arch/x86/boot/compressed/ident_map_64.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * This code is used on x86_64 to create page table identity mappings on
   4  * demand by building up a new set of page tables (or appending to the
   5  * existing ones), and then switching over to them when ready.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2015-2016  Yinghai Lu
   8  * Copyright (C)      2016  Kees Cook
   9  */
  10
  11 /*
  12  * Since we're dealing with identity mappings, physical and virtual
  13  * addresses are the same, so override these defines which are ultimately
  14  * used by the headers in misc.h.
  15  */
  16 #define __pa(x)  ((unsigned long)(x))
  17 #define __va(x)  ((void *)((unsigned long)(x)))
  18
  19 /* No PAGE_TABLE_ISOLATION support needed either: */
  20 #undef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
  21
  22 #include "error.h"
  23 #include "misc.h"
  24
  25 /* These actually do the work of building the kernel identity maps. */
  26 #include <linux/pgtable.h>
  27 #include <asm/cmpxchg.h>
  28 #include <asm/trap_pf.h>
  29 #include <asm/trapnr.h>
  30 #include <asm/init.h>
  31 /* Use the static base for this part of the boot process */
  32 #undef __PAGE_OFFSET
  33 #define __PAGE_OFFSET __PAGE_OFFSET_BASE
  34 #include "../../mm/ident_map.c"
  35
  36 #define _SETUP
  37 #include <asm/setup.h>  /* For COMMAND_LINE_SIZE */
  38 #undef _SETUP
  39
  40 extern unsigned long get_cmd_line_ptr(void);
  41
  42 /* Used by PAGE_KERN* macros: */
  43 pteval_t __default_kernel_pte_mask __read_mostly = ~0;
  44
  45 /* Used to track our page table allocation area. */
  46 struct alloc_pgt_data {
  47         unsigned char *pgt_buf;
  48         unsigned long pgt_buf_size;
  49         unsigned long pgt_buf_offset;
  50 };
  51
  52 /*
  53  * Allocates space for a page table entry, using struct alloc_pgt_data
  54  * above. Besides the local callers, this is used as the allocation
  55  * callback in mapping_info below.
  56  */
  57 static void *alloc_pgt_page(void *context)
  58 {
  59         struct alloc_pgt_data *pages = (struct alloc_pgt_data *)context;
  60         unsigned char *entry;
  61
  62         /* Validate there is space available for a new page. */
  63         if (pages->pgt_buf_offset >= pages->pgt_buf_size) {
  64                 debug_putstr("out of pgt_buf in " __FILE__ "!?\n");
  65                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_offset);
  66                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_size);
  67                 return NULL;
  68         }
  69
  70         entry = pages->pgt_buf + pages->pgt_buf_offset;
  71         pages->pgt_buf_offset += PAGE_SIZE;
  72
  73         return entry;
  74 }
  75
  76 /* Used to track our allocated page tables. */
  77 static struct alloc_pgt_data pgt_data;
  78
  79 /* The top level page table entry pointer. */
  80 static unsigned long top_level_pgt;
  81
  82 phys_addr_t physical_mask = (1ULL << __PHYSICAL_MASK_SHIFT) - 1;
  83
  84 /*
  85  * Mapping information structure passed to kernel_ident_mapping_init().
  86  * Due to relocation, pointers must be assigned at run time not build time.
  87  */
  88 static struct x86_mapping_info mapping_info;
  89
  90 /*
  91  * Adds the specified range to the identity mappings.
  92  */
  93 void kernel_add_identity_map(unsigned long start, unsigned long end)
  94 {
  95         int ret;
  96
  97         /* Align boundary to 2M. */
  98         start = round_down(start, PMD_SIZE);
  99         end = round_up(end, PMD_SIZE);
 100         if (start >= end)
 101                 return;
 102
 103         /* Build the mapping. */
 104         ret = kernel_ident_mapping_init(&mapping_info, (pgd_t *)top_level_pgt, start, end);
 105         if (ret)
 106                 error("Error: kernel_ident_mapping_init() failed\n");
 107 }
 108
 109 /* Locates and clears a region for a new top level page table. */
 110 void initialize_identity_maps(void *rmode)
 111 {
 112         unsigned long cmdline;
 113
 114         /* Exclude the encryption mask from __PHYSICAL_MASK */
 115         physical_mask &= ~sme_me_mask;
 116
 117         /* Init mapping_info with run-time function/buffer pointers. */
 118         mapping_info.alloc_pgt_page = alloc_pgt_page;
 119         mapping_info.context = &pgt_data;
 120         mapping_info.page_flag = __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC | sme_me_mask;
 121         mapping_info.kernpg_flag = _KERNPG_TABLE;
 122
 123         /*
 124          * It should be impossible for this not to already be true,
 125          * but since calling this a second time would rewind the other
 126          * counters, let's just make sure this is reset too.
 127          */
 128         pgt_data.pgt_buf_offset = 0;
 129
 130         /*
 131          * If we came here via startup_32(), cr3 will be _pgtable already
 132          * and we must append to the existing area instead of entirely
 133          * overwriting it.
 134          *
 135          * With 5-level paging, we use '_pgtable' to allocate the p4d page table,
 136          * the top-level page table is allocated separately.
 137          *
 138          * p4d_offset(top_level_pgt, 0) would cover both the 4- and 5-level
 139          * cases. On 4-level paging it's equal to 'top_level_pgt'.
 140          */
 141         top_level_pgt = read_cr3_pa();
 142         if (p4d_offset((pgd_t *)top_level_pgt, 0) == (p4d_t *)_pgtable) {
 143                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable + BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 144                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE - BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 145                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 146         } else {
 147                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable;
 148                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE;
 149                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 150                 top_level_pgt = (unsigned long)alloc_pgt_page(&pgt_data);
 151         }
 152
 153         /*
 154          * New page-table is set up - map the kernel image, boot_params and the
 155          * command line. The uncompressed kernel requires boot_params and the
 156          * command line to be mapped in the identity mapping. Map them
 157          * explicitly here in case the compressed kernel does not touch them,
 158          * or does not touch all the pages covering them.
 159          */
 160         kernel_add_identity_map((unsigned long)_head, (unsigned long)_end);
 161         boot_params = rmode;
 162         kernel_add_identity_map((unsigned long)boot_params, (unsigned long)(boot_params + 1));
 163         cmdline = get_cmd_line_ptr();
 164         kernel_add_identity_map(cmdline, cmdline + COMMAND_LINE_SIZE);
 165
 166         sev_prep_identity_maps(top_level_pgt);
 167
 168         /* Load the new page-table. */
 169         write_cr3(top_level_pgt);
 170 }
 171
 172 static pte_t *split_large_pmd(struct x86_mapping_info *info,
 173                               pmd_t *pmdp, unsigned long __address)
 174 {
 175         unsigned long page_flags;
 176         unsigned long address;
 177         pte_t *pte;
 178         pmd_t pmd;
 179         int i;
 180
 181         pte = (pte_t *)info->alloc_pgt_page(info->context);
 182         if (!pte)
 183                 return NULL;
 184
 185         address     = __address & PMD_MASK;
 186         /* No large page - clear PSE flag */
 187         page_flags  = info->page_flag & ~_PAGE_PSE;
 188
 189         /* Populate the PTEs */
 190         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 191                 set_pte(&pte[i], __pte(address | page_flags));
 192                 address += PAGE_SIZE;
 193         }
 194
 195         /*
 196          * Ideally we need to clear the large PMD first and do a TLB
 197          * flush before we write the new PMD. But the 2M range of the
 198          * PMD might contain the code we execute and/or the stack
 199          * we are on, so we can't do that. But that should be safe here
 200          * because we are going from large to small mappings and we are
 201          * also the only user of the page-table, so there is no chance
 202          * of a TLB multihit.
 203          */
 204         pmd = __pmd((unsigned long)pte | info->kernpg_flag);
 205         set_pmd(pmdp, pmd);
 206         /* Flush TLB to establish the new PMD */
 207         write_cr3(top_level_pgt);
 208
 209         return pte + pte_index(__address);
 210 }
 211
 212 static void clflush_page(unsigned long address)
 213 {
 214         unsigned int flush_size;
 215         char *cl, *start, *end;
 216
 217         /*
 218          * Hardcode cl-size to 64 - CPUID can't be used here because that might
 219          * cause another #VC exception and the GHCB is not ready to use yet.
 220          */
 221         flush_size = 64;
 222         start      = (char *)(address & PAGE_MASK);
 223         end        = start + PAGE_SIZE;
 224
 225         /*
 226          * First make sure there are no pending writes on the cache-lines to
 227          * flush.
 228          */
 229         asm volatile("mfence" : : : "memory");
 230
 231         for (cl = start; cl != end; cl += flush_size)
 232                 clflush(cl);
 233 }
 234
 235 static int set_clr_page_flags(struct x86_mapping_info *info,
 236                               unsigned long address,
 237                               pteval_t set, pteval_t clr)
 238 {
 239         pgd_t *pgdp = (pgd_t *)top_level_pgt;
 240         p4d_t *p4dp;
 241         pud_t *pudp;
 242         pmd_t *pmdp;
 243         pte_t *ptep, pte;
 244
 245         /*
 246          * First make sure there is a PMD mapping for 'address'.
 247          * It should already exist, but keep things generic.
 248          *
 249          * To map the page just read from it and fault it in if there is no
 250          * mapping yet. kernel_add_identity_map() can't be called here because
 251          * that would unconditionally map the address on PMD level, destroying
 252          * any PTE-level mappings that might already exist. Use assembly here
 253          * so the access won't be optimized away.
 254          */
 255         asm volatile("mov %[address], %%r9"
 256                      :: [address] "g" (*(unsigned long *)address)
 257                      : "r9", "memory");
 258
 259         /*
 260          * The page is mapped at least with PMD size - so skip checks and walk
 261          * directly to the PMD.
 262          */
 263         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
 264         pudp = pud_offset(p4dp, address);
 265         pmdp = pmd_offset(pudp, address);
 266
 267         if (pmd_large(*pmdp))
 268                 ptep = split_large_pmd(info, pmdp, address);
 269         else
 270                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, address);
 271
 272         if (!ptep)
 273                 return -ENOMEM;
 274
 275         /*
 276          * Changing encryption attributes of a page requires to flush it from
 277          * the caches.
 278          */
 279         if ((set | clr) & _PAGE_ENC) {
 280                 clflush_page(address);
 281
 282                 /*
 283                  * If the encryption attribute is being cleared, change the page state
 284                  * to shared in the RMP table.
 285                  */
 286                 if (clr)
 287                         snp_set_page_shared(__pa(address & PAGE_MASK));
 288         }
 289
 290         /* Update PTE */
 291         pte = *ptep;
 292         pte = pte_set_flags(pte, set);
 293         pte = pte_clear_flags(pte, clr);
 294         set_pte(ptep, pte);
 295
 296         /*
 297          * If the encryption attribute is being set, then change the page state to
 298          * private in the RMP entry. The page state change must be done after the PTE
 299          * is updated.
 300          */
 301         if (set & _PAGE_ENC)
 302                 snp_set_page_private(__pa(address & PAGE_MASK));
 303
 304         /* Flush TLB after changing encryption attribute */
 305         write_cr3(top_level_pgt);
 306
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 int set_page_decrypted(unsigned long address)
 311 {
 312         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_ENC);
 313 }
 314
 315 int set_page_encrypted(unsigned long address)
 316 {
 317         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, _PAGE_ENC, 0);
 318 }
 319
 320 int set_page_non_present(unsigned long address)
 321 {
 322         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_PRESENT);
 323 }
 324
 325 static void do_pf_error(const char *msg, unsigned long error_code,
 326                         unsigned long address, unsigned long ip)
 327 {
 328         error_putstr(msg);
 329
 330         error_putstr("\nError Code: ");
 331         error_puthex(error_code);
 332         error_putstr("\nCR2: 0x");
 333         error_puthex(address);
 334         error_putstr("\nRIP relative to _head: 0x");
 335         error_puthex(ip - (unsigned long)_head);
 336         error_putstr("\n");
 337
 338         error("Stopping.\n");
 339 }
 340
 341 void do_boot_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 342 {
 343         unsigned long address = native_read_cr2();
 344         unsigned long end;
 345         bool ghcb_fault;
 346
 347         ghcb_fault = sev_es_check_ghcb_fault(address);
 348
 349         address   &= PMD_MASK;
 350         end        = address + PMD_SIZE;
 351
 352         /*
 353          * Check for unexpected error codes. Unexpected are:
 354          *      - Faults on present pages
 355          *      - User faults
 356          *      - Reserved bits set
 357          */
 358         if (error_code & (X86_PF_PROT | X86_PF_USER | X86_PF_RSVD))
 359                 do_pf_error("Unexpected page-fault:", error_code, address, regs->ip);
 360         else if (ghcb_fault)
 361                 do_pf_error("Page-fault on GHCB page:", error_code, address, regs->ip);
 362
 363         /*
 364          * Error code is sane - now identity map the 2M region around
 365          * the faulting address.
 366          */
 367         kernel_add_identity_map(address, end);
 368 }