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