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/objtool.h>
  40
  41 #include <asm/page.h>
  42 #include <asm/sections.h>
  43
  44 #include <crypto/hash.h>
  45 #include "kexec_internal.h"
  46
  47 DEFINE_MUTEX(kexec_mutex);
  48
  49 /* Per cpu memory for storing cpu states in case of system crash. */
  50 note_buf_t __percpu *crash_notes;
  51
  52 /* Flag to indicate we are going to kexec a new kernel */
  53 bool kexec_in_progress = false;
  54
  55
  56 /* Location of the reserved area for the crash kernel */
  57 struct resource crashk_res = {
  58         .name  = "Crash kernel",
  59         .start = 0,
  60         .end   = 0,
  61         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  62         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  63 };
  64 struct resource crashk_low_res = {
  65         .name  = "Crash kernel",
  66         .start = 0,
  67         .end   = 0,
  68         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  69         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  70 };
  71
  72 int kexec_should_crash(struct task_struct *p)
  73 {
  74         /*
  75          * If crash_kexec_post_notifiers is enabled, don't run
  76          * crash_kexec() here yet, which must be run after panic
  77          * notifiers in panic().
  78          */
  79         if (crash_kexec_post_notifiers)
  80                 return 0;
  81         /*
  82          * There are 4 panic() calls in do_exit() path, each of which
  83          * corresponds to each of these 4 conditions.
  84          */
  85         if (in_interrupt() || !p->pid || is_global_init(p) || panic_on_oops)
  86                 return 1;
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 int kexec_crash_loaded(void)
  91 {
  92         return !!kexec_crash_image;
  93 }
  94 EXPORT_SYMBOL_GPL(kexec_crash_loaded);
  95
  96 /*
  97  * When kexec transitions to the new kernel there is a one-to-one
  98  * mapping between physical and virtual addresses.  On processors
  99  * where you can disable the MMU this is trivial, and easy.  For
 100  * others it is still a simple predictable page table to setup.
 101  *
 102  * In that environment kexec copies the new kernel to its final
 103  * resting place.  This means I can only support memory whose
 104  * physical address can fit in an unsigned long.  In particular
 105  * addresses where (pfn << PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX cannot be handled.
 106  * If the assembly stub has more restrictive requirements
 107  * KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT and KEXEC_DEST_MEMORY_LIMIT can be
 108  * defined more restrictively in <asm/kexec.h>.
 109  *
 110  * The code for the transition from the current kernel to the
 111  * new kernel is placed in the control_code_buffer, whose size
 112  * is given by KEXEC_CONTROL_PAGE_SIZE.  In the best case only a single
 113  * page of memory is necessary, but some architectures require more.
 114  * Because this memory must be identity mapped in the transition from
 115  * virtual to physical addresses it must live in the range
 116  * 0 - TASK_SIZE, as only the user space mappings are arbitrarily
 117  * modifiable.
 118  *
 119  * The assembly stub in the control code buffer is passed a linked list
 120  * of descriptor pages detailing the source pages of the new kernel,
 121  * and the destination addresses of those source pages.  As this data
 122  * structure is not used in the context of the current OS, it must
 123  * be self-contained.
 124  *
 125  * The code has been made to work with highmem pages and will use a
 126  * destination page in its final resting place (if it happens
 127  * to allocate it).  The end product of this is that most of the
 128  * physical address space, and most of RAM can be used.
 129  *
 130  * Future directions include:
 131  *  - allocating a page table with the control code buffer identity
 132  *    mapped, to simplify machine_kexec and make kexec_on_panic more
 133  *    reliable.
 134  */
 135
 136 /*
 137  * KIMAGE_NO_DEST is an impossible destination address..., for
 138  * allocating pages whose destination address we do not care about.
 139  */
 140 #define KIMAGE_NO_DEST (-1UL)
 141 #define PAGE_COUNT(x) (((x) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT)
 142
 143 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 144                                        gfp_t gfp_mask,
 145                                        unsigned long dest);
 146
 147 int sanity_check_segment_list(struct kimage *image)
 148 {
 149         int i;
 150         unsigned long nr_segments = image->nr_segments;
 151         unsigned long total_pages = 0;
 152         unsigned long nr_pages = totalram_pages();
 153
 154         /*
 155          * Verify we have good destination addresses.  The caller is
 156          * responsible for making certain we don't attempt to load
 157          * the new image into invalid or reserved areas of RAM.  This
 158          * just verifies it is an address we can use.
 159          *
 160          * Since the kernel does everything in page size chunks ensure
 161          * the destination addresses are page aligned.  Too many
 162          * special cases crop of when we don't do this.  The most
 163          * insidious is getting overlapping destination addresses
 164          * simply because addresses are changed to page size
 165          * granularity.
 166          */
 167         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 168                 unsigned long mstart, mend;
 169
 170                 mstart = image->segment[i].mem;
 171                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 172                 if (mstart > mend)
 173                         return -EADDRNOTAVAIL;
 174                 if ((mstart & ~PAGE_MASK) || (mend & ~PAGE_MASK))
 175                         return -EADDRNOTAVAIL;
 176                 if (mend >= KEXEC_DESTINATION_MEMORY_LIMIT)
 177                         return -EADDRNOTAVAIL;
 178         }
 179
 180         /* Verify our destination addresses do not overlap.
 181          * If we alloed overlapping destination addresses
 182          * through very weird things can happen with no
 183          * easy explanation as one segment stops on another.
 184          */
 185         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 186                 unsigned long mstart, mend;
 187                 unsigned long j;
 188
 189                 mstart = image->segment[i].mem;
 190                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 191                 for (j = 0; j < i; j++) {
 192                         unsigned long pstart, pend;
 193
 194                         pstart = image->segment[j].mem;
 195                         pend   = pstart + image->segment[j].memsz;
 196                         /* Do the segments overlap ? */
 197                         if ((mend > pstart) && (mstart < pend))
 198                                 return -EINVAL;
 199                 }
 200         }
 201
 202         /* Ensure our buffer sizes are strictly less than
 203          * our memory sizes.  This should always be the case,
 204          * and it is easier to check up front than to be surprised
 205          * later on.
 206          */
 207         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 208                 if (image->segment[i].bufsz > image->segment[i].memsz)
 209                         return -EINVAL;
 210         }
 211
 212         /*
 213          * Verify that no more than half of memory will be consumed. If the
 214          * request from userspace is too large, a large amount of time will be
 215          * wasted allocating pages, which can cause a soft lockup.
 216          */
 217         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 218                 if (PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz) > nr_pages / 2)
 219                         return -EINVAL;
 220
 221                 total_pages += PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz);
 222         }
 223
 224         if (total_pages > nr_pages / 2)
 225                 return -EINVAL;
 226
 227         /*
 228          * Verify we have good destination addresses.  Normally
 229          * the caller is responsible for making certain we don't
 230          * attempt to load the new image into invalid or reserved
 231          * areas of RAM.  But crash kernels are preloaded into a
 232          * reserved area of ram.  We must ensure the addresses
 233          * are in the reserved area otherwise preloading the
 234          * kernel could corrupt things.
 235          */
 236
 237         if (image->type == KEXEC_TYPE_CRASH) {
 238                 for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 239                         unsigned long mstart, mend;
 240
 241                         mstart = image->segment[i].mem;
 242                         mend = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 243                         /* Ensure we are within the crash kernel limits */
 244                         if ((mstart < phys_to_boot_phys(crashk_res.start)) ||
 245                             (mend > phys_to_boot_phys(crashk_res.end)))
 246                                 return -EADDRNOTAVAIL;
 247                 }
 248         }
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 struct kimage *do_kimage_alloc_init(void)
 254 {
 255         struct kimage *image;
 256
 257         /* Allocate a controlling structure */
 258         image = kzalloc(sizeof(*image), GFP_KERNEL);
 259         if (!image)
 260                 return NULL;
 261
 262         image->head = 0;
 263         image->entry = &image->head;
 264         image->last_entry = &image->head;
 265         image->control_page = ~0; /* By default this does not apply */
 266         image->type = KEXEC_TYPE_DEFAULT;
 267
 268         /* Initialize the list of control pages */
 269         INIT_LIST_HEAD(&image->control_pages);
 270
 271         /* Initialize the list of destination pages */
 272         INIT_LIST_HEAD(&image->dest_pages);
 273
 274         /* Initialize the list of unusable pages */
 275         INIT_LIST_HEAD(&image->unusable_pages);
 276
 277         return image;
 278 }
 279
 280 int kimage_is_destination_range(struct kimage *image,
 281                                         unsigned long start,
 282                                         unsigned long end)
 283 {
 284         unsigned long i;
 285
 286         for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 287                 unsigned long mstart, mend;
 288
 289                 mstart = image->segment[i].mem;
 290                 mend = mstart + image->segment[i].memsz;
 291                 if ((end > mstart) && (start < mend))
 292                         return 1;
 293         }
 294
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 static struct page *kimage_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 299 {
 300         struct page *pages;
 301
 302         if (fatal_signal_pending(current))
 303                 return NULL;
 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
 592 int __weak machine_kexec_post_load(struct kimage *image)
 593 {
 594         return 0;
 595 }
 596
 597 void kimage_terminate(struct kimage *image)
 598 {
 599         if (*image->entry != 0)
 600                 image->entry++;
 601
 602         *image->entry = IND_DONE;
 603 }
 604
 605 #define for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) \
 606         for (ptr = &image->head; (entry = *ptr) && !(entry & IND_DONE); \
 607                 ptr = (entry & IND_INDIRECTION) ? \
 608                         boot_phys_to_virt((entry & PAGE_MASK)) : ptr + 1)
 609
 610 static void kimage_free_entry(kimage_entry_t entry)
 611 {
 612         struct page *page;
 613
 614         page = boot_pfn_to_page(entry >> PAGE_SHIFT);
 615         kimage_free_pages(page);
 616 }
 617
 618 void kimage_free(struct kimage *image)
 619 {
 620         kimage_entry_t *ptr, entry;
 621         kimage_entry_t ind = 0;
 622
 623         if (!image)
 624                 return;
 625
 626         if (image->vmcoreinfo_data_copy) {
 627                 crash_update_vmcoreinfo_safecopy(NULL);
 628                 vunmap(image->vmcoreinfo_data_copy);
 629         }
 630
 631         kimage_free_extra_pages(image);
 632         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 633                 if (entry & IND_INDIRECTION) {
 634                         /* Free the previous indirection page */
 635                         if (ind & IND_INDIRECTION)
 636                                 kimage_free_entry(ind);
 637                         /* Save this indirection page until we are
 638                          * done with it.
 639                          */
 640                         ind = entry;
 641                 } else if (entry & IND_SOURCE)
 642                         kimage_free_entry(entry);
 643         }
 644         /* Free the final indirection page */
 645         if (ind & IND_INDIRECTION)
 646                 kimage_free_entry(ind);
 647
 648         /* Handle any machine specific cleanup */
 649         machine_kexec_cleanup(image);
 650
 651         /* Free the kexec control pages... */
 652         kimage_free_page_list(&image->control_pages);
 653
 654         /*
 655          * Free up any temporary buffers allocated. This might hit if
 656          * error occurred much later after buffer allocation.
 657          */
 658         if (image->file_mode)
 659                 kimage_file_post_load_cleanup(image);
 660
 661         kfree(image);
 662 }
 663
 664 static kimage_entry_t *kimage_dst_used(struct kimage *image,
 665                                         unsigned long page)
 666 {
 667         kimage_entry_t *ptr, entry;
 668         unsigned long destination = 0;
 669
 670         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 671                 if (entry & IND_DESTINATION)
 672                         destination = entry & PAGE_MASK;
 673                 else if (entry & IND_SOURCE) {
 674                         if (page == destination)
 675                                 return ptr;
 676                         destination += PAGE_SIZE;
 677                 }
 678         }
 679
 680         return NULL;
 681 }
 682
 683 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 684                                         gfp_t gfp_mask,
 685                                         unsigned long destination)
 686 {
 687         /*
 688          * Here we implement safeguards to ensure that a source page
 689          * is not copied to its destination page before the data on
 690          * the destination page is no longer useful.
 691          *
 692          * To do this we maintain the invariant that a source page is
 693          * either its own destination page, or it is not a
 694          * destination page at all.
 695          *
 696          * That is slightly stronger than required, but the proof
 697          * that no problems will not occur is trivial, and the
 698          * implementation is simply to verify.
 699          *
 700          * When allocating all pages normally this algorithm will run
 701          * in O(N) time, but in the worst case it will run in O(N^2)
 702          * time.   If the runtime is a problem the data structures can
 703          * be fixed.
 704          */
 705         struct page *page;
 706         unsigned long addr;
 707
 708         /*
 709          * Walk through the list of destination pages, and see if I
 710          * have a match.
 711          */
 712         list_for_each_entry(page, &image->dest_pages, lru) {
 713                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 714                 if (addr == destination) {
 715                         list_del(&page->lru);
 716                         return page;
 717                 }
 718         }
 719         page = NULL;
 720         while (1) {
 721                 kimage_entry_t *old;
 722
 723                 /* Allocate a page, if we run out of memory give up */
 724                 page = kimage_alloc_pages(gfp_mask, 0);
 725                 if (!page)
 726                         return NULL;
 727                 /* If the page cannot be used file it away */
 728                 if (page_to_boot_pfn(page) >
 729                                 (KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) {
 730                         list_add(&page->lru, &image->unusable_pages);
 731                         continue;
 732                 }
 733                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 734
 735                 /* If it is the destination page we want use it */
 736                 if (addr == destination)
 737                         break;
 738
 739                 /* If the page is not a destination page use it */
 740                 if (!kimage_is_destination_range(image, addr,
 741                                                   addr + PAGE_SIZE))
 742                         break;
 743
 744                 /*
 745                  * I know that the page is someones destination page.
 746                  * See if there is already a source page for this
 747                  * destination page.  And if so swap the source pages.
 748                  */
 749                 old = kimage_dst_used(image, addr);
 750                 if (old) {
 751                         /* If so move it */
 752                         unsigned long old_addr;
 753                         struct page *old_page;
 754
 755                         old_addr = *old & PAGE_MASK;
 756                         old_page = boot_pfn_to_page(old_addr >> PAGE_SHIFT);
 757                         copy_highpage(page, old_page);
 758                         *old = addr | (*old & ~PAGE_MASK);
 759
 760                         /* The old page I have found cannot be a
 761                          * destination page, so return it if it's
 762                          * gfp_flags honor the ones passed in.
 763                          */
 764                         if (!(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) &&
 765                             PageHighMem(old_page)) {
 766                                 kimage_free_pages(old_page);
 767                                 continue;
 768                         }
 769                         addr = old_addr;
 770                         page = old_page;
 771                         break;
 772                 }
 773                 /* Place the page on the destination list, to be used later */
 774                 list_add(&page->lru, &image->dest_pages);
 775         }
 776
 777         return page;
 778 }
 779
 780 static int kimage_load_normal_segment(struct kimage *image,
 781                                          struct kexec_segment *segment)
 782 {
 783         unsigned long maddr;
 784         size_t ubytes, mbytes;
 785         int result;
 786         unsigned char __user *buf = NULL;
 787         unsigned char *kbuf = NULL;
 788
 789         result = 0;
 790         if (image->file_mode)
 791                 kbuf = segment->kbuf;
 792         else
 793                 buf = segment->buf;
 794         ubytes = segment->bufsz;
 795         mbytes = segment->memsz;
 796         maddr = segment->mem;
 797
 798         result = kimage_set_destination(image, maddr);
 799         if (result < 0)
 800                 goto out;
 801
 802         while (mbytes) {
 803                 struct page *page;
 804                 char *ptr;
 805                 size_t uchunk, mchunk;
 806
 807                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_HIGHUSER, maddr);
 808                 if (!page) {
 809                         result  = -ENOMEM;
 810                         goto out;
 811                 }
 812                 result = kimage_add_page(image, page_to_boot_pfn(page)
 813                                                                 << PAGE_SHIFT);
 814                 if (result < 0)
 815                         goto out;
 816
 817                 ptr = kmap(page);
 818                 /* Start with a clear page */
 819                 clear_page(ptr);
 820                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 821                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 822                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 823                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 824
 825                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 826                 if (image->file_mode)
 827                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 828                 else
 829                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 830                 kunmap(page);
 831                 if (result) {
 832                         result = -EFAULT;
 833                         goto out;
 834                 }
 835                 ubytes -= uchunk;
 836                 maddr  += mchunk;
 837                 if (image->file_mode)
 838                         kbuf += mchunk;
 839                 else
 840                         buf += mchunk;
 841                 mbytes -= mchunk;
 842
 843                 cond_resched();
 844         }
 845 out:
 846         return result;
 847 }
 848
 849 static int kimage_load_crash_segment(struct kimage *image,
 850                                         struct kexec_segment *segment)
 851 {
 852         /* For crash dumps kernels we simply copy the data from
 853          * user space to it's destination.
 854          * We do things a page at a time for the sake of kmap.
 855          */
 856         unsigned long maddr;
 857         size_t ubytes, mbytes;
 858         int result;
 859         unsigned char __user *buf = NULL;
 860         unsigned char *kbuf = NULL;
 861
 862         result = 0;
 863         if (image->file_mode)
 864                 kbuf = segment->kbuf;
 865         else
 866                 buf = segment->buf;
 867         ubytes = segment->bufsz;
 868         mbytes = segment->memsz;
 869         maddr = segment->mem;
 870         while (mbytes) {
 871                 struct page *page;
 872                 char *ptr;
 873                 size_t uchunk, mchunk;
 874
 875                 page = boot_pfn_to_page(maddr >> PAGE_SHIFT);
 876                 if (!page) {
 877                         result  = -ENOMEM;
 878                         goto out;
 879                 }
 880                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(page), 1, 0);
 881                 ptr = kmap(page);
 882                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 883                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 884                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 885                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 886                 if (mchunk > uchunk) {
 887                         /* Zero the trailing part of the page */
 888                         memset(ptr + uchunk, 0, mchunk - uchunk);
 889                 }
 890
 891                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 892                 if (image->file_mode)
 893                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 894                 else
 895                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 896                 kexec_flush_icache_page(page);
 897                 kunmap(page);
 898                 arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), 1);
 899                 if (result) {
 900                         result = -EFAULT;
 901                         goto out;
 902                 }
 903                 ubytes -= uchunk;
 904                 maddr  += mchunk;
 905                 if (image->file_mode)
 906                         kbuf += mchunk;
 907                 else
 908                         buf += mchunk;
 909                 mbytes -= mchunk;
 910
 911                 cond_resched();
 912         }
 913 out:
 914         return result;
 915 }
 916
 917 int kimage_load_segment(struct kimage *image,
 918                                 struct kexec_segment *segment)
 919 {
 920         int result = -ENOMEM;
 921
 922         switch (image->type) {
 923         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 924                 result = kimage_load_normal_segment(image, segment);
 925                 break;
 926         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 927                 result = kimage_load_crash_segment(image, segment);
 928                 break;
 929         }
 930
 931         return result;
 932 }
 933
 934 struct kimage *kexec_image;
 935 struct kimage *kexec_crash_image;
 936 int kexec_load_disabled;
 937
 938 /*
 939  * No panic_cpu check version of crash_kexec().  This function is called
 940  * only when panic_cpu holds the current CPU number; this is the only CPU
 941  * which processes crash_kexec routines.
 942  */
 943 void __noclone __crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 944 {
 945         /* Take the kexec_mutex here to prevent sys_kexec_load
 946          * running on one cpu from replacing the crash kernel
 947          * we are using after a panic on a different cpu.
 948          *
 949          * If the crash kernel was not located in a fixed area
 950          * of memory the xchg(&kexec_crash_image) would be
 951          * sufficient.  But since I reuse the memory...
 952          */
 953         if (mutex_trylock(&kexec_mutex)) {
 954                 if (kexec_crash_image) {
 955                         struct pt_regs fixed_regs;
 956
 957                         crash_setup_regs(&fixed_regs, regs);
 958                         crash_save_vmcoreinfo();
 959                         machine_crash_shutdown(&fixed_regs);
 960                         machine_kexec(kexec_crash_image);
 961                 }
 962                 mutex_unlock(&kexec_mutex);
 963         }
 964 }
 965 STACK_FRAME_NON_STANDARD(__crash_kexec);
 966
 967 void crash_kexec(struct pt_regs *regs)
 968 {
 969         int old_cpu, this_cpu;
 970
 971         /*
 972          * Only one CPU is allowed to execute the crash_kexec() code as with
 973          * panic().  Otherwise parallel calls of panic() and crash_kexec()
 974          * may stop each other.  To exclude them, we use panic_cpu here too.
 975          */
 976         this_cpu = raw_smp_processor_id();
 977         old_cpu = atomic_cmpxchg(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID, this_cpu);
 978         if (old_cpu == PANIC_CPU_INVALID) {
 979                 /* This is the 1st CPU which comes here, so go ahead. */
 980                 printk_safe_flush_on_panic();
 981                 __crash_kexec(regs);
 982
 983                 /*
 984                  * Reset panic_cpu to allow another panic()/crash_kexec()
 985                  * call.
 986                  */
 987                 atomic_set(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID);
 988         }
 989 }
 990
 991 size_t crash_get_memory_size(void)
 992 {
 993         size_t size = 0;
 994
 995         mutex_lock(&kexec_mutex);
 996         if (crashk_res.end != crashk_res.start)
 997                 size = resource_size(&crashk_res);
 998         mutex_unlock(&kexec_mutex);
 999         return size;
1000 }
1001
1002 void __weak crash_free_reserved_phys_range(unsigned long begin,
1003                                            unsigned long end)
1004 {
1005         unsigned long addr;
1006
1007         for (addr = begin; addr < end; addr += PAGE_SIZE)
1008                 free_reserved_page(boot_pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT));
1009 }
1010
1011 int crash_shrink_memory(unsigned long new_size)
1012 {
1013         int ret = 0;
1014         unsigned long start, end;
1015         unsigned long old_size;
1016         struct resource *ram_res;
1017
1018         mutex_lock(&kexec_mutex);
1019
1020         if (kexec_crash_image) {
1021                 ret = -ENOENT;
1022                 goto unlock;
1023         }
1024         start = crashk_res.start;
1025         end = crashk_res.end;
1026         old_size = (end == 0) ? 0 : end - start + 1;
1027         if (new_size >= old_size) {
1028                 ret = (new_size == old_size) ? 0 : -EINVAL;
1029                 goto unlock;
1030         }
1031
1032         ram_res = kzalloc(sizeof(*ram_res), GFP_KERNEL);
1033         if (!ram_res) {
1034                 ret = -ENOMEM;
1035                 goto unlock;
1036         }
1037
1038         start = roundup(start, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1039         end = roundup(start + new_size, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1040
1041         crash_free_reserved_phys_range(end, crashk_res.end);
1042
1043         if ((start == end) && (crashk_res.parent != NULL))
1044                 release_resource(&crashk_res);
1045
1046         ram_res->start = end;
1047         ram_res->end = crashk_res.end;
1048         ram_res->flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1049         ram_res->name = "System RAM";
1050
1051         crashk_res.end = end - 1;
1052
1053         insert_resource(&iomem_resource, ram_res);
1054
1055 unlock:
1056         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1057         return ret;
1058 }
1059
1060 void crash_save_cpu(struct pt_regs *regs, int cpu)
1061 {
1062         struct elf_prstatus prstatus;
1063         u32 *buf;
1064
1065         if ((cpu < 0) || (cpu >= nr_cpu_ids))
1066                 return;
1067
1068         /* Using ELF notes here is opportunistic.
1069          * I need a well defined structure format
1070          * for the data I pass, and I need tags
1071          * on the data to indicate what information I have
1072          * squirrelled away.  ELF notes happen to provide
1073          * all of that, so there is no need to invent something new.
1074          */
1075         buf = (u32 *)per_cpu_ptr(crash_notes, cpu);
1076         if (!buf)
1077                 return;
1078         memset(&prstatus, 0, sizeof(prstatus));
1079         prstatus.common.pr_pid = current->pid;
1080         elf_core_copy_kernel_regs(&prstatus.pr_reg, regs);
1081         buf = append_elf_note(buf, KEXEC_CORE_NOTE_NAME, NT_PRSTATUS,
1082                               &prstatus, sizeof(prstatus));
1083         final_note(buf);
1084 }
1085
1086 static int __init crash_notes_memory_init(void)
1087 {
1088         /* Allocate memory for saving cpu registers. */
1089         size_t size, align;
1090
1091         /*
1092          * crash_notes could be allocated across 2 vmalloc pages when percpu
1093          * is vmalloc based . vmalloc doesn't guarantee 2 continuous vmalloc
1094          * pages are also on 2 continuous physical pages. In this case the
1095          * 2nd part of crash_notes in 2nd page could be lost since only the
1096          * starting address and size of crash_notes are exported through sysfs.
1097          * Here round up the size of crash_notes to the nearest power of two
1098          * and pass it to __alloc_percpu as align value. This can make sure
1099          * crash_notes is allocated inside one physical page.
1100          */
1101         size = sizeof(note_buf_t);
1102         align = min(roundup_pow_of_two(sizeof(note_buf_t)), PAGE_SIZE);
1103
1104         /*
1105          * Break compile if size is bigger than PAGE_SIZE since crash_notes
1106          * definitely will be in 2 pages with that.
1107          */
1108         BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1109
1110         crash_notes = __alloc_percpu(size, align);
1111         if (!crash_notes) {
1112                 pr_warn("Memory allocation for saving cpu register states failed\n");
1113                 return -ENOMEM;
1114         }
1115         return 0;
1116 }
1117 subsys_initcall(crash_notes_memory_init);
1118
1119
1120 /*
1121  * Move into place and start executing a preloaded standalone
1122  * executable.  If nothing was preloaded return an error.
1123  */
1124 int kernel_kexec(void)
1125 {
1126         int error = 0;
1127
1128         if (!mutex_trylock(&kexec_mutex))
1129                 return -EBUSY;
1130         if (!kexec_image) {
1131                 error = -EINVAL;
1132                 goto Unlock;
1133         }
1134
1135 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1136         if (kexec_image->preserve_context) {
1137                 pm_prepare_console();
1138                 error = freeze_processes();
1139                 if (error) {
1140                         error = -EBUSY;
1141                         goto Restore_console;
1142                 }
1143                 suspend_console();
1144                 error = dpm_suspend_start(PMSG_FREEZE);
1145                 if (error)
1146                         goto Resume_console;
1147                 /* At this point, dpm_suspend_start() has been called,
1148                  * but *not* dpm_suspend_end(). We *must* call
1149                  * dpm_suspend_end() now.  Otherwise, drivers for
1150                  * some devices (e.g. interrupt controllers) become
1151                  * desynchronized with the actual state of the
1152                  * hardware at resume time, and evil weirdness ensues.
1153                  */
1154                 error = dpm_suspend_end(PMSG_FREEZE);
1155                 if (error)
1156                         goto Resume_devices;
1157                 error = suspend_disable_secondary_cpus();
1158                 if (error)
1159                         goto Enable_cpus;
1160                 local_irq_disable();
1161                 error = syscore_suspend();
1162                 if (error)
1163                         goto Enable_irqs;
1164         } else
1165 #endif
1166         {
1167                 kexec_in_progress = true;
1168                 kernel_restart_prepare(NULL);
1169                 migrate_to_reboot_cpu();
1170
1171                 /*
1172                  * migrate_to_reboot_cpu() disables CPU hotplug assuming that
1173                  * no further code needs to use CPU hotplug (which is true in
1174                  * the reboot case). However, the kexec path depends on using
1175                  * CPU hotplug again; so re-enable it here.
1176                  */
1177                 cpu_hotplug_enable();
1178                 pr_notice("Starting new kernel\n");
1179                 machine_shutdown();
1180         }
1181
1182         machine_kexec(kexec_image);
1183
1184 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1185         if (kexec_image->preserve_context) {
1186                 syscore_resume();
1187  Enable_irqs:
1188                 local_irq_enable();
1189  Enable_cpus:
1190                 suspend_enable_secondary_cpus();
1191                 dpm_resume_start(PMSG_RESTORE);
1192  Resume_devices:
1193                 dpm_resume_end(PMSG_RESTORE);
1194  Resume_console:
1195                 resume_console();
1196                 thaw_processes();
1197  Restore_console:
1198                 pm_restore_console();
1199         }
1200 #endif
1201
1202  Unlock:
1203         mutex_unlock(&kexec_mutex);
1204         return error;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Protection mechanism for crashkernel reserved memory after
1209  * the kdump kernel is loaded.
1210  *
1211  * Provide an empty default implementation here -- architecture
1212  * code may override this
1213  */
1214 void __weak arch_kexec_protect_crashkres(void)
1215 {}
1216
1217 void __weak arch_kexec_unprotect_crashkres(void)
1218 {}