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 "compressed/decompressor.h"
  14 #include "boot.h"
  15 #include "uv.h"
  16
  17 unsigned long __bootdata_preserved(__kaslr_offset);
  18 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_START);
  19 unsigned long __bootdata_preserved(VMALLOC_END);
  20 struct page *__bootdata_preserved(vmemmap);
  21 unsigned long __bootdata_preserved(vmemmap_size);
  22 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_VADDR);
  23 unsigned long __bootdata_preserved(MODULES_END);
  24 unsigned long __bootdata(ident_map_size);
  25 int __bootdata(is_full_image) = 1;
  26 struct initrd_data __bootdata(initrd_data);
  27
  28 u64 __bootdata_preserved(stfle_fac_list[16]);
  29 u64 __bootdata_preserved(alt_stfle_fac_list[16]);
  30 struct oldmem_data __bootdata_preserved(oldmem_data);
  31
  32 void error(char *x)
  33 {
  34         sclp_early_printk("\n\n");
  35         sclp_early_printk(x);
  36         sclp_early_printk("\n\n -- System halted");
  37
  38         disabled_wait();
  39 }
  40
  41 static void setup_lpp(void)
  42 {
  43         S390_lowcore.current_pid = 0;
  44         S390_lowcore.lpp = LPP_MAGIC;
  45         if (test_facility(40))
  46                 lpp(&S390_lowcore.lpp);
  47 }
  48
  49 #ifdef CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED
  50 unsigned long mem_safe_offset(void)
  51 {
  52         return vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size + vmlinux.bss_size;
  53 }
  54 #endif
  55
  56 static void rescue_initrd(unsigned long addr)
  57 {
  58         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD))
  59                 return;
  60         if (!initrd_data.start || !initrd_data.size)
  61                 return;
  62         if (addr <= initrd_data.start)
  63                 return;
  64         memmove((void *)addr, (void *)initrd_data.start, initrd_data.size);
  65         initrd_data.start = addr;
  66 }
  67
  68 static void copy_bootdata(void)
  69 {
  70         if (__boot_data_end - __boot_data_start != vmlinux.bootdata_size)
  71                 error(".boot.data section size mismatch");
  72         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_off, __boot_data_start, vmlinux.bootdata_size);
  73         if (__boot_data_preserved_end - __boot_data_preserved_start != vmlinux.bootdata_preserved_size)
  74                 error(".boot.preserved.data section size mismatch");
  75         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_preserved_off, __boot_data_preserved_start, vmlinux.bootdata_preserved_size);
  76 }
  77
  78 static void handle_relocs(unsigned long offset)
  79 {
  80         Elf64_Rela *rela_start, *rela_end, *rela;
  81         int r_type, r_sym, rc;
  82         Elf64_Addr loc, val;
  83         Elf64_Sym *dynsym;
  84
  85         rela_start = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_start;
  86         rela_end = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_end;
  87         dynsym = (Elf64_Sym *) vmlinux.dynsym_start;
  88         for (rela = rela_start; rela < rela_end; rela++) {
  89                 loc = rela->r_offset + offset;
  90                 val = rela->r_addend;
  91                 r_sym = ELF64_R_SYM(rela->r_info);
  92                 if (r_sym) {
  93                         if (dynsym[r_sym].st_shndx != SHN_UNDEF)
  94                                 val += dynsym[r_sym].st_value + offset;
  95                 } else {
  96                         /*
  97                          * 0 == undefined symbol table index (STN_UNDEF),
  98                          * used for R_390_RELATIVE, only add KASLR offset
  99                          */
 100                         val += offset;
 101                 }
 102                 r_type = ELF64_R_TYPE(rela->r_info);
 103                 rc = arch_kexec_do_relocs(r_type, (void *) loc, val, 0);
 104                 if (rc)
 105                         error("Unknown relocation type");
 106         }
 107 }
 108
 109 /*
 110  * Merge information from several sources into a single ident_map_size value.
 111  * "ident_map_size" represents the upper limit of physical memory we may ever
 112  * reach. It might not be all online memory, but also include standby (offline)
 113  * memory. "ident_map_size" could be lower then actual standby or even online
 114  * memory present, due to limiting factors. We should never go above this limit.
 115  * It is the size of our identity mapping.
 116  *
 117  * Consider the following factors:
 118  * 1. max_physmem_end - end of physical memory online or standby.
 119  *    Always <= end of the last online memory block (get_mem_detect_end()).
 120  * 2. CONFIG_MAX_PHYSMEM_BITS - the maximum size of physical memory the
 121  *    kernel is able to support.
 122  * 3. "mem=" kernel command line option which limits physical memory usage.
 123  * 4. OLDMEM_BASE which is a kdump memory limit when the kernel is executed as
 124  *    crash kernel.
 125  * 5. "hsa" size which is a memory limit when the kernel is executed during
 126  *    zfcp/nvme dump.
 127  */
 128 static void setup_ident_map_size(unsigned long max_physmem_end)
 129 {
 130         unsigned long hsa_size;
 131
 132         ident_map_size = max_physmem_end;
 133         if (memory_limit)
 134                 ident_map_size = min(ident_map_size, memory_limit);
 135         ident_map_size = min(ident_map_size, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 136
 137 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 138         if (oldmem_data.start) {
 139                 kaslr_enabled = 0;
 140                 ident_map_size = min(ident_map_size, oldmem_data.size);
 141         } else if (ipl_block_valid && is_ipl_block_dump()) {
 142                 kaslr_enabled = 0;
 143                 if (!sclp_early_get_hsa_size(&hsa_size) && hsa_size)
 144                         ident_map_size = min(ident_map_size, hsa_size);
 145         }
 146 #endif
 147 }
 148
 149 static void setup_kernel_memory_layout(void)
 150 {
 151         bool vmalloc_size_verified = false;
 152         unsigned long vmemmap_off;
 153         unsigned long vspace_left;
 154         unsigned long rte_size;
 155         unsigned long pages;
 156         unsigned long vmax;
 157
 158         pages = ident_map_size / PAGE_SIZE;
 159         /* vmemmap contains a multiple of PAGES_PER_SECTION struct pages */
 160         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(pages) * sizeof(struct page);
 161
 162         /* choose kernel address space layout: 4 or 3 levels. */
 163         vmemmap_off = round_up(ident_map_size, _REGION3_SIZE);
 164         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN) ||
 165             vmalloc_size > _REGION2_SIZE ||
 166             vmemmap_off + vmemmap_size + vmalloc_size + MODULES_LEN > _REGION2_SIZE)
 167                 vmax = _REGION1_SIZE;
 168         else
 169                 vmax = _REGION2_SIZE;
 170
 171         /* keep vmemmap_off aligned to a top level region table entry */
 172         rte_size = vmax == _REGION1_SIZE ? _REGION2_SIZE : _REGION3_SIZE;
 173         MODULES_END = vmax;
 174         if (is_prot_virt_host()) {
 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                 adjust_to_uv_max(&MODULES_END);
 181         }
 182
 183 #ifdef CONFIG_KASAN
 184         if (MODULES_END < vmax) {
 185                 /* force vmalloc and modules below kasan shadow */
 186                 MODULES_END = min(MODULES_END, KASAN_SHADOW_START);
 187         } else {
 188                 /*
 189                  * leave vmalloc and modules above kasan shadow but make
 190                  * sure they don't overlap with it
 191                  */
 192                 vmalloc_size = min(vmalloc_size, vmax - KASAN_SHADOW_END - MODULES_LEN);
 193                 vmalloc_size_verified = true;
 194                 vspace_left = KASAN_SHADOW_START;
 195         }
 196 #endif
 197         MODULES_VADDR = MODULES_END - MODULES_LEN;
 198         VMALLOC_END = MODULES_VADDR;
 199
 200         if (vmalloc_size_verified) {
 201                 VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 202         } else {
 203                 vmemmap_off = round_up(ident_map_size, rte_size);
 204
 205                 if (vmemmap_off + vmemmap_size > VMALLOC_END ||
 206                     vmalloc_size > VMALLOC_END - vmemmap_off - vmemmap_size) {
 207                         /*
 208                          * allow vmalloc area to occupy up to 1/2 of
 209                          * the rest virtual space left.
 210                          */
 211                         vmalloc_size = min(vmalloc_size, VMALLOC_END / 2);
 212                 }
 213                 VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 214                 vspace_left = VMALLOC_START;
 215         }
 216
 217         pages = vspace_left / (PAGE_SIZE + sizeof(struct page));
 218         pages = SECTION_ALIGN_UP(pages);
 219         vmemmap_off = round_up(vspace_left - pages * sizeof(struct page), rte_size);
 220         /* keep vmemmap left most starting from a fresh region table entry */
 221         vmemmap_off = min(vmemmap_off, round_up(ident_map_size, rte_size));
 222         /* take care that identity map is lower then vmemmap */
 223         ident_map_size = min(ident_map_size, vmemmap_off);
 224         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(ident_map_size / PAGE_SIZE) * sizeof(struct page);
 225         VMALLOC_START = max(vmemmap_off + vmemmap_size, VMALLOC_START);
 226         vmemmap = (struct page *)vmemmap_off;
 227 }
 228
 229 /*
 230  * This function clears the BSS section of the decompressed Linux kernel and NOT the decompressor's.
 231  */
 232 static void clear_bss_section(void)
 233 {
 234         memset((void *)vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size, 0, vmlinux.bss_size);
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Set vmalloc area size to an 8th of (potential) physical memory
 239  * size, unless size has been set by kernel command line parameter.
 240  */
 241 static void setup_vmalloc_size(void)
 242 {
 243         unsigned long size;
 244
 245         if (vmalloc_size_set)
 246                 return;
 247         size = round_up(ident_map_size / 8, _SEGMENT_SIZE);
 248         vmalloc_size = max(size, vmalloc_size);
 249 }
 250
 251 static void offset_vmlinux_info(unsigned long offset)
 252 {
 253         vmlinux.default_lma += offset;
 254         *(unsigned long *)(&vmlinux.entry) += offset;
 255         vmlinux.bootdata_off += offset;
 256         vmlinux.bootdata_preserved_off += offset;
 257         vmlinux.rela_dyn_start += offset;
 258         vmlinux.rela_dyn_end += offset;
 259         vmlinux.dynsym_start += offset;
 260 }
 261
 262 void startup_kernel(void)
 263 {
 264         unsigned long random_lma;
 265         unsigned long safe_addr;
 266         void *img;
 267
 268         initrd_data.start = parmarea.initrd_start;
 269         initrd_data.size = parmarea.initrd_size;
 270         oldmem_data.start = parmarea.oldmem_base;
 271         oldmem_data.size = parmarea.oldmem_size;
 272
 273         setup_lpp();
 274         store_ipl_parmblock();
 275         safe_addr = mem_safe_offset();
 276         safe_addr = read_ipl_report(safe_addr);
 277         uv_query_info();
 278         rescue_initrd(safe_addr);
 279         sclp_early_read_info();
 280         setup_boot_command_line();
 281         parse_boot_command_line();
 282         sanitize_prot_virt_host();
 283         setup_ident_map_size(detect_memory());
 284         setup_vmalloc_size();
 285         setup_kernel_memory_layout();
 286
 287         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE) && kaslr_enabled) {
 288                 random_lma = get_random_base(safe_addr);
 289                 if (random_lma) {
 290                         __kaslr_offset = random_lma - vmlinux.default_lma;
 291                         img = (void *)vmlinux.default_lma;
 292                         offset_vmlinux_info(__kaslr_offset);
 293                 }
 294         }
 295
 296         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED)) {
 297                 img = decompress_kernel();
 298                 memmove((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 299         } else if (__kaslr_offset)
 300                 memcpy((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 301
 302         clear_bss_section();
 303         copy_bootdata();
 304         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 305                 handle_relocs(__kaslr_offset);
 306
 307         if (__kaslr_offset) {
 308                 /*
 309                  * Save KASLR offset for early dumps, before vmcore_info is set.
 310                  * Mark as uneven to distinguish from real vmcore_info pointer.
 311                  */
 312                 S390_lowcore.vmcore_info = __kaslr_offset | 0x1UL;
 313                 /* Clear non-relocated kernel */
 314                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED))
 315                         memset(img, 0, vmlinux.image_size);
 316         }
 317         vmlinux.entry();
 318 }