Merge tag 's390-5.15-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[linux-2.6-microblaze.git] / arch / arm64 / kernel / process.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Based on arch/arm/kernel/process.c
4  *
5  * Original Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
6  * Copyright (C) 1996-2000 Russell King - Converted to ARM.
7  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
8  */
9
10 #include <stdarg.h>
11
12 #include <linux/compat.h>
13 #include <linux/efi.h>
14 #include <linux/elf.h>
15 #include <linux/export.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/sched/debug.h>
18 #include <linux/sched/task.h>
19 #include <linux/sched/task_stack.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/mman.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/nospec.h>
24 #include <linux/stddef.h>
25 #include <linux/sysctl.h>
26 #include <linux/unistd.h>
27 #include <linux/user.h>
28 #include <linux/delay.h>
29 #include <linux/reboot.h>
30 #include <linux/interrupt.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/cpu.h>
33 #include <linux/elfcore.h>
34 #include <linux/pm.h>
35 #include <linux/tick.h>
36 #include <linux/utsname.h>
37 #include <linux/uaccess.h>
38 #include <linux/random.h>
39 #include <linux/hw_breakpoint.h>
40 #include <linux/personality.h>
41 #include <linux/notifier.h>
42 #include <trace/events/power.h>
43 #include <linux/percpu.h>
44 #include <linux/thread_info.h>
45 #include <linux/prctl.h>
46
47 #include <asm/alternative.h>
48 #include <asm/compat.h>
49 #include <asm/cpufeature.h>
50 #include <asm/cacheflush.h>
51 #include <asm/exec.h>
52 #include <asm/fpsimd.h>
53 #include <asm/mmu_context.h>
54 #include <asm/mte.h>
55 #include <asm/processor.h>
56 #include <asm/pointer_auth.h>
57 #include <asm/stacktrace.h>
58 #include <asm/switch_to.h>
59 #include <asm/system_misc.h>
60
61 #if defined(CONFIG_STACKPROTECTOR) && !defined(CONFIG_STACKPROTECTOR_PER_TASK)
62 #include <linux/stackprotector.h>
63 unsigned long __stack_chk_guard __read_mostly;
64 EXPORT_SYMBOL(__stack_chk_guard);
65 #endif
66
67 /*
68  * Function pointers to optional machine specific functions
69  */
70 void (*pm_power_off)(void);
71 EXPORT_SYMBOL_GPL(pm_power_off);
72
73 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
74 void arch_cpu_idle_dead(void)
75 {
76        cpu_die();
77 }
78 #endif
79
80 /*
81  * Called by kexec, immediately prior to machine_kexec().
82  *
83  * This must completely disable all secondary CPUs; simply causing those CPUs
84  * to execute e.g. a RAM-based pin loop is not sufficient. This allows the
85  * kexec'd kernel to use any and all RAM as it sees fit, without having to
86  * avoid any code or data used by any SW CPU pin loop. The CPU hotplug
87  * functionality embodied in smpt_shutdown_nonboot_cpus() to achieve this.
88  */
89 void machine_shutdown(void)
90 {
91         smp_shutdown_nonboot_cpus(reboot_cpu);
92 }
93
94 /*
95  * Halting simply requires that the secondary CPUs stop performing any
96  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
97  * achieves this.
98  */
99 void machine_halt(void)
100 {
101         local_irq_disable();
102         smp_send_stop();
103         while (1);
104 }
105
106 /*
107  * Power-off simply requires that the secondary CPUs stop performing any
108  * activity (executing tasks, handling interrupts). smp_send_stop()
109  * achieves this. When the system power is turned off, it will take all CPUs
110  * with it.
111  */
112 void machine_power_off(void)
113 {
114         local_irq_disable();
115         smp_send_stop();
116         if (pm_power_off)
117                 pm_power_off();
118 }
119
120 /*
121  * Restart requires that the secondary CPUs stop performing any activity
122  * while the primary CPU resets the system. Systems with multiple CPUs must
123  * provide a HW restart implementation, to ensure that all CPUs reset at once.
124  * This is required so that any code running after reset on the primary CPU
125  * doesn't have to co-ordinate with other CPUs to ensure they aren't still
126  * executing pre-reset code, and using RAM that the primary CPU's code wishes
127  * to use. Implementing such co-ordination would be essentially impossible.
128  */
129 void machine_restart(char *cmd)
130 {
131         /* Disable interrupts first */
132         local_irq_disable();
133         smp_send_stop();
134
135         /*
136          * UpdateCapsule() depends on the system being reset via
137          * ResetSystem().
138          */
139         if (efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES))
140                 efi_reboot(reboot_mode, NULL);
141
142         /* Now call the architecture specific reboot code. */
143         do_kernel_restart(cmd);
144
145         /*
146          * Whoops - the architecture was unable to reboot.
147          */
148         printk("Reboot failed -- System halted\n");
149         while (1);
150 }
151
152 #define bstr(suffix, str) [PSR_BTYPE_ ## suffix >> PSR_BTYPE_SHIFT] = str
153 static const char *const btypes[] = {
154         bstr(NONE, "--"),
155         bstr(  JC, "jc"),
156         bstr(   C, "-c"),
157         bstr(  J , "j-")
158 };
159 #undef bstr
160
161 static void print_pstate(struct pt_regs *regs)
162 {
163         u64 pstate = regs->pstate;
164
165         if (compat_user_mode(regs)) {
166                 printk("pstate: %08llx (%c%c%c%c %c %s %s %c%c%c)\n",
167                         pstate,
168                         pstate & PSR_AA32_N_BIT ? 'N' : 'n',
169                         pstate & PSR_AA32_Z_BIT ? 'Z' : 'z',
170                         pstate & PSR_AA32_C_BIT ? 'C' : 'c',
171                         pstate & PSR_AA32_V_BIT ? 'V' : 'v',
172                         pstate & PSR_AA32_Q_BIT ? 'Q' : 'q',
173                         pstate & PSR_AA32_T_BIT ? "T32" : "A32",
174                         pstate & PSR_AA32_E_BIT ? "BE" : "LE",
175                         pstate & PSR_AA32_A_BIT ? 'A' : 'a',
176                         pstate & PSR_AA32_I_BIT ? 'I' : 'i',
177                         pstate & PSR_AA32_F_BIT ? 'F' : 'f');
178         } else {
179                 const char *btype_str = btypes[(pstate & PSR_BTYPE_MASK) >>
180                                                PSR_BTYPE_SHIFT];
181
182                 printk("pstate: %08llx (%c%c%c%c %c%c%c%c %cPAN %cUAO %cTCO BTYPE=%s)\n",
183                         pstate,
184                         pstate & PSR_N_BIT ? 'N' : 'n',
185                         pstate & PSR_Z_BIT ? 'Z' : 'z',
186                         pstate & PSR_C_BIT ? 'C' : 'c',
187                         pstate & PSR_V_BIT ? 'V' : 'v',
188                         pstate & PSR_D_BIT ? 'D' : 'd',
189                         pstate & PSR_A_BIT ? 'A' : 'a',
190                         pstate & PSR_I_BIT ? 'I' : 'i',
191                         pstate & PSR_F_BIT ? 'F' : 'f',
192                         pstate & PSR_PAN_BIT ? '+' : '-',
193                         pstate & PSR_UAO_BIT ? '+' : '-',
194                         pstate & PSR_TCO_BIT ? '+' : '-',
195                         btype_str);
196         }
197 }
198
199 void __show_regs(struct pt_regs *regs)
200 {
201         int i, top_reg;
202         u64 lr, sp;
203
204         if (compat_user_mode(regs)) {
205                 lr = regs->compat_lr;
206                 sp = regs->compat_sp;
207                 top_reg = 12;
208         } else {
209                 lr = regs->regs[30];
210                 sp = regs->sp;
211                 top_reg = 29;
212         }
213
214         show_regs_print_info(KERN_DEFAULT);
215         print_pstate(regs);
216
217         if (!user_mode(regs)) {
218                 printk("pc : %pS\n", (void *)regs->pc);
219                 printk("lr : %pS\n", (void *)ptrauth_strip_insn_pac(lr));
220         } else {
221                 printk("pc : %016llx\n", regs->pc);
222                 printk("lr : %016llx\n", lr);
223         }
224
225         printk("sp : %016llx\n", sp);
226
227         if (system_uses_irq_prio_masking())
228                 printk("pmr_save: %08llx\n", regs->pmr_save);
229
230         i = top_reg;
231
232         while (i >= 0) {
233                 printk("x%-2d: %016llx", i, regs->regs[i]);
234
235                 while (i-- % 3)
236                         pr_cont(" x%-2d: %016llx", i, regs->regs[i]);
237
238                 pr_cont("\n");
239         }
240 }
241
242 void show_regs(struct pt_regs *regs)
243 {
244         __show_regs(regs);
245         dump_backtrace(regs, NULL, KERN_DEFAULT);
246 }
247
248 static void tls_thread_flush(void)
249 {
250         write_sysreg(0, tpidr_el0);
251
252         if (is_compat_task()) {
253                 current->thread.uw.tp_value = 0;
254
255                 /*
256                  * We need to ensure ordering between the shadow state and the
257                  * hardware state, so that we don't corrupt the hardware state
258                  * with a stale shadow state during context switch.
259                  */
260                 barrier();
261                 write_sysreg(0, tpidrro_el0);
262         }
263 }
264
265 static void flush_tagged_addr_state(void)
266 {
267         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_TAGGED_ADDR_ABI))
268                 clear_thread_flag(TIF_TAGGED_ADDR);
269 }
270
271 void flush_thread(void)
272 {
273         fpsimd_flush_thread();
274         tls_thread_flush();
275         flush_ptrace_hw_breakpoint(current);
276         flush_tagged_addr_state();
277 }
278
279 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
280 {
281 }
282
283 void arch_release_task_struct(struct task_struct *tsk)
284 {
285         fpsimd_release_task(tsk);
286 }
287
288 int arch_dup_task_struct(struct task_struct *dst, struct task_struct *src)
289 {
290         if (current->mm)
291                 fpsimd_preserve_current_state();
292         *dst = *src;
293
294         /* We rely on the above assignment to initialize dst's thread_flags: */
295         BUILD_BUG_ON(!IS_ENABLED(CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK));
296
297         /*
298          * Detach src's sve_state (if any) from dst so that it does not
299          * get erroneously used or freed prematurely.  dst's sve_state
300          * will be allocated on demand later on if dst uses SVE.
301          * For consistency, also clear TIF_SVE here: this could be done
302          * later in copy_process(), but to avoid tripping up future
303          * maintainers it is best not to leave TIF_SVE and sve_state in
304          * an inconsistent state, even temporarily.
305          */
306         dst->thread.sve_state = NULL;
307         clear_tsk_thread_flag(dst, TIF_SVE);
308
309         /* clear any pending asynchronous tag fault raised by the parent */
310         clear_tsk_thread_flag(dst, TIF_MTE_ASYNC_FAULT);
311
312         return 0;
313 }
314
315 asmlinkage void ret_from_fork(void) asm("ret_from_fork");
316
317 int copy_thread(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start,
318                 unsigned long stk_sz, struct task_struct *p, unsigned long tls)
319 {
320         struct pt_regs *childregs = task_pt_regs(p);
321
322         memset(&p->thread.cpu_context, 0, sizeof(struct cpu_context));
323
324         /*
325          * In case p was allocated the same task_struct pointer as some
326          * other recently-exited task, make sure p is disassociated from
327          * any cpu that may have run that now-exited task recently.
328          * Otherwise we could erroneously skip reloading the FPSIMD
329          * registers for p.
330          */
331         fpsimd_flush_task_state(p);
332
333         ptrauth_thread_init_kernel(p);
334
335         if (likely(!(p->flags & (PF_KTHREAD | PF_IO_WORKER)))) {
336                 *childregs = *current_pt_regs();
337                 childregs->regs[0] = 0;
338
339                 /*
340                  * Read the current TLS pointer from tpidr_el0 as it may be
341                  * out-of-sync with the saved value.
342                  */
343                 *task_user_tls(p) = read_sysreg(tpidr_el0);
344
345                 if (stack_start) {
346                         if (is_compat_thread(task_thread_info(p)))
347                                 childregs->compat_sp = stack_start;
348                         else
349                                 childregs->sp = stack_start;
350                 }
351
352                 /*
353                  * If a TLS pointer was passed to clone, use it for the new
354                  * thread.
355                  */
356                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
357                         p->thread.uw.tp_value = tls;
358         } else {
359                 /*
360                  * A kthread has no context to ERET to, so ensure any buggy
361                  * ERET is treated as an illegal exception return.
362                  *
363                  * When a user task is created from a kthread, childregs will
364                  * be initialized by start_thread() or start_compat_thread().
365                  */
366                 memset(childregs, 0, sizeof(struct pt_regs));
367                 childregs->pstate = PSR_MODE_EL1h | PSR_IL_BIT;
368
369                 p->thread.cpu_context.x19 = stack_start;
370                 p->thread.cpu_context.x20 = stk_sz;
371         }
372         p->thread.cpu_context.pc = (unsigned long)ret_from_fork;
373         p->thread.cpu_context.sp = (unsigned long)childregs;
374         /*
375          * For the benefit of the unwinder, set up childregs->stackframe
376          * as the final frame for the new task.
377          */
378         p->thread.cpu_context.fp = (unsigned long)childregs->stackframe;
379
380         ptrace_hw_copy_thread(p);
381
382         return 0;
383 }
384
385 void tls_preserve_current_state(void)
386 {
387         *task_user_tls(current) = read_sysreg(tpidr_el0);
388 }
389
390 static void tls_thread_switch(struct task_struct *next)
391 {
392         tls_preserve_current_state();
393
394         if (is_compat_thread(task_thread_info(next)))
395                 write_sysreg(next->thread.uw.tp_value, tpidrro_el0);
396         else if (!arm64_kernel_unmapped_at_el0())
397                 write_sysreg(0, tpidrro_el0);
398
399         write_sysreg(*task_user_tls(next), tpidr_el0);
400 }
401
402 /*
403  * Force SSBS state on context-switch, since it may be lost after migrating
404  * from a CPU which treats the bit as RES0 in a heterogeneous system.
405  */
406 static void ssbs_thread_switch(struct task_struct *next)
407 {
408         /*
409          * Nothing to do for kernel threads, but 'regs' may be junk
410          * (e.g. idle task) so check the flags and bail early.
411          */
412         if (unlikely(next->flags & PF_KTHREAD))
413                 return;
414
415         /*
416          * If all CPUs implement the SSBS extension, then we just need to
417          * context-switch the PSTATE field.
418          */
419         if (cpus_have_const_cap(ARM64_SSBS))
420                 return;
421
422         spectre_v4_enable_task_mitigation(next);
423 }
424
425 /*
426  * We store our current task in sp_el0, which is clobbered by userspace. Keep a
427  * shadow copy so that we can restore this upon entry from userspace.
428  *
429  * This is *only* for exception entry from EL0, and is not valid until we
430  * __switch_to() a user task.
431  */
432 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, __entry_task);
433
434 static void entry_task_switch(struct task_struct *next)
435 {
436         __this_cpu_write(__entry_task, next);
437 }
438
439 /*
440  * ARM erratum 1418040 handling, affecting the 32bit view of CNTVCT.
441  * Assuming the virtual counter is enabled at the beginning of times:
442  *
443  * - disable access when switching from a 64bit task to a 32bit task
444  * - enable access when switching from a 32bit task to a 64bit task
445  */
446 static void erratum_1418040_thread_switch(struct task_struct *prev,
447                                           struct task_struct *next)
448 {
449         bool prev32, next32;
450         u64 val;
451
452         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_ERRATUM_1418040))
453                 return;
454
455         prev32 = is_compat_thread(task_thread_info(prev));
456         next32 = is_compat_thread(task_thread_info(next));
457
458         if (prev32 == next32 || !this_cpu_has_cap(ARM64_WORKAROUND_1418040))
459                 return;
460
461         val = read_sysreg(cntkctl_el1);
462
463         if (!next32)
464                 val |= ARCH_TIMER_USR_VCT_ACCESS_EN;
465         else
466                 val &= ~ARCH_TIMER_USR_VCT_ACCESS_EN;
467
468         write_sysreg(val, cntkctl_el1);
469 }
470
471 static void compat_thread_switch(struct task_struct *next)
472 {
473         if (!is_compat_thread(task_thread_info(next)))
474                 return;
475
476         if (static_branch_unlikely(&arm64_mismatched_32bit_el0))
477                 set_tsk_thread_flag(next, TIF_NOTIFY_RESUME);
478 }
479
480 static void update_sctlr_el1(u64 sctlr)
481 {
482         /*
483          * EnIA must not be cleared while in the kernel as this is necessary for
484          * in-kernel PAC. It will be cleared on kernel exit if needed.
485          */
486         sysreg_clear_set(sctlr_el1, SCTLR_USER_MASK & ~SCTLR_ELx_ENIA, sctlr);
487
488         /* ISB required for the kernel uaccess routines when setting TCF0. */
489         isb();
490 }
491
492 void set_task_sctlr_el1(u64 sctlr)
493 {
494         /*
495          * __switch_to() checks current->thread.sctlr as an
496          * optimisation. Disable preemption so that it does not see
497          * the variable update before the SCTLR_EL1 one.
498          */
499         preempt_disable();
500         current->thread.sctlr_user = sctlr;
501         update_sctlr_el1(sctlr);
502         preempt_enable();
503 }
504
505 /*
506  * Thread switching.
507  */
508 __notrace_funcgraph struct task_struct *__switch_to(struct task_struct *prev,
509                                 struct task_struct *next)
510 {
511         struct task_struct *last;
512
513         fpsimd_thread_switch(next);
514         tls_thread_switch(next);
515         hw_breakpoint_thread_switch(next);
516         contextidr_thread_switch(next);
517         entry_task_switch(next);
518         ssbs_thread_switch(next);
519         erratum_1418040_thread_switch(prev, next);
520         ptrauth_thread_switch_user(next);
521         compat_thread_switch(next);
522
523         /*
524          * Complete any pending TLB or cache maintenance on this CPU in case
525          * the thread migrates to a different CPU.
526          * This full barrier is also required by the membarrier system
527          * call.
528          */
529         dsb(ish);
530
531         /*
532          * MTE thread switching must happen after the DSB above to ensure that
533          * any asynchronous tag check faults have been logged in the TFSR*_EL1
534          * registers.
535          */
536         mte_thread_switch(next);
537         /* avoid expensive SCTLR_EL1 accesses if no change */
538         if (prev->thread.sctlr_user != next->thread.sctlr_user)
539                 update_sctlr_el1(next->thread.sctlr_user);
540
541         /* the actual thread switch */
542         last = cpu_switch_to(prev, next);
543
544         return last;
545 }
546
547 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
548 {
549         struct stackframe frame;
550         unsigned long stack_page, ret = 0;
551         int count = 0;
552         if (!p || p == current || task_is_running(p))
553                 return 0;
554
555         stack_page = (unsigned long)try_get_task_stack(p);
556         if (!stack_page)
557                 return 0;
558
559         start_backtrace(&frame, thread_saved_fp(p), thread_saved_pc(p));
560
561         do {
562                 if (unwind_frame(p, &frame))
563                         goto out;
564                 if (!in_sched_functions(frame.pc)) {
565                         ret = frame.pc;
566                         goto out;
567                 }
568         } while (count++ < 16);
569
570 out:
571         put_task_stack(p);
572         return ret;
573 }
574
575 unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
576 {
577         if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
578                 sp -= get_random_int() & ~PAGE_MASK;
579         return sp & ~0xf;
580 }
581
582 /*
583  * Called from setup_new_exec() after (COMPAT_)SET_PERSONALITY.
584  */
585 void arch_setup_new_exec(void)
586 {
587         unsigned long mmflags = 0;
588
589         if (is_compat_task()) {
590                 mmflags = MMCF_AARCH32;
591                 if (static_branch_unlikely(&arm64_mismatched_32bit_el0))
592                         set_tsk_thread_flag(current, TIF_NOTIFY_RESUME);
593         }
594
595         current->mm->context.flags = mmflags;
596         ptrauth_thread_init_user();
597         mte_thread_init_user();
598
599         if (task_spec_ssb_noexec(current)) {
600                 arch_prctl_spec_ctrl_set(current, PR_SPEC_STORE_BYPASS,
601                                          PR_SPEC_ENABLE);
602         }
603 }
604
605 #ifdef CONFIG_ARM64_TAGGED_ADDR_ABI
606 /*
607  * Control the relaxed ABI allowing tagged user addresses into the kernel.
608  */
609 static unsigned int tagged_addr_disabled;
610
611 long set_tagged_addr_ctrl(struct task_struct *task, unsigned long arg)
612 {
613         unsigned long valid_mask = PR_TAGGED_ADDR_ENABLE;
614         struct thread_info *ti = task_thread_info(task);
615
616         if (is_compat_thread(ti))
617                 return -EINVAL;
618
619         if (system_supports_mte())
620                 valid_mask |= PR_MTE_TCF_MASK | PR_MTE_TAG_MASK;
621
622         if (arg & ~valid_mask)
623                 return -EINVAL;
624
625         /*
626          * Do not allow the enabling of the tagged address ABI if globally
627          * disabled via sysctl abi.tagged_addr_disabled.
628          */
629         if (arg & PR_TAGGED_ADDR_ENABLE && tagged_addr_disabled)
630                 return -EINVAL;
631
632         if (set_mte_ctrl(task, arg) != 0)
633                 return -EINVAL;
634
635         update_ti_thread_flag(ti, TIF_TAGGED_ADDR, arg & PR_TAGGED_ADDR_ENABLE);
636
637         return 0;
638 }
639
640 long get_tagged_addr_ctrl(struct task_struct *task)
641 {
642         long ret = 0;
643         struct thread_info *ti = task_thread_info(task);
644
645         if (is_compat_thread(ti))
646                 return -EINVAL;
647
648         if (test_ti_thread_flag(ti, TIF_TAGGED_ADDR))
649                 ret = PR_TAGGED_ADDR_ENABLE;
650
651         ret |= get_mte_ctrl(task);
652
653         return ret;
654 }
655
656 /*
657  * Global sysctl to disable the tagged user addresses support. This control
658  * only prevents the tagged address ABI enabling via prctl() and does not
659  * disable it for tasks that already opted in to the relaxed ABI.
660  */
661
662 static struct ctl_table tagged_addr_sysctl_table[] = {
663         {
664                 .procname       = "tagged_addr_disabled",
665                 .mode           = 0644,
666                 .data           = &tagged_addr_disabled,
667                 .maxlen         = sizeof(int),
668                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
669                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
670                 .extra2         = SYSCTL_ONE,
671         },
672         { }
673 };
674
675 static int __init tagged_addr_init(void)
676 {
677         if (!register_sysctl("abi", tagged_addr_sysctl_table))
678                 return -EINVAL;
679         return 0;
680 }
681
682 core_initcall(tagged_addr_init);
683 #endif  /* CONFIG_ARM64_TAGGED_ADDR_ABI */
684
685 #ifdef CONFIG_BINFMT_ELF
686 int arch_elf_adjust_prot(int prot, const struct arch_elf_state *state,
687                          bool has_interp, bool is_interp)
688 {
689         /*
690          * For dynamically linked executables the interpreter is
691          * responsible for setting PROT_BTI on everything except
692          * itself.
693          */
694         if (is_interp != has_interp)
695                 return prot;
696
697         if (!(state->flags & ARM64_ELF_BTI))
698                 return prot;
699
700         if (prot & PROT_EXEC)
701                 prot |= PROT_BTI;
702
703         return prot;
704 }
705 #endif