arch/s390/boot/startup.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #include <linux/string.h>
   3 #include <linux/elf.h>
   4 #include <asm/boot_data.h>
   5 #include <asm/sections.h>
   6 #include <asm/cpu_mf.h>
   7 #include <asm/setup.h>
   8 #include <asm/kasan.h>
   9 #include <asm/kexec.h>
  10 #include <asm/sclp.h>
  11 #include <asm/diag.h>
  12 #include <asm/uv.h>
  13 #include <asm/abs_lowcore.h>
  14 #include "decompressor.h"
  15 #include "boot.h"
  16 #include "uv.h"
  17
  18 unsigned long __bootdata_preserved(__kaslr_offset);
  19 unsigned long __bootdata_preserved(__abs_lowcore);
  20 unsigned long __bootdata(__amode31_base);
  21 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_START);
  22 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_END);
  23 struct page *__bootdata_preserved(vmemmap);
  24 unsigned long __bootdata_preserved(vmemmap_size);
  25 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_VADDR);
  26 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_END);
  27 unsigned long __bootdata(ident_map_size);
  28 int __bootdata(is_full_image) = 1;
  29 struct initrd_data __bootdata(initrd_data);
  30
  31 u64 __bootdata_preserved(stfle_fac_list[16]);
  32 u64 __bootdata_preserved(alt_stfle_fac_list[16]);
  33 struct oldmem_data __bootdata_preserved(oldmem_data);
  34
  35 void error(char *x)
  36 {
  37         sclp_early_printk("\n\n");
  38         sclp_early_printk(x);
  39         sclp_early_printk("\n\n -- System halted");
  40
  41         disabled_wait();
  42 }
  43
  44 static void setup_lpp(void)
  45 {
  46         S390_lowcore.current_pid = 0;
  47         S390_lowcore.lpp = LPP_MAGIC;
  48         if (test_facility(40))
  49                 lpp(&S390_lowcore.lpp);
  50 }
  51
  52 #ifdef CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED
  53 unsigned long mem_safe_offset(void)
  54 {
  55         return vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size + vmlinux.bss_size;
  56 }
  57 #endif
  58
  59 static void rescue_initrd(unsigned long addr)
  60 {
  61         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD))
  62                 return;
  63         if (!initrd_data.start || !initrd_data.size)
  64                 return;
  65         if (addr <= initrd_data.start)
  66                 return;
  67         memmove((void *)addr, (void *)initrd_data.start, initrd_data.size);
  68         initrd_data.start = addr;
  69 }
  70
  71 static void copy_bootdata(void)
  72 {
  73         if (__boot_data_end - __boot_data_start != vmlinux.bootdata_size)
  74                 error(".boot.data section size mismatch");
  75         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_off, __boot_data_start, vmlinux.bootdata_size);
  76         if (__boot_data_preserved_end - __boot_data_preserved_start != vmlinux.bootdata_preserved_size)
  77                 error(".boot.preserved.data section size mismatch");
  78         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_preserved_off, __boot_data_preserved_start, vmlinux.bootdata_preserved_size);
  79 }
  80
  81 static void handle_relocs(unsigned long offset)
  82 {
  83         Elf64_Rela *rela_start, *rela_end, *rela;
  84         int r_type, r_sym, rc;
  85         Elf64_Addr loc, val;
  86         Elf64_Sym *dynsym;
  87
  88         rela_start = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_start;
  89         rela_end = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_end;
  90         dynsym = (Elf64_Sym *) vmlinux.dynsym_start;
  91         for (rela = rela_start; rela < rela_end; rela++) {
  92                 loc = rela->r_offset + offset;
  93                 val = rela->r_addend;
  94                 r_sym = ELF64_R_SYM(rela->r_info);
  95                 if (r_sym) {
  96                         if (dynsym[r_sym].st_shndx != SHN_UNDEF)
  97                                 val += dynsym[r_sym].st_value + offset;
  98                 } else {
  99                         /*
 100                          * 0 == undefined symbol table index (STN_UNDEF),
 101                          * used for R_390_RELATIVE, only add KASLR offset
 102                          */
 103                         val += offset;
 104                 }
 105                 r_type = ELF64_R_TYPE(rela->r_info);
 106                 rc = arch_kexec_do_relocs(r_type, (void *) loc, val, 0);
 107                 if (rc)
 108                         error("Unknown relocation type");
 109         }
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Merge information from several sources into a single ident_map_size value.
 114  * "ident_map_size" represents the upper limit of physical memory we may ever
 115  * reach. It might not be all online memory, but also include standby (offline)
 116  * memory. "ident_map_size" could be lower then actual standby or even online
 117  * memory present, due to limiting factors. We should never go above this limit.
 118  * It is the size of our identity mapping.
 119  *
 120  * Consider the following factors:
 121  * 1. max_physmem_end - end of physical memory online or standby.
 122  *    Always <= end of the last online memory block (get_mem_detect_end()).
 123  * 2. CONFIG_MAX_PHYSMEM_BITS - the maximum size of physical memory the
 124  *    kernel is able to support.
 125  * 3. "mem=" kernel command line option which limits physical memory usage.
 126  * 4. OLDMEM_BASE which is a kdump memory limit when the kernel is executed as
 127  *    crash kernel.
 128  * 5. "hsa" size which is a memory limit when the kernel is executed during
 129  *    zfcp/nvme dump.
 130  */
 131 static void setup_ident_map_size(unsigned long max_physmem_end)
 132 {
 133         unsigned long hsa_size;
 134
 135         ident_map_size = max_physmem_end;
 136         if (memory_limit)
 137                 ident_map_size = min(ident_map_size, memory_limit);
 138         ident_map_size = min(ident_map_size, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 139
 140 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 141         if (oldmem_data.start) {
 142                 kaslr_enabled = 0;
 143                 ident_map_size = min(ident_map_size, oldmem_data.size);
 144         } else if (ipl_block_valid && is_ipl_block_dump()) {
 145                 kaslr_enabled = 0;
 146                 if (!sclp_early_get_hsa_size(&hsa_size) && hsa_size)
 147                         ident_map_size = min(ident_map_size, hsa_size);
 148         }
 149 #endif
 150 }
 151
 152 static void setup_kernel_memory_layout(void)
 153 {
 154         unsigned long vmemmap_start;
 155         unsigned long rte_size;
 156         unsigned long pages;
 157         unsigned long vmax;
 158
 159         pages = ident_map_size / PAGE_SIZE;
 160         /* vmemmap contains a multiple of PAGES_PER_SECTION struct pages */
 161         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(pages) * sizeof(struct page);
 162
 163         /* choose kernel address space layout: 4 or 3 levels. */
 164         vmemmap_start = round_up(ident_map_size, _REGION3_SIZE);
 165         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN) ||
 166             vmalloc_size > _REGION2_SIZE ||
 167             vmemmap_start + vmemmap_size + vmalloc_size + MODULES_LEN >
 168                     _REGION2_SIZE) {
 169                 vmax = _REGION1_SIZE;
 170                 rte_size = _REGION2_SIZE;
 171         } else {
 172                 vmax = _REGION2_SIZE;
 173                 rte_size = _REGION3_SIZE;
 174         }
 175         /*
 176          * forcing modules and vmalloc area under the ultravisor
 177          * secure storage limit, so that any vmalloc allocation
 178          * we do could be used to back secure guest storage.
 179          */
 180         vmax = adjust_to_uv_max(vmax);
 181 #ifdef CONFIG_KASAN
 182         /* force vmalloc and modules below kasan shadow */
 183         vmax = min(vmax, KASAN_SHADOW_START);
 184 #endif
 185         __abs_lowcore = round_down(vmax - ABS_LOWCORE_MAP_SIZE, sizeof(struct lowcore));
 186         MODULES_END = round_down(__abs_lowcore, _SEGMENT_SIZE);
 187         MODULES_VADDR = MODULES_END - MODULES_LEN;
 188         VMALLOC_END = MODULES_VADDR;
 189
 190         /* allow vmalloc area to occupy up to about 1/2 of the rest virtual space left */
 191         vmalloc_size = min(vmalloc_size, round_down(VMALLOC_END / 2, _REGION3_SIZE));
 192         VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 193
 194         /* split remaining virtual space between 1:1 mapping & vmemmap array */
 195         pages = VMALLOC_START / (PAGE_SIZE + sizeof(struct page));
 196         pages = SECTION_ALIGN_UP(pages);
 197         /* keep vmemmap_start aligned to a top level region table entry */
 198         vmemmap_start = round_down(VMALLOC_START - pages * sizeof(struct page), rte_size);
 199         /* vmemmap_start is the future VMEM_MAX_PHYS, make sure it is within MAX_PHYSMEM */
 200         vmemmap_start = min(vmemmap_start, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 201         /* make sure identity map doesn't overlay with vmemmap */
 202         ident_map_size = min(ident_map_size, vmemmap_start);
 203         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(ident_map_size / PAGE_SIZE) * sizeof(struct page);
 204         /* make sure vmemmap doesn't overlay with vmalloc area */
 205         VMALLOC_START = max(vmemmap_start + vmemmap_size, VMALLOC_START);
 206         vmemmap = (struct page *)vmemmap_start;
 207 }
 208
 209 /*
 210  * This function clears the BSS section of the decompressed Linux kernel and NOT the decompressor's.
 211  */
 212 static void clear_bss_section(void)
 213 {
 214         memset((void *)vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size, 0, vmlinux.bss_size);
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Set vmalloc area size to an 8th of (potential) physical memory
 219  * size, unless size has been set by kernel command line parameter.
 220  */
 221 static void setup_vmalloc_size(void)
 222 {
 223         unsigned long size;
 224
 225         if (vmalloc_size_set)
 226                 return;
 227         size = round_up(ident_map_size / 8, _SEGMENT_SIZE);
 228         vmalloc_size = max(size, vmalloc_size);
 229 }
 230
 231 static void offset_vmlinux_info(unsigned long offset)
 232 {
 233         vmlinux.default_lma += offset;
 234         *(unsigned long *)(&vmlinux.entry) += offset;
 235         vmlinux.bootdata_off += offset;
 236         vmlinux.bootdata_preserved_off += offset;
 237         vmlinux.rela_dyn_start += offset;
 238         vmlinux.rela_dyn_end += offset;
 239         vmlinux.dynsym_start += offset;
 240 }
 241
 242 static unsigned long reserve_amode31(unsigned long safe_addr)
 243 {
 244         __amode31_base = PAGE_ALIGN(safe_addr);
 245         return safe_addr + vmlinux.amode31_size;
 246 }
 247
 248 void startup_kernel(void)
 249 {
 250         unsigned long random_lma;
 251         unsigned long safe_addr;
 252         void *img;
 253
 254         initrd_data.start = parmarea.initrd_start;
 255         initrd_data.size = parmarea.initrd_size;
 256         oldmem_data.start = parmarea.oldmem_base;
 257         oldmem_data.size = parmarea.oldmem_size;
 258
 259         setup_lpp();
 260         store_ipl_parmblock();
 261         safe_addr = mem_safe_offset();
 262         safe_addr = reserve_amode31(safe_addr);
 263         safe_addr = read_ipl_report(safe_addr);
 264         uv_query_info();
 265         rescue_initrd(safe_addr);
 266         sclp_early_read_info();
 267         setup_boot_command_line();
 268         parse_boot_command_line();
 269         sanitize_prot_virt_host();
 270         setup_ident_map_size(detect_memory());
 271         setup_vmalloc_size();
 272         setup_kernel_memory_layout();
 273
 274         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE) && kaslr_enabled) {
 275                 random_lma = get_random_base(safe_addr);
 276                 if (random_lma) {
 277                         __kaslr_offset = random_lma - vmlinux.default_lma;
 278                         img = (void *)vmlinux.default_lma;
 279                         offset_vmlinux_info(__kaslr_offset);
 280                 }
 281         }
 282
 283         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED)) {
 284                 img = decompress_kernel();
 285                 memmove((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 286         } else if (__kaslr_offset)
 287                 memcpy((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 288
 289         clear_bss_section();
 290         copy_bootdata();
 291         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 292                 handle_relocs(__kaslr_offset);
 293
 294         if (__kaslr_offset) {
 295                 /*
 296                  * Save KASLR offset for early dumps, before vmcore_info is set.
 297                  * Mark as uneven to distinguish from real vmcore_info pointer.
 298                  */
 299                 S390_lowcore.vmcore_info = __kaslr_offset | 0x1UL;
 300                 /* Clear non-relocated kernel */
 301                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED))
 302                         memset(img, 0, vmlinux.image_size);
 303         }
 304         vmlinux.entry();
 305 }