kernel/kexec_core.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * kexec.c - kexec system call core code.
   4  * Copyright (C) 2002-2004 Eric Biederman  <ebiederm@xmission.com>
   5  */
   6
   7 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
   8
   9 #include <linux/capability.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/file.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/fs.h>
  14 #include <linux/kexec.h>
  15 #include <linux/mutex.h>
  16 #include <linux/list.h>
  17 #include <linux/highmem.h>
  18 #include <linux/syscalls.h>
  19 #include <linux/reboot.h>
  20 #include <linux/ioport.h>
  21 #include <linux/hardirq.h>
  22 #include <linux/elf.h>
  23 #include <linux/elfcore.h>
  24 #include <linux/utsname.h>
  25 #include <linux/numa.h>
  26 #include <linux/suspend.h>
  27 #include <linux/device.h>
  28 #include <linux/freezer.h>
  29 #include <linux/pm.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <linux/io.h>
  33 #include <linux/console.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/swap.h>
  36 #include <linux/syscore_ops.h>
  37 #include <linux/compiler.h>
  38 #include <linux/hugetlb.h>
  39 #include <linux/frame.h>
  40
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/sections.h>
  43
  44 #include <crypto/hash.h>
  45 #include <crypto/sha.h>
  46 #include "kexec_internal.h"
  47
  48 DEFINE_MUTEX(kexec_mutex);
  49
  50 /* Per cpu memory for storing cpu states in case of system crash. */
  51 note_buf_t __percpu *crash_notes;
  52
  53 /* Flag to indicate we are going to kexec a new kernel */
  54 bool kexec_in_progress = false;
  55
  56
  57 /* Location of the reserved area for the crash kernel */
  58 struct resource crashk_res = {
  59         .name  = "Crash kernel",
  60         .start = 0,
  61         .end   = 0,
  62         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  63         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  64 };
  65 struct resource crashk_low_res = {
  66         .name  = "Crash kernel",
  67         .start = 0,
  68         .end   = 0,
  69         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  70         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  71 };
  72
  73 int kexec_should_crash(struct task_struct *p)
  74 {
  75         /*
  76          * If crash_kexec_post_notifiers is enabled, don't run
  77          * crash_kexec() here yet, which must be run after panic
  78          * notifiers in panic().
  79          */
  80         if (crash_kexec_post_notifiers)
  81                 return 0;
  82         /*
  83          * There are 4 panic() calls in do_exit() path, each of which
  84          * corresponds to each of these 4 conditions.
  85          */
  86         if (in_interrupt() || !p->pid || is_global_init(p) || panic_on_oops)
  87                 return 1;
  88         return 0;
  89 }
  90
  91 int kexec_crash_loaded(void)
  92 {
  93         return !!kexec_crash_image;
  94 }
  95 EXPORT_SYMBOL_GPL(kexec_crash_loaded);
  96
  97 /*
  98  * When kexec transitions to the new kernel there is a one-to-one
  99  * mapping between physical and virtual addresses.  On processors
 100  * where you can disable the MMU this is trivial, and easy.  For
 101  * others it is still a simple predictable page table to setup.
 102  *
 103  * In that environment kexec copies the new kernel to its final
 104  * resting place.  This means I can only support memory whose
 105  * physical address can fit in an unsigned long.  In particular
 106  * addresses where (pfn << PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX cannot be handled.
 107  * If the assembly stub has more restrictive requirements
 108  * KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT and KEXEC_DEST_MEMORY_LIMIT can be
 109  * defined more restrictively in <asm/kexec.h>.
 110  *
 111  * The code for the transition from the current kernel to the
 112  * the new kernel is placed in the control_code_buffer, whose size
 113  * is given by KEXEC_CONTROL_PAGE_SIZE.  In the best case only a single
 114  * page of memory is necessary, but some architectures require more.
 115  * Because this memory must be identity mapped in the transition from
 116  * virtual to physical addresses it must live in the range
 117  * 0 - TASK_SIZE, as only the user space mappings are arbitrarily
 118  * modifiable.
 119  *
 120  * The assembly stub in the control code buffer is passed a linked list
 121  * of descriptor pages detailing the source pages of the new kernel,
 122  * and the destination addresses of those source pages.  As this data
 123  * structure is not used in the context of the current OS, it must
 124  * be self-contained.
 125  *
 126  * The code has been made to work with highmem pages and will use a
 127  * destination page in its final resting place (if it happens
 128  * to allocate it).  The end product of this is that most of the
 129  * physical address space, and most of RAM can be used.
 130  *
 131  * Future directions include:
 132  *  - allocating a page table with the control code buffer identity
 133  *    mapped, to simplify machine_kexec and make kexec_on_panic more
 134  *    reliable.
 135  */
 136
 137 /*
 138  * KIMAGE_NO_DEST is an impossible destination address..., for
 139  * allocating pages whose destination address we do not care about.
 140  */
 141 #define KIMAGE_NO_DEST (-1UL)
 142 #define PAGE_COUNT(x) (((x) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT)
 143
 144 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 145                                        gfp_t gfp_mask,
 146                                        unsigned long dest);
 147
 148 int sanity_check_segment_list(struct kimage *image)
 149 {
 150         int i;
 151         unsigned long nr_segments = image->nr_segments;
 152         unsigned long total_pages = 0;
 153         unsigned long nr_pages = totalram_pages();
 154
 155         /*
 156          * Verify we have good destination addresses.  The caller is
 157          * responsible for making certain we don't attempt to load
 158          * the new image into invalid or reserved areas of RAM.  This
 159          * just verifies it is an address we can use.
 160          *
 161          * Since the kernel does everything in page size chunks ensure
 162          * the destination addresses are page aligned.  Too many
 163          * special cases crop of when we don't do this.  The most
 164          * insidious is getting overlapping destination addresses
 165          * simply because addresses are changed to page size
 166          * granularity.
 167          */
 168         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 169                 unsigned long mstart, mend;
 170
 171                 mstart = image->segment[i].mem;
 172                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 173                 if (mstart > mend)
 174                         return -EADDRNOTAVAIL;
 175                 if ((mstart & ~PAGE_MASK) || (mend & ~PAGE_MASK))
 176                         return -EADDRNOTAVAIL;
 177                 if (mend >= KEXEC_DESTINATION_MEMORY_LIMIT)
 178                         return -EADDRNOTAVAIL;
 179         }
 180
 181         /* Verify our destination addresses do not overlap.
 182          * If we alloed overlapping destination addresses
 183          * through very weird things can happen with no
 184          * easy explanation as one segment stops on another.
 185          */
 186         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 187                 unsigned long mstart, mend;
 188                 unsigned long j;
 189
 190                 mstart = image->segment[i].mem;
 191                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 192                 for (j = 0; j < i; j++) {
 193                         unsigned long pstart, pend;
 194
 195                         pstart = image->segment[j].mem;
 196                         pend   = pstart + image->segment[j].memsz;
 197                         /* Do the segments overlap ? */
 198                         if ((mend > pstart) && (mstart < pend))
 199                                 return -EINVAL;
 200                 }
 201         }
 202
 203         /* Ensure our buffer sizes are strictly less than
 204          * our memory sizes.  This should always be the case,
 205          * and it is easier to check up front than to be surprised
 206          * later on.
 207          */
 208         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 209                 if (image->segment[i].bufsz > image->segment[i].memsz)
 210                         return -EINVAL;
 211         }
 212
 213         /*
 214          * Verify that no more than half of memory will be consumed. If the
 215          * request from userspace is too large, a large amount of time will be
 216          * wasted allocating pages, which can cause a soft lockup.
 217          */
 218         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 219                 if (PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz) > nr_pages / 2)
 220                         return -EINVAL;
 221
 222                 total_pages += PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz);
 223         }
 224
 225         if (total_pages > nr_pages / 2)
 226                 return -EINVAL;
 227
 228         /*
 229          * Verify we have good destination addresses.  Normally
 230          * the caller is responsible for making certain we don't
 231          * attempt to load the new image into invalid or reserved
 232          * areas of RAM.  But crash kernels are preloaded into a
 233          * reserved area of ram.  We must ensure the addresses
 234          * are in the reserved area otherwise preloading the
 235          * kernel could corrupt things.
 236          */
 237
 238         if (image->type == KEXEC_TYPE_CRASH) {
 239                 for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 240                         unsigned long mstart, mend;
 241
 242                         mstart = image->segment[i].mem;
 243                         mend = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 244                         /* Ensure we are within the crash kernel limits */
 245                         if ((mstart < phys_to_boot_phys(crashk_res.start)) ||
 246                             (mend > phys_to_boot_phys(crashk_res.end)))
 247                                 return -EADDRNOTAVAIL;
 248                 }
 249         }
 250
 251         return 0;
 252 }
 253
 254 struct kimage *do_kimage_alloc_init(void)
 255 {
 256         struct kimage *image;
 257
 258         /* Allocate a controlling structure */
 259         image = kzalloc(sizeof(*image), GFP_KERNEL);
 260         if (!image)
 261                 return NULL;
 262
 263         image->head = 0;
 264         image->entry = &image->head;
 265         image->last_entry = &image->head;
 266         image->control_page = ~0; /* By default this does not apply */
 267         image->type = KEXEC_TYPE_DEFAULT;
 268
 269         /* Initialize the list of control pages */
 270         INIT_LIST_HEAD(&image->control_pages);
 271
 272         /* Initialize the list of destination pages */
 273         INIT_LIST_HEAD(&image->dest_pages);
 274
 275         /* Initialize the list of unusable pages */
 276         INIT_LIST_HEAD(&image->unusable_pages);
 277
 278         return image;
 279 }
 280
 281 int kimage_is_destination_range(struct kimage *image,
 282                                         unsigned long start,
 283                                         unsigned long end)
 284 {
 285         unsigned long i;
 286
 287         for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 288                 unsigned long mstart, mend;
 289
 290                 mstart = image->segment[i].mem;
 291                 mend = mstart + image->segment[i].memsz;
 292                 if ((end > mstart) && (start < mend))
 293                         return 1;
 294         }
 295
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 static struct page *kimage_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 300 {
 301         struct page *pages;
 302
 303         pages = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_ZERO, order);
 304         if (pages) {
 305                 unsigned int count, i;
 306
 307                 pages->mapping = NULL;
 308                 set_page_private(pages, order);
 309                 count = 1 << order;
 310                 for (i = 0; i < count; i++)
 311                         SetPageReserved(pages + i);
 312
 313                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), count,
 314                                             gfp_mask);
 315
 316                 if (gfp_mask & __GFP_ZERO)
 317                         for (i = 0; i < count; i++)
 318                                 clear_highpage(pages + i);
 319         }
 320
 321         return pages;
 322 }
 323
 324 static void kimage_free_pages(struct page *page)
 325 {
 326         unsigned int order, count, i;
 327
 328         order = page_private(page);
 329         count = 1 << order;
 330
 331         arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), count);
 332
 333         for (i = 0; i < count; i++)
 334                 ClearPageReserved(page + i);
 335         __free_pages(page, order);
 336 }
 337
 338 void kimage_free_page_list(struct list_head *list)
 339 {
 340         struct page *page, *next;
 341
 342         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
 343                 list_del(&page->lru);
 344                 kimage_free_pages(page);
 345         }
 346 }
 347
 348 static struct page *kimage_alloc_normal_control_pages(struct kimage *image,
 349                                                         unsigned int order)
 350 {
 351         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 352          * that are needed while we copy the rest of the pages
 353          * to their final resting place.  As such they must
 354          * not conflict with either the destination addresses
 355          * or memory the kernel is already using.
 356          *
 357          * The only case where we really need more than one of
 358          * these are for architectures where we cannot disable
 359          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 360          * page table for all of the memory.
 361          *
 362          * At worst this runs in O(N) of the image size.
 363          */
 364         struct list_head extra_pages;
 365         struct page *pages;
 366         unsigned int count;
 367
 368         count = 1 << order;
 369         INIT_LIST_HEAD(&extra_pages);
 370
 371         /* Loop while I can allocate a page and the page allocated
 372          * is a destination page.
 373          */
 374         do {
 375                 unsigned long pfn, epfn, addr, eaddr;
 376
 377                 pages = kimage_alloc_pages(KEXEC_CONTROL_MEMORY_GFP, order);
 378                 if (!pages)
 379                         break;
 380                 pfn   = page_to_boot_pfn(pages);
 381                 epfn  = pfn + count;
 382                 addr  = pfn << PAGE_SHIFT;
 383                 eaddr = epfn << PAGE_SHIFT;
 384                 if ((epfn >= (KEXEC_CONTROL_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) ||
 385                               kimage_is_destination_range(image, addr, eaddr)) {
 386                         list_add(&pages->lru, &extra_pages);
 387                         pages = NULL;
 388                 }
 389         } while (!pages);
 390
 391         if (pages) {
 392                 /* Remember the allocated page... */
 393                 list_add(&pages->lru, &image->control_pages);
 394
 395                 /* Because the page is already in it's destination
 396                  * location we will never allocate another page at
 397                  * that address.  Therefore kimage_alloc_pages
 398                  * will not return it (again) and we don't need
 399                  * to give it an entry in image->segment[].
 400                  */
 401         }
 402         /* Deal with the destination pages I have inadvertently allocated.
 403          *
 404          * Ideally I would convert multi-page allocations into single
 405          * page allocations, and add everything to image->dest_pages.
 406          *
 407          * For now it is simpler to just free the pages.
 408          */
 409         kimage_free_page_list(&extra_pages);
 410
 411         return pages;
 412 }
 413
 414 static struct page *kimage_alloc_crash_control_pages(struct kimage *image,
 415                                                       unsigned int order)
 416 {
 417         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 418          * that are needed while we copy the rest of the pages
 419          * to their final resting place.  As such they must
 420          * not conflict with either the destination addresses
 421          * or memory the kernel is already using.
 422          *
 423          * Control pages are also the only pags we must allocate
 424          * when loading a crash kernel.  All of the other pages
 425          * are specified by the segments and we just memcpy
 426          * into them directly.
 427          *
 428          * The only case where we really need more than one of
 429          * these are for architectures where we cannot disable
 430          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 431          * page table for all of the memory.
 432          *
 433          * Given the low demand this implements a very simple
 434          * allocator that finds the first hole of the appropriate
 435          * size in the reserved memory region, and allocates all
 436          * of the memory up to and including the hole.
 437          */
 438         unsigned long hole_start, hole_end, size;
 439         struct page *pages;
 440
 441         pages = NULL;
 442         size = (1 << order) << PAGE_SHIFT;
 443         hole_start = (image->control_page + (size - 1)) & ~(size - 1);
 444         hole_end   = hole_start + size - 1;
 445         while (hole_end <= crashk_res.end) {
 446                 unsigned long i;
 447
 448                 cond_resched();
 449
 450                 if (hole_end > KEXEC_CRASH_CONTROL_MEMORY_LIMIT)
 451                         break;
 452                 /* See if I overlap any of the segments */
 453                 for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 454                         unsigned long mstart, mend;
 455
 456                         mstart = image->segment[i].mem;
 457                         mend   = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 458                         if ((hole_end >= mstart) && (hole_start <= mend)) {
 459                                 /* Advance the hole to the end of the segment */
 460                                 hole_start = (mend + (size - 1)) & ~(size - 1);
 461                                 hole_end   = hole_start + size - 1;
 462                                 break;
 463                         }
 464                 }
 465                 /* If I don't overlap any segments I have found my hole! */
 466                 if (i == image->nr_segments) {
 467                         pages = pfn_to_page(hole_start >> PAGE_SHIFT);
 468                         image->control_page = hole_end;
 469                         break;
 470                 }
 471         }
 472
 473         /* Ensure that these pages are decrypted if SME is enabled. */
 474         if (pages)
 475                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), 1 << order, 0);
 476
 477         return pages;
 478 }
 479
 480
 481 struct page *kimage_alloc_control_pages(struct kimage *image,
 482                                          unsigned int order)
 483 {
 484         struct page *pages = NULL;
 485
 486         switch (image->type) {
 487         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 488                 pages = kimage_alloc_normal_control_pages(image, order);
 489                 break;
 490         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 491                 pages = kimage_alloc_crash_control_pages(image, order);
 492                 break;
 493         }
 494
 495         return pages;
 496 }
 497
 498 int kimage_crash_copy_vmcoreinfo(struct kimage *image)
 499 {
 500         struct page *vmcoreinfo_page;
 501         void *safecopy;
 502
 503         if (image->type != KEXEC_TYPE_CRASH)
 504                 return 0;
 505
 506         /*
 507          * For kdump, allocate one vmcoreinfo safe copy from the
 508          * crash memory. as we have arch_kexec_protect_crashkres()
 509          * after kexec syscall, we naturally protect it from write
 510          * (even read) access under kernel direct mapping. But on
 511          * the other hand, we still need to operate it when crash
 512          * happens to generate vmcoreinfo note, hereby we rely on
 513          * vmap for this purpose.
 514          */
 515         vmcoreinfo_page = kimage_alloc_control_pages(image, 0);
 516         if (!vmcoreinfo_page) {
 517                 pr_warn("Could not allocate vmcoreinfo buffer\n");
 518                 return -ENOMEM;
 519         }
 520         safecopy = vmap(&vmcoreinfo_page, 1, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
 521         if (!safecopy) {
 522                 pr_warn("Could not vmap vmcoreinfo buffer\n");
 523                 return -ENOMEM;
 524         }
 525
 526         image->vmcoreinfo_data_copy = safecopy;
 527         crash_update_vmcoreinfo_safecopy(safecopy);
 528
 529         return 0;
 530 }
 531
 532 static int kimage_add_entry(struct kimage *image, kimage_entry_t entry)
 533 {
 534         if (*image->entry != 0)
 535                 image->entry++;
 536
 537         if (image->entry == image->last_entry) {
 538                 kimage_entry_t *ind_page;
 539                 struct page *page;
 540
 541                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_KERNEL, KIMAGE_NO_DEST);
 542                 if (!page)
 543                         return -ENOMEM;
 544
 545                 ind_page = page_address(page);
 546                 *image->entry = virt_to_boot_phys(ind_page) | IND_INDIRECTION;
 547                 image->entry = ind_page;
 548                 image->last_entry = ind_page +
 549                                       ((PAGE_SIZE/sizeof(kimage_entry_t)) - 1);
 550         }
 551         *image->entry = entry;
 552         image->entry++;
 553         *image->entry = 0;
 554
 555         return 0;
 556 }
 557
 558 static int kimage_set_destination(struct kimage *image,
 559                                    unsigned long destination)
 560 {
 561         int result;
 562
 563         destination &= PAGE_MASK;
 564         result = kimage_add_entry(image, destination | IND_DESTINATION);
 565
 566         return result;
 567 }
 568
 569
 570 static int kimage_add_page(struct kimage *image, unsigned long page)
 571 {
 572         int result;
 573
 574         page &= PAGE_MASK;
 575         result = kimage_add_entry(image, page | IND_SOURCE);
 576
 577         return result;
 578 }
 579
 580
 581 static void kimage_free_extra_pages(struct kimage *image)
 582 {
 583         /* Walk through and free any extra destination pages I may have */
 584         kimage_free_page_list(&image->dest_pages);
 585
 586         /* Walk through and free any unusable pages I have cached */
 587         kimage_free_page_list(&image->unusable_pages);
 588
 589 }
 590 void kimage_terminate(struct kimage *image)
 591 {
 592         if (*image->entry != 0)
 593                 image->entry++;
 594
 595         *image->entry = IND_DONE;
 596 }
 597
 598 #define for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) \
 599         for (ptr = &image->head; (entry = *ptr) && !(entry & IND_DONE); \
 600                 ptr = (entry & IND_INDIRECTION) ? \
 601                         boot_phys_to_virt((entry & PAGE_MASK)) : ptr + 1)
 602
 603 static void kimage_free_entry(kimage_entry_t entry)
 604 {
 605         struct page *page;
 606
 607         page = boot_pfn_to_page(entry >> PAGE_SHIFT);
 608         kimage_free_pages(page);
 609 }
 610
 611 void kimage_free(struct kimage *image)
 612 {
 613         kimage_entry_t *ptr, entry;
 614         kimage_entry_t ind = 0;
 615
 616         if (!image)
 617                 return;
 618
 619         if (image->vmcoreinfo_data_copy) {
 620                 crash_update_vmcoreinfo_safecopy(NULL);
 621                 vunmap(image->vmcoreinfo_data_copy);
 622         }
 623
 624         kimage_free_extra_pages(image);
 625         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 626                 if (entry & IND_INDIRECTION) {
 627                         /* Free the previous indirection page */
 628                         if (ind & IND_INDIRECTION)
 629                                 kimage_free_entry(ind);
 630                         /* Save this indirection page until we are
 631                          * done with it.
 632                          */
 633                         ind = entry;
 634                 } else if (entry & IND_SOURCE)
 635                         kimage_free_entry(entry);
 636         }
 637         /* Free the final indirection page */
 638         if (ind & IND_INDIRECTION)
 639                 kimage_free_entry(ind);
 640
 641         /* Handle any machine specific cleanup */
 642         machine_kexec_cleanup(image);
 643
 644         /* Free the kexec control pages... */
 645         kimage_free_page_list(&image->control_pages);
 646
 647         /*
 648          * Free up any temporary buffers allocated. This might hit if
 649          * error occurred much later after buffer allocation.
 650          */
 651         if (image->file_mode)
 652                 kimage_file_post_load_cleanup(image);
 653
 654         kfree(image);
 655 }
 656
 657 static kimage_entry_t *kimage_dst_used(struct kimage *image,
 658                                         unsigned long page)
 659 {
 660         kimage_entry_t *ptr, entry;
 661         unsigned long destination = 0;
 662
 663         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 664                 if (entry & IND_DESTINATION)
 665                         destination = entry & PAGE_MASK;
 666                 else if (entry & IND_SOURCE) {
 667                         if (page == destination)
 668                                 return ptr;
 669                         destination += PAGE_SIZE;
 670                 }
 671         }
 672
 673         return NULL;
 674 }
 675
 676 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 677                                         gfp_t gfp_mask,
 678                                         unsigned long destination)
 679 {
 680         /*
 681          * Here we implement safeguards to ensure that a source page
 682          * is not copied to its destination page before the data on
 683          * the destination page is no longer useful.
 684          *
 685          * To do this we maintain the invariant that a source page is
 686          * either its own destination page, or it is not a
 687          * destination page at all.
 688          *
 689          * That is slightly stronger than required, but the proof
 690          * that no problems will not occur is trivial, and the
 691          * implementation is simply to verify.
 692          *
 693          * When allocating all pages normally this algorithm will run
 694          * in O(N) time, but in the worst case it will run in O(N^2)
 695          * time.   If the runtime is a problem the data structures can
 696          * be fixed.
 697          */
 698         struct page *page;
 699         unsigned long addr;
 700
 701         /*
 702          * Walk through the list of destination pages, and see if I
 703          * have a match.
 704          */
 705         list_for_each_entry(page, &image->dest_pages, lru) {
 706                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 707                 if (addr == destination) {
 708                         list_del(&page->lru);
 709                         return page;
 710                 }
 711         }
 712         page = NULL;
 713         while (1) {
 714                 kimage_entry_t *old;
 715
 716                 /* Allocate a page, if we run out of memory give up */
 717                 page = kimage_alloc_pages(gfp_mask, 0);
 718                 if (!page)
 719                         return NULL;
 720                 /* If the page cannot be used file it away */
 721                 if (page_to_boot_pfn(page) >
 722                                 (KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) {
 723                         list_add(&page->lru, &image->unusable_pages);
 724                         continue;
 725                 }
 726                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 727
 728                 /* If it is the destination page we want use it */
 729                 if (addr == destination)
 730                         break;
 731
 732                 /* If the page is not a destination page use it */
 733                 if (!kimage_is_destination_range(image, addr,
 734                                                   addr + PAGE_SIZE))
 735                         break;
 736
 737                 /*
 738                  * I know that the page is someones destination page.
 739                  * See if there is already a source page for this
 740                  * destination page.  And if so swap the source pages.
 741                  */
 742                 old = kimage_dst_used(image, addr);
 743                 if (old) {
 744                         /* If so move it */
 745                         unsigned long old_addr;
 746                         struct page *old_page;
 747
 748                         old_addr = *old & PAGE_MASK;
 749                         old_page = boot_pfn_to_page(old_addr >> PAGE_SHIFT);
 750                         copy_highpage(page, old_page);
 751                         *old = addr | (*old & ~PAGE_MASK);
 752
 753                         /* The old page I have found cannot be a
 754                          * destination page, so return it if it's
 755                          * gfp_flags honor the ones passed in.
 756                          */
 757                         if (!(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) &&
 758                             PageHighMem(old_page)) {
 759                                 kimage_free_pages(old_page);
 760                                 continue;
 761                         }
 762                         addr = old_addr;
 763                         page = old_page;
 764                         break;
 765                 }
 766                 /* Place the page on the destination list, to be used later */
 767                 list_add(&page->lru, &image->dest_pages);
 768         }
 769
 770         return page;
 771 }
 772
 773 static int kimage_load_normal_segment(struct kimage *image,
 774                                          struct kexec_segment *segment)
 775 {
 776         unsigned long maddr;
 777         size_t ubytes, mbytes;
 778         int result;
 779         unsigned char __user *buf = NULL;
 780         unsigned char *kbuf = NULL;
 781
 782         result = 0;
 783         if (image->file_mode)
 784                 kbuf = segment->kbuf;
 785         else
 786                 buf = segment->buf;
 787         ubytes = segment->bufsz;
 788         mbytes = segment->memsz;
 789         maddr = segment->mem;
 790
 791         result = kimage_set_destination(image, maddr);
 792         if (result < 0)
 793                 goto out;
 794
 795         while (mbytes) {
 796                 struct page *page;
 797                 char *ptr;
 798                 size_t uchunk, mchunk;
 799
 800                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_HIGHUSER, maddr);
 801                 if (!page) {
 802                         result  = -ENOMEM;
 803                         goto out;
 804                 }
 805                 result = kimage_add_page(image, page_to_boot_pfn(page)
 806                                                                 << PAGE_SHIFT);
 807                 if (result < 0)
 808                         goto out;
 809
 810                 ptr = kmap(page);
 811                 /* Start with a clear page */
 812                 clear_page(ptr);
 813                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 814                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 815                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 816                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 817
 818                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 819                 if (image->file_mode)
 820                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 821                 else
 822                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 823                 kunmap(page);
 824                 if (result) {
 825                         result = -EFAULT;
 826                         goto out;
 827                 }
 828                 ubytes -= uchunk;
 829                 maddr  += mchunk;
 830                 if (image->file_mode)
 831                         kbuf += mchunk;
 832                 else
 833                         buf += mchunk;
 834                 mbytes -= mchunk;
 835
 836                 cond_resched();
 837         }
 838 out:
 839         return result;
 840 }
 841
 842 static int kimage_load_crash_segment(struct kimage *image,
 843                                         struct kexec_segment *segment)
 844 {
 845         /* For crash dumps kernels we simply copy the data from
 846          * user space to it's destination.
 847          * We do things a page at a time for the sake of kmap.
 848          */
 849         unsigned long maddr;
 850         size_t ubytes, mbytes;
 851         int result;
 852         unsigned char __user *buf = NULL;
 853         unsigned char *kbuf = NULL;
 854
 855         result = 0;
 856         if (image->file_mode)
 857                 kbuf = segment->kbuf;
 858         else
 859                 buf = segment->buf;
 860         ubytes = segment->bufsz;
 861         mbytes = segment->memsz;
 862         maddr = segment->mem;
 863         while (mbytes) {
 864                 struct page *page;
 865                 char *ptr;
 866                 size_t uchunk, mchunk;
 867
 868                 page = boot_pfn_to_page(maddr >> PAGE_SHIFT);
 869                 if (!page) {
 870                         result  = -ENOMEM;
 871                         goto out;
 872                 }
 873                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(page), 1, 0);
 874                 ptr = kmap(page);
 875                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 876                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 877                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 878                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 879                 if (mchunk > uchunk) {
 880                         /* Zero the trailing part of the page */
 881                         memset(ptr + uchunk, 0, mchunk - uchunk);
 882                 }
 883
 884                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 885                 if (image->file_mode)
 886                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 887                 else
 888                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 889                 kexec_flush_icache_page(page);
 890                 kunmap(page);
 891                 arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), 1);
 892                 if (result) {
 893                         result = -EFAULT;
 894                         goto out;
 895                 }
 896                 ubytes -= uchunk;
 897                 maddr  += mchunk;
 898                 if (image->file_mode)
 899                         kbuf += mchunk;
 900                 else
 901                         buf += mchunk;
 902                 mbytes -= mchunk;
 903
 904                 cond_resched();
 905         }
 906 out:
 907         return result;
 908 }
 909
 910 int kimage_load_segment(struct kimage *image,
 911                                 struct kexec_segment *segment)
 912 {
 913         int result = -ENOMEM;
 914
 915         switch (image->type) {
 916         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 917                 result = kimage_load_normal_segment(image, segment);
 918                 break;
 919         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 920                 result = kimage_load_crash_segment(image, segment);
 921                 break;
 922         }
 923
 924         return result;
 925 }
 926
 927 struct kimage *kexec_image;
 928 struct kimage *kexec_crash_image;
 929 int kexec_load_disabled;
 930
 931 /*
 932  * No panic_cpu check version of crash_kexec().  This function is called
 933  * only when panic_cpu holds the current CPU number; this is the only CPU
 934  * which processes crash_kexec routines.
 935  */
 936 void __noclone __crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 937 {
 938         /* Take the kexec_mutex here to prevent sys_kexec_load
 939          * running on one cpu from replacing the crash kernel
 940          * we are using after a panic on a different cpu.
 941          *
 942          * If the crash kernel was not located in a fixed area
 943          * of memory the xchg(&kexec_crash_image) would be
 944          * sufficient.  But since I reuse the memory...
 945          */
 946         if (mutex_trylock(&kexec_mutex)) {
 947                 if (kexec_crash_image) {
 948                         struct pt_regs fixed_regs;
 949
 950                         crash_setup_regs(&fixed_regs, regs);
 951                         crash_save_vmcoreinfo();
 952                         machine_crash_shutdown(&fixed_regs);
 953                         machine_kexec(kexec_crash_image);
 954                 }
 955                 mutex_unlock(&kexec_mutex);
 956         }
 957 }
 958 STACK_FRAME_NON_STANDARD(__crash_kexec);
 959
 960 void crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 961 {
 962         int old_cpu, this_cpu;
 963
 964         /*
 965          * Only one CPU is allowed to execute the crash_kexec() code as with
 966          * panic().  Otherwise parallel calls of panic() and crash_kexec()
 967          * may stop each other.  To exclude them, we use panic_cpu here too.
 968          */
 969         this_cpu = raw_smp_processor_id();
 970         old_cpu = atomic_cmpxchg(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID, this_cpu);
 971         if (old_cpu == PANIC_CPU_INVALID) {
 972                 /* This is the 1st CPU which comes here, so go ahead. */
 973                 printk_safe_flush_on_panic();
 974                 __crash_kexec(regs);
 975
 976                 /*
 977                  * Reset panic_cpu to allow another panic()/crash_kexec()
 978                  * call.
 979                  */
 980                 atomic_set(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID);
 981         }
 982 }
 983
 984 size_t crash_get_memory_size(void)
 985 {
 986         size_t size = 0;
 987
 988         mutex_lock(&kexec_mutex);
 989         if (crashk_res.end != crashk_res.start)
 990                 size = resource_size(&crashk_res);
 991         mutex_unlock(&kexec_mutex);
 992         return size;
 993 }
 994
 995 void __weak crash_free_reserved_phys_range(unsigned long begin,
 996                                            unsigned long end)
 997 {
 998         unsigned long addr;
 999
1000         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE)
1001                 free_reserved_page(boot_pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT));
1002 }
1003
1004 int crash_shrink_memory(unsigned long new_size)
1005 {
1006         int ret = 0;
1007         unsigned long start, end;
1008         unsigned long old_size;
1009         struct resource *ram_res;
1010
1011         mutex_lock(&kexec_mutex);
1012
1013         if (kexec_crash_image) {
1014                 ret = -ENOENT;
1015                 goto unlock;
1016         }
1017         start = crashk_res.start;
1018         end = crashk_res.end;
1019         old_size = (end == 0) ? 0 : end - start + 1;
1020         if (new_size >= old_size) {
1021                 ret = (new_size == old_size) ? 0 : -EINVAL;
1022                 goto unlock;
1023         }
1024
1025         ram_res = kzalloc(sizeof(*ram_res), GFP_KERNEL);
1026         if (!ram_res) {
1027                 ret = -ENOMEM;
1028                 goto unlock;
1029         }
1030
1031         start = roundup(start, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1032         end = roundup(start + new_size, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1033
1034         crash_free_reserved_phys_range(end, crashk_res.end);
1035
1036         if ((start == end) && (crashk_res.parent != NULL))
1037                 release_resource(&crashk_res);
1038
1039         ram_res->start = end;
1040         ram_res->end = crashk_res.end;
1041         ram_res->flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1042         ram_res->name = "System RAM";
1043
1044         crashk_res.end = end - 1;
1045
1046         insert_resource(&iomem_resource, ram_res);
1047
1048 unlock:
1049         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1050         return ret;
1051 }
1052
1053 void crash_save_cpu(struct pt_regs *regs, int cpu)
1054 {
1055         struct elf_prstatus prstatus;
1056         u32 *buf;
1057
1058         if ((cpu < 0) || (cpu >= nr_cpu_ids))
1059                 return;
1060
1061         /* Using ELF notes here is opportunistic.
1062          * I need a well defined structure format
1063          * for the data I pass, and I need tags
1064          * on the data to indicate what information I have
1065          * squirrelled away.  ELF notes happen to provide
1066          * all of that, so there is no need to invent something new.
1067          */
1068         buf = (u32 *)per_cpu_ptr(crash_notes, cpu);
1069         if (!buf)
1070                 return;
1071         memset(&prstatus, 0, sizeof(prstatus));
1072         prstatus.pr_pid = current->pid;
1073         elf_core_copy_kernel_regs(&prstatus.pr_reg, regs);
1074         buf = append_elf_note(buf, KEXEC_CORE_NOTE_NAME, NT_PRSTATUS,
1075                               &prstatus, sizeof(prstatus));
1076         final_note(buf);
1077 }
1078
1079 static int __init crash_notes_memory_init(void)
1080 {
1081         /* Allocate memory for saving cpu registers. */
1082         size_t size, align;
1083
1084         /*
1085          * crash_notes could be allocated across 2 vmalloc pages when percpu
1086          * is vmalloc based . vmalloc doesn't guarantee 2 continuous vmalloc
1087          * pages are also on 2 continuous physical pages. In this case the
1088          * 2nd part of crash_notes in 2nd page could be lost since only the
1089          * starting address and size of crash_notes are exported through sysfs.
1090          * Here round up the size of crash_notes to the nearest power of two
1091          * and pass it to __alloc_percpu as align value. This can make sure
1092          * crash_notes is allocated inside one physical page.
1093          */
1094         size = sizeof(note_buf_t);
1095         align = min(roundup_pow_of_two(sizeof(note_buf_t)), PAGE_SIZE);
1096
1097         /*
1098          * Break compile if size is bigger than PAGE_SIZE since crash_notes
1099          * definitely will be in 2 pages with that.
1100          */
1101         BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1102
1103         crash_notes = __alloc_percpu(size, align);
1104         if (!crash_notes) {
1105                 pr_warn("Memory allocation for saving cpu register states failed\n");
1106                 return -ENOMEM;
1107         }
1108         return 0;
1109 }
1110 subsys_initcall(crash_notes_memory_init);
1111
1112
1113 /*
1114  * Move into place and start executing a preloaded standalone
1115  * executable.  If nothing was preloaded return an error.
1116  */
1117 int kernel_kexec(void)
1118 {
1119         int error = 0;
1120
1121         if (!mutex_trylock(&kexec_mutex))
1122                 return -EBUSY;
1123         if (!kexec_image) {
1124                 error = -EINVAL;
1125                 goto Unlock;
1126         }
1127
1128 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1129         if (kexec_image->preserve_context) {
1130                 lock_system_sleep();
1131                 pm_prepare_console();
1132                 error = freeze_processes();
1133                 if (error) {
1134                         error = -EBUSY;
1135                         goto Restore_console;
1136                 }
1137                 suspend_console();
1138                 error = dpm_suspend_start(PMSG_FREEZE);
1139                 if (error)
1140                         goto Resume_console;
1141                 /* At this point, dpm_suspend_start() has been called,
1142                  * but *not* dpm_suspend_end(). We *must* call
1143                  * dpm_suspend_end() now.  Otherwise, drivers for
1144                  * some devices (e.g. interrupt controllers) become
1145                  * desynchronized with the actual state of the
1146                  * hardware at resume time, and evil weirdness ensues.
1147                  */
1148                 error = dpm_suspend_end(PMSG_FREEZE);
1149                 if (error)
1150                         goto Resume_devices;
1151                 error = suspend_disable_secondary_cpus();
1152                 if (error)
1153                         goto Enable_cpus;
1154                 local_irq_disable();
1155                 error = syscore_suspend();
1156                 if (error)
1157                         goto Enable_irqs;
1158         } else
1159 #endif
1160         {
1161                 kexec_in_progress = true;
1162                 kernel_restart_prepare(NULL);
1163                 migrate_to_reboot_cpu();
1164
1165                 /*
1166                  * migrate_to_reboot_cpu() disables CPU hotplug assuming that
1167                  * no further code needs to use CPU hotplug (which is true in
1168                  * the reboot case). However, the kexec path depends on using
1169                  * CPU hotplug again; so re-enable it here.
1170                  */
1171                 cpu_hotplug_enable();
1172                 pr_emerg("Starting new kernel\n");
1173                 machine_shutdown();
1174         }
1175
1176         machine_kexec(kexec_image);
1177
1178 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1179         if (kexec_image->preserve_context) {
1180                 syscore_resume();
1181  Enable_irqs:
1182                 local_irq_enable();
1183  Enable_cpus:
1184                 suspend_enable_secondary_cpus();
1185                 dpm_resume_start(PMSG_RESTORE);
1186  Resume_devices:
1187                 dpm_resume_end(PMSG_RESTORE);
1188  Resume_console:
1189                 resume_console();
1190                 thaw_processes();
1191  Restore_console:
1192                 pm_restore_console();
1193                 unlock_system_sleep();
1194         }
1195 #endif
1196
1197  Unlock:
1198         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1199         return error;
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Protection mechanism for crashkernel reserved memory after
1204  * the kdump kernel is loaded.
1205  *
1206  * Provide an empty default implementation here -- architecture
1207  * code may override this
1208  */
1209 void __weak arch_kexec_protect_crashkres(void)
1210 {}
1211
1212 void __weak arch_kexec_unprotect_crashkres(void)
1213 {}