arch/loongarch/kernel/relocate.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Support for Kernel relocation at boot time
   4  *
   5  * Copyright (C) 2023 Loongson Technology Corporation Limited
   6  */
   7
   8 #include <linux/elf.h>
   9 #include <linux/kernel.h>
  10 #include <linux/printk.h>
  11 #include <linux/panic_notifier.h>
  12 #include <linux/start_kernel.h>
  13 #include <asm/bootinfo.h>
  14 #include <asm/early_ioremap.h>
  15 #include <asm/inst.h>
  16 #include <asm/sections.h>
  17 #include <asm/setup.h>
  18
  19 #define RELOCATED(x) ((void *)((long)x + reloc_offset))
  20 #define RELOCATED_KASLR(x) ((void *)((long)x + random_offset))
  21
  22 static unsigned long reloc_offset;
  23
  24 static inline void __init relocate_relative(void)
  25 {
  26         Elf64_Rela *rela, *rela_end;
  27         rela = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_begin;
  28         rela_end = (Elf64_Rela *)&__rela_dyn_end;
  29
  30         for ( ; rela < rela_end; rela++) {
  31                 Elf64_Addr addr = rela->r_offset;
  32                 Elf64_Addr relocated_addr = rela->r_addend;
  33
  34                 if (rela->r_info != R_LARCH_RELATIVE)
  35                         continue;
  36
  37                 if (relocated_addr >= VMLINUX_LOAD_ADDRESS)
  38                         relocated_addr = (Elf64_Addr)RELOCATED(relocated_addr);
  39
  40                 *(Elf64_Addr *)RELOCATED(addr) = relocated_addr;
  41         }
  42 }
  43
  44 static inline void __init relocate_absolute(long random_offset)
  45 {
  46         void *begin, *end;
  47         struct rela_la_abs *p;
  48
  49         begin = RELOCATED_KASLR(&__la_abs_begin);
  50         end   = RELOCATED_KASLR(&__la_abs_end);
  51
  52         for (p = begin; (void *)p < end; p++) {
  53                 long v = p->symvalue;
  54                 uint32_t lu12iw, ori, lu32id, lu52id;
  55                 union loongarch_instruction *insn = (void *)p->pc;
  56
  57                 lu12iw = (v >> 12) & 0xfffff;
  58                 ori    = v & 0xfff;
  59                 lu32id = (v >> 32) & 0xfffff;
  60                 lu52id = v >> 52;
  61
  62                 insn[0].reg1i20_format.immediate = lu12iw;
  63                 insn[1].reg2i12_format.immediate = ori;
  64                 insn[2].reg1i20_format.immediate = lu32id;
  65                 insn[3].reg2i12_format.immediate = lu52id;
  66         }
  67 }
  68
  69 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
  70 static inline __init unsigned long rotate_xor(unsigned long hash,
  71                                               const void *area, size_t size)
  72 {
  73         size_t i, diff;
  74         const typeof(hash) *ptr = PTR_ALIGN(area, sizeof(hash));
  75
  76         diff = (void *)ptr - area;
  77         if (size < diff + sizeof(hash))
  78                 return hash;
  79
  80         size = ALIGN_DOWN(size - diff, sizeof(hash));
  81
  82         for (i = 0; i < size / sizeof(hash); i++) {
  83                 /* Rotate by odd number of bits and XOR. */
  84                 hash = (hash << ((sizeof(hash) * 8) - 7)) | (hash >> 7);
  85                 hash ^= ptr[i];
  86         }
  87
  88         return hash;
  89 }
  90
  91 static inline __init unsigned long get_random_boot(void)
  92 {
  93         unsigned long hash = 0;
  94         unsigned long entropy = random_get_entropy();
  95
  96         /* Attempt to create a simple but unpredictable starting entropy. */
  97         hash = rotate_xor(hash, linux_banner, strlen(linux_banner));
  98
  99         /* Add in any runtime entropy we can get */
 100         hash = rotate_xor(hash, &entropy, sizeof(entropy));
 101
 102         return hash;
 103 }
 104
 105 static int __init nokaslr(char *p)
 106 {
 107         pr_info("KASLR is disabled.\n");
 108
 109         return 0; /* Print a notice and silence the boot warning */
 110 }
 111 early_param("nokaslr", nokaslr);
 112
 113 static inline __init bool kaslr_disabled(void)
 114 {
 115         char *str;
 116         const char *builtin_cmdline = CONFIG_CMDLINE;
 117
 118         str = strstr(builtin_cmdline, "nokaslr");
 119         if (str == builtin_cmdline || (str > builtin_cmdline && *(str - 1) == ' '))
 120                 return true;
 121
 122         str = strstr(boot_command_line, "nokaslr");
 123         if (str == boot_command_line || (str > boot_command_line && *(str - 1) == ' '))
 124                 return true;
 125
 126         return false;
 127 }
 128
 129 /* Choose a new address for the kernel */
 130 static inline void __init *determine_relocation_address(void)
 131 {
 132         unsigned long kernel_length;
 133         unsigned long random_offset;
 134         void *destination = _text;
 135
 136         if (kaslr_disabled())
 137                 return destination;
 138
 139         kernel_length = (long)_end - (long)_text;
 140
 141         random_offset = get_random_boot() << 16;
 142         random_offset &= (CONFIG_RANDOMIZE_BASE_MAX_OFFSET - 1);
 143         if (random_offset < kernel_length)
 144                 random_offset += ALIGN(kernel_length, 0xffff);
 145
 146         return RELOCATED_KASLR(destination);
 147 }
 148
 149 static inline int __init relocation_addr_valid(void *location_new)
 150 {
 151         if ((unsigned long)location_new & 0x00000ffff)
 152                 return 0; /* Inappropriately aligned new location */
 153
 154         if ((unsigned long)location_new < (unsigned long)_end)
 155                 return 0; /* New location overlaps original kernel */
 156
 157         return 1;
 158 }
 159 #endif
 160
 161 static inline void __init update_reloc_offset(unsigned long *addr, long random_offset)
 162 {
 163         unsigned long *new_addr = (unsigned long *)RELOCATED_KASLR(addr);
 164
 165         *new_addr = (unsigned long)reloc_offset;
 166 }
 167
 168 unsigned long __init relocate_kernel(void)
 169 {
 170         unsigned long kernel_length;
 171         unsigned long random_offset = 0;
 172         void *location_new = _text; /* Default to original kernel start */
 173         char *cmdline = early_ioremap(fw_arg1, COMMAND_LINE_SIZE); /* Boot command line is passed in fw_arg1 */
 174
 175         strscpy(boot_command_line, cmdline, COMMAND_LINE_SIZE);
 176
 177 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
 178         location_new = determine_relocation_address();
 179
 180         /* Sanity check relocation address */
 181         if (relocation_addr_valid(location_new))
 182                 random_offset = (unsigned long)location_new - (unsigned long)(_text);
 183 #endif
 184         reloc_offset = (unsigned long)_text - VMLINUX_LOAD_ADDRESS;
 185
 186         if (random_offset) {
 187                 kernel_length = (long)(_end) - (long)(_text);
 188
 189                 /* Copy the kernel to it's new location */
 190                 memcpy(location_new, _text, kernel_length);
 191
 192                 /* Sync the caches ready for execution of new kernel */
 193                 __asm__ __volatile__ (
 194                         "ibar 0 \t\n"
 195                         "dbar 0 \t\n"
 196                         ::: "memory");
 197
 198                 reloc_offset += random_offset;
 199
 200                 /* The current thread is now within the relocated kernel */
 201                 __current_thread_info = RELOCATED_KASLR(__current_thread_info);
 202
 203                 update_reloc_offset(&reloc_offset, random_offset);
 204         }
 205
 206         if (reloc_offset)
 207                 relocate_relative();
 208
 209         relocate_absolute(random_offset);
 210
 211         return random_offset;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Show relocation information on panic.
 216  */
 217 static void show_kernel_relocation(const char *level)
 218 {
 219         if (reloc_offset > 0) {
 220                 printk(level);
 221                 pr_cont("Kernel relocated by 0x%lx\n", reloc_offset);
 222                 pr_cont(" .text @ 0x%px\n", _text);
 223                 pr_cont(" .data @ 0x%px\n", _sdata);
 224                 pr_cont(" .bss  @ 0x%px\n", __bss_start);
 225         }
 226 }
 227
 228 static int kernel_location_notifier_fn(struct notifier_block *self,
 229                                        unsigned long v, void *p)
 230 {
 231         show_kernel_relocation(KERN_EMERG);
 232         return NOTIFY_DONE;
 233 }
 234
 235 static struct notifier_block kernel_location_notifier = {
 236         .notifier_call = kernel_location_notifier_fn
 237 };
 238
 239 static int __init register_kernel_offset_dumper(void)
 240 {
 241         atomic_notifier_chain_register(&panic_notifier_list,
 242                                        &kernel_location_notifier);
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 arch_initcall(register_kernel_offset_dumper);