 829                 ubytes -= uchunk;
 830                 maddr  += mchunk;
 831                 if (image->file_mode)
 832                         kbuf += mchunk;
 833                 else
 834                         buf += mchunk;
 835                 mbytes -= mchunk;
 836
 837                 cond_resched();
 838         }
 839 out:
 840         return result;
 841 }
 842
 843 static int kimage_load_crash_segment(struct kimage *image,
 844                                         struct kexec_segment *segment)
 845 {
 846         /* For crash dumps kernels we simply copy the data from
 847          * user space to it's destination.
 848          * We do things a page at a time for the sake of kmap.
 849          */
 850         unsigned long maddr;
 851         size_t ubytes, mbytes;
 852         int result;
 853         unsigned char __user *buf = NULL;
 854         unsigned char *kbuf = NULL;
 855
 856         result = 0;
 857         if (image->file_mode)
 858                 kbuf = segment->kbuf;
 859         else
 860                 buf = segment->buf;
 861         ubytes = segment->bufsz;
 862         mbytes = segment->memsz;
 863         maddr = segment->mem;
 864         while (mbytes) {
 865                 struct page *page;
 866                 char *ptr;
 867                 size_t uchunk, mchunk;
 868
 869                 page = boot_pfn_to_page(maddr >> PAGE_SHIFT);
 870                 if (!page) {
 871                         result  = -ENOMEM;
 872                         goto out;
 873                 }
 874                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(page), 1, 0);
 875                 ptr = kmap(page);
 876                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 877                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 878                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 879                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 880                 if (mchunk > uchunk) {
 881                         /* Zero the trailing part of the page */
 882                         memset(ptr + uchunk, 0, mchunk - uchunk);
 883                 }
 884
 885                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 886                 if (image->file_mode)
 887                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 888                 else
 889                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 890                 kexec_flush_icache_page(page);
 891                 kunmap(page);
 892                 arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), 1);
 893                 if (result) {
 894                         result = -EFAULT;
 895                         goto out;
 896                 }
 897                 ubytes -= uchunk;
 898                 maddr  += mchunk;
 899                 if (image->file_mode)
 900                         kbuf += mchunk;
 901                 else
 902                         buf += mchunk;
 903                 mbytes -= mchunk;
 904
 905                 cond_resched();
 906         }
 907 out:
 908         return result;
 909 }
 910
 911 int kimage_load_segment(struct kimage *image,
 912                                 struct kexec_segment *segment)
 913 {
 914         int result = -ENOMEM;
 915
 916         switch (image->type) {
 917         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 918                 result = kimage_load_normal_segment(image, segment);
 919                 break;
 920         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 921                 result = kimage_load_crash_segment(image, segment);
 922                 break;
 923         }
 924
 925         return result;
 926 }
 927
 928 struct kimage *kexec_image;
 929 struct kimage *kexec_crash_image;
 930 int kexec_load_disabled;
 931
 932 /*
 933  * No panic_cpu check version of crash_kexec().  This function is called
 934  * only when panic_cpu holds the current CPU number; this is the only CPU
 935  * which processes crash_kexec routines.
 936  */
 937 void __noclone __crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 938 {
 939         /* Take the kexec_mutex here to prevent sys_kexec_load
 940          * running on one cpu from replacing the crash kernel
 941          * we are using after a panic on a different cpu.
 942          *
 943          * If the crash kernel was not located in a fixed area
 944          * of memory the xchg(&kexec_crash_image) would be
 945          * sufficient.  But since I reuse the memory...
 946          */
 947         if (mutex_trylock(&kexec_mutex)) {
 948                 if (kexec_crash_image) {
 949                         struct pt_regs fixed_regs;
 950
 951                         crash_setup_regs(&fixed_regs, regs);
 952                         crash_save_vmcoreinfo();
 953                         machine_crash_shutdown(&fixed_regs);
 954                         machine_kexec(kexec_crash_image);
 955                 }
 956                 mutex_unlock(&kexec_mutex);
 957         }
 958 }
 959 STACK_FRAME_NON_STANDARD(__crash_kexec);
 960
 961 void crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 962 {
 963         int old_cpu, this_cpu;
 964
 965         /*
 966          * Only one CPU is allowed to execute the crash_kexec() code as with
 967          * panic().  Otherwise parallel calls of panic() and crash_kexec()
 968          * may stop each other.  To exclude them, we use panic_cpu here too.
 969          */
 970         this_cpu = raw_smp_processor_id();
 971         old_cpu = atomic_cmpxchg(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID, this_cpu);
 972         if (old_cpu == PANIC_CPU_INVALID) {
 973                 /* This is the 1st CPU which comes here, so go ahead. */
 974                 printk_safe_flush_on_panic();
 975                 __crash_kexec(regs);
 976
 977                 /*
 978                  * Reset panic_cpu to allow another panic()/crash_kexec()
 979                  * call.
 980                  */
 981                 atomic_set(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID);
 982         }
 983 }
 984
 985 size_t crash_get_memory_size(void)
 986 {
 987         size_t size = 0;
 988
 989         mutex_lock(&kexec_mutex);
 990         if (crashk_res.end != crashk_res.start)
 991                 size = resource_size(&crashk_res);
 992         mutex_unlock(&kexec_mutex);
 993         return size;
 994 }
 995
 996 void __weak crash_free_reserved_phys_range(unsigned long begin,
 997                                            unsigned long end)
 998 {
 999         unsigned long addr;
1000
1001         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE)
1002                 free_reserved_page(boot_pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT));
1003 }
1004
1005 int crash_shrink_memory(unsigned long new_size)
1006 {
1007         int ret = 0;
1008         unsigned long start, end;
1009         unsigned long old_size;
1010         struct resource *ram_res;
1011
1012         mutex_lock(&kexec_mutex);
1013
1014         if (kexec_crash_image) {
1015                 ret = -ENOENT;
1016                 goto unlock;
1017         }
1018         start = crashk_res.start;
1019         end = crashk_res.end;
1020         old_size = (end == 0) ? 0 : end - start + 1;
1021         if (new_size >= old_size) {
1022                 ret = (new_size == old_size) ? 0 : -EINVAL;
1023                 goto unlock;
1024         }
1025
1026         ram_res = kzalloc(sizeof(*ram_res), GFP_KERNEL);
1027         if (!ram_res) {
1028                 ret = -ENOMEM;
1029                 goto unlock;
1030         }
1031
1032         start = roundup(start, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1033         end = roundup(start + new_size, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1034
1035         crash_free_reserved_phys_range(end, crashk_res.end);
1036
1037         if ((start == end) && (crashk_res.parent != NULL))
1038                 release_resource(&crashk_res);
1039
1040         ram_res->start = end;
1041         ram_res->end = crashk_res.end;
1042         ram_res->flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1043         ram_res->name = "System RAM";
1044
1045         crashk_res.end = end - 1;
1046
1047         insert_resource(&iomem_resource, ram_res);
1048
1049 unlock:
1050         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1051         return ret;
1052 }
1053
1054 void crash_save_cpu(struct pt_regs *regs, int cpu)
1055 {
1056         struct elf_prstatus prstatus;
1057         u32 *buf;
1058
1059         if ((cpu < 0) || (cpu >= nr_cpu_ids))
1060                 return;
1061
1062         /* Using ELF notes here is opportunistic.
1063          * I need a well defined structure format
1064          * for the data I pass, and I need tags
1065          * on the data to indicate what information I have
1066          * squirrelled away.  ELF notes happen to provide
1067          * all of that, so there is no need to invent something new.
1068          */
1069         buf = (u32 *)per_cpu_ptr(crash_notes, cpu);
1070         if (!buf)
1071                 return;
1072         memset(&prstatus, 0, sizeof(prstatus));
1073         prstatus.pr_pid = current->pid;
1074         elf_core_copy_kernel_regs(&prstatus.pr_reg, regs);
1075         buf = append_elf_note(buf, KEXEC_CORE_NOTE_NAME, NT_PRSTATUS,
1076                               &prstatus, sizeof(prstatus));
1077         final_note(buf);
1078 }
1079
1080 static int __init crash_notes_memory_init(void)
1081 {
1082         /* Allocate memory for saving cpu registers. */
1083         size_t size, align;
1084
1085         /*
1086          * crash_notes could be allocated across 2 vmalloc pages when percpu
1087          * is vmalloc based . vmalloc doesn't guarantee 2 continuous vmalloc
1088          * pages are also on 2 continuous physical pages. In this case the
1089          * 2nd part of crash_notes in 2nd page could be lost since only the
1090          * starting address and size of crash_notes are exported through sysfs.
1091          * Here round up the size of crash_notes to the nearest power of two
1092          * and pass it to __alloc_percpu as align value. This can make sure
1093          * crash_notes is allocated inside one physical page.
1094          */
1095         size = sizeof(note_buf_t);
1096         align = min(roundup_pow_of_two(sizeof(note_buf_t)), PAGE_SIZE);
1097
1098         /*
1099          * Break compile if size is bigger than PAGE_SIZE since crash_notes
1100          * definitely will be in 2 pages with that.
1101          */
1102         BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1103
1104         crash_notes = __alloc_percpu(size, align);
1105         if (!crash_notes) {
1106                 pr_warn("Memory allocation for saving cpu register states failed\n");
1107                 return -ENOMEM;
1108         }
1109         return 0;
1110 }
1111 subsys_initcall(crash_notes_memory_init);
1112
1113
1114 /*
1115  * Move into place and start executing a preloaded standalone
1116  * executable.  If nothing was preloaded return an error.
1117  */
1118 int kernel_kexec(void)
1119 {
1120         int error = 0;
1121
1122         if (!mutex_trylock(&kexec_mutex))
1123                 return -EBUSY;
1124         if (!kexec_image) {
1125                 error = -EINVAL;
1126                 goto Unlock;
1127         }
1128
1129 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1130         if (kexec_image->preserve_context) {
1131                 lock_system_sleep();
1132                 pm_prepare_console();
1133                 error = freeze_processes();
1134                 if (error) {
1135                         error = -EBUSY;
1136                         goto Restore_console;
1137                 }
1138                 suspend_console();
1139                 error = dpm_suspend_start(PMSG_FREEZE);
1140                 if (error)
1141                         goto Resume_console;
1142                 /* At this point, dpm_suspend_start() has been called,
1143                  * but *not* dpm_suspend_end(). We *must* call
1144                  * dpm_suspend_end() now.  Otherwise, drivers for
1145                  * some devices (e.g. interrupt controllers) become
1146                  * desynchronized with the actual state of the
1147                  * hardware at resume time, and evil weirdness ensues.
1148                  */
1149                 error = dpm_suspend_end(PMSG_FREEZE);
1150                 if (error)
1151                         goto Resume_devices;
1152                 error = disable_nonboot_cpus();
1153                 if (error)
1154                         goto Enable_cpus;
1155                 local_irq_disable();
1156                 error = syscore_suspend();
1157                 if (error)
1158                         goto Enable_irqs;
1159         } else
1160 #endif
1161         {
1162                 kexec_in_progress = true;
1163                 kernel_restart_prepare(NULL);
1164                 migrate_to_reboot_cpu();
1165
1166                 /*
1167                  * migrate_to_reboot_cpu() disables CPU hotplug assuming that
1168                  * no further code needs to use CPU hotplug (which is true in
1169                  * the reboot case). However, the kexec path depends on using
1170                  * CPU hotplug again; so re-enable it here.
1171                  */
1172                 cpu_hotplug_enable();
1173                 pr_emerg("Starting new kernel\n");
1174                 machine_shutdown();
1175         }
1176
1177         machine_kexec(kexec_image);
1178
1179 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1180         if (kexec_image->preserve_context) {
1181                 syscore_resume();
1182  Enable_irqs:
1183                 local_irq_enable();
1184  Enable_cpus:
1185                 enable_nonboot_cpus();
1186                 dpm_resume_start(PMSG_RESTORE);
1187  Resume_devices:
1188                 dpm_resume_end(PMSG_RESTORE);
1189  Resume_console:
1190                 resume_console();
1191                 thaw_processes();
1192  Restore_console:
1193                 pm_restore_console();
1194                 unlock_system_sleep();
1195         }
1196 #endif
1197
1198  Unlock:
1199         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1200         return error;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Protection mechanism for crashkernel reserved memory after
1205  * the kdump kernel is loaded.
1206  *
1207  * Provide an empty default implementation here -- architecture
1208  * code may override this
1209  */
1210 void __weak arch_kexec_protect_crashkres(void)
1211 {}
1212
1213 void __weak arch_kexec_unprotect_crashkres(void)
1214 {}