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
  16 extern char __boot_data_start[], __boot_data_end[];
  17 extern char __boot_data_preserved_start[], __boot_data_preserved_end[];
  18 unsigned long __bootdata_preserved(__kaslr_offset);
  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
  28 u64 __bootdata_preserved(stfle_fac_list[16]);
  29 u64 __bootdata_preserved(alt_stfle_fac_list[16]);
  30
  31 /*
  32  * Some code and data needs to stay below 2 GB, even when the kernel would be
  33  * relocated above 2 GB, because it has to use 31 bit addresses.
  34  * Such code and data is part of the .dma section, and its location is passed
  35  * over to the decompressed / relocated kernel via the .boot.preserved.data
  36  * section.
  37  */
  38 extern char _sdma[], _edma[];
  39 extern char _stext_dma[], _etext_dma[];
  40 extern struct exception_table_entry _start_dma_ex_table[];
  41 extern struct exception_table_entry _stop_dma_ex_table[];
  42 unsigned long __bootdata_preserved(__sdma) = __pa(&_sdma);
  43 unsigned long __bootdata_preserved(__edma) = __pa(&_edma);
  44 unsigned long __bootdata_preserved(__stext_dma) = __pa(&_stext_dma);
  45 unsigned long __bootdata_preserved(__etext_dma) = __pa(&_etext_dma);
  46 struct exception_table_entry *
  47         __bootdata_preserved(__start_dma_ex_table) = _start_dma_ex_table;
  48 struct exception_table_entry *
  49         __bootdata_preserved(__stop_dma_ex_table) = _stop_dma_ex_table;
  50
  51 int _diag210_dma(struct diag210 *addr);
  52 int _diag26c_dma(void *req, void *resp, enum diag26c_sc subcode);
  53 int _diag14_dma(unsigned long rx, unsigned long ry1, unsigned long subcode);
  54 void _diag0c_dma(struct hypfs_diag0c_entry *entry);
  55 void _diag308_reset_dma(void);
  56 struct diag_ops __bootdata_preserved(diag_dma_ops) = {
  57         .diag210 = _diag210_dma,
  58         .diag26c = _diag26c_dma,
  59         .diag14 = _diag14_dma,
  60         .diag0c = _diag0c_dma,
  61         .diag308_reset = _diag308_reset_dma
  62 };
  63 static struct diag210 _diag210_tmp_dma __section(".dma.data");
  64 struct diag210 *__bootdata_preserved(__diag210_tmp_dma) = &_diag210_tmp_dma;
  65
  66 void error(char *x)
  67 {
  68         sclp_early_printk("\n\n");
  69         sclp_early_printk(x);
  70         sclp_early_printk("\n\n -- System halted");
  71
  72         disabled_wait();
  73 }
  74
  75 static void setup_lpp(void)
  76 {
  77         S390_lowcore.current_pid = 0;
  78         S390_lowcore.lpp = LPP_MAGIC;
  79         if (test_facility(40))
  80                 lpp(&S390_lowcore.lpp);
  81 }
  82
  83 #ifdef CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED
  84 unsigned long mem_safe_offset(void)
  85 {
  86         return vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size + vmlinux.bss_size;
  87 }
  88 #endif
  89
  90 static void rescue_initrd(unsigned long addr)
  91 {
  92         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_INITRD))
  93                 return;
  94         if (!INITRD_START || !INITRD_SIZE)
  95                 return;
  96         if (addr <= INITRD_START)
  97                 return;
  98         memmove((void *)addr, (void *)INITRD_START, INITRD_SIZE);
  99         INITRD_START = addr;
 100 }
 101
 102 static void copy_bootdata(void)
 103 {
 104         if (__boot_data_end - __boot_data_start != vmlinux.bootdata_size)
 105                 error(".boot.data section size mismatch");
 106         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_off, __boot_data_start, vmlinux.bootdata_size);
 107         if (__boot_data_preserved_end - __boot_data_preserved_start != vmlinux.bootdata_preserved_size)
 108                 error(".boot.preserved.data section size mismatch");
 109         memcpy((void *)vmlinux.bootdata_preserved_off, __boot_data_preserved_start, vmlinux.bootdata_preserved_size);
 110 }
 111
 112 static void handle_relocs(unsigned long offset)
 113 {
 114         Elf64_Rela *rela_start, *rela_end, *rela;
 115         int r_type, r_sym, rc;
 116         Elf64_Addr loc, val;
 117         Elf64_Sym *dynsym;
 118
 119         rela_start = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_start;
 120         rela_end = (Elf64_Rela *) vmlinux.rela_dyn_end;
 121         dynsym = (Elf64_Sym *) vmlinux.dynsym_start;
 122         for (rela = rela_start; rela < rela_end; rela++) {
 123                 loc = rela->r_offset + offset;
 124                 val = rela->r_addend;
 125                 r_sym = ELF64_R_SYM(rela->r_info);
 126                 if (r_sym) {
 127                         if (dynsym[r_sym].st_shndx != SHN_UNDEF)
 128                                 val += dynsym[r_sym].st_value + offset;
 129                 } else {
 130                         /*
 131                          * 0 == undefined symbol table index (STN_UNDEF),
 132                          * used for R_390_RELATIVE, only add KASLR offset
 133                          */
 134                         val += offset;
 135                 }
 136                 r_type = ELF64_R_TYPE(rela->r_info);
 137                 rc = arch_kexec_do_relocs(r_type, (void *) loc, val, 0);
 138                 if (rc)
 139                         error("Unknown relocation type");
 140         }
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Merge information from several sources into a single ident_map_size value.
 145  * "ident_map_size" represents the upper limit of physical memory we may ever
 146  * reach. It might not be all online memory, but also include standby (offline)
 147  * memory. "ident_map_size" could be lower then actual standby or even online
 148  * memory present, due to limiting factors. We should never go above this limit.
 149  * It is the size of our identity mapping.
 150  *
 151  * Consider the following factors:
 152  * 1. max_physmem_end - end of physical memory online or standby.
 153  *    Always <= end of the last online memory block (get_mem_detect_end()).
 154  * 2. CONFIG_MAX_PHYSMEM_BITS - the maximum size of physical memory the
 155  *    kernel is able to support.
 156  * 3. "mem=" kernel command line option which limits physical memory usage.
 157  * 4. OLDMEM_BASE which is a kdump memory limit when the kernel is executed as
 158  *    crash kernel.
 159  * 5. "hsa" size which is a memory limit when the kernel is executed during
 160  *    zfcp/nvme dump.
 161  */
 162 static void setup_ident_map_size(unsigned long max_physmem_end)
 163 {
 164         unsigned long hsa_size;
 165
 166         ident_map_size = max_physmem_end;
 167         if (memory_limit)
 168                 ident_map_size = min(ident_map_size, memory_limit);
 169         ident_map_size = min(ident_map_size, 1UL << MAX_PHYSMEM_BITS);
 170
 171 #ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
 172         if (OLDMEM_BASE) {
 173                 kaslr_enabled = 0;
 174                 ident_map_size = min(ident_map_size, OLDMEM_SIZE);
 175         } else if (ipl_block_valid && is_ipl_block_dump()) {
 176                 kaslr_enabled = 0;
 177                 if (!sclp_early_get_hsa_size(&hsa_size) && hsa_size)
 178                         ident_map_size = min(ident_map_size, hsa_size);
 179         }
 180 #endif
 181 }
 182
 183 static void setup_kernel_memory_layout(void)
 184 {
 185         bool vmalloc_size_verified = false;
 186         unsigned long vmemmap_off;
 187         unsigned long vspace_left;
 188         unsigned long rte_size;
 189         unsigned long pages;
 190         unsigned long vmax;
 191
 192         pages = ident_map_size / PAGE_SIZE;
 193         /* vmemmap contains a multiple of PAGES_PER_SECTION struct pages */
 194         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(pages) * sizeof(struct page);
 195
 196         /* choose kernel address space layout: 4 or 3 levels. */
 197         vmemmap_off = round_up(ident_map_size, _REGION3_SIZE);
 198         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN) ||
 199             vmalloc_size > _REGION2_SIZE ||
 200             vmemmap_off + vmemmap_size + vmalloc_size + MODULES_LEN > _REGION2_SIZE)
 201                 vmax = _REGION1_SIZE;
 202         else
 203                 vmax = _REGION2_SIZE;
 204
 205         /* keep vmemmap_off aligned to a top level region table entry */
 206         rte_size = vmax == _REGION1_SIZE ? _REGION2_SIZE : _REGION3_SIZE;
 207         MODULES_END = vmax;
 208         if (is_prot_virt_host()) {
 209                 /*
 210                  * forcing modules and vmalloc area under the ultravisor
 211                  * secure storage limit, so that any vmalloc allocation
 212                  * we do could be used to back secure guest storage.
 213                  */
 214                 adjust_to_uv_max(&MODULES_END);
 215         }
 216
 217 #ifdef CONFIG_KASAN
 218         if (MODULES_END < vmax) {
 219                 /* force vmalloc and modules below kasan shadow */
 220                 MODULES_END = min(MODULES_END, KASAN_SHADOW_START);
 221         } else {
 222                 /*
 223                  * leave vmalloc and modules above kasan shadow but make
 224                  * sure they don't overlap with it
 225                  */
 226                 vmalloc_size = min(vmalloc_size, vmax - KASAN_SHADOW_END - MODULES_LEN);
 227                 vmalloc_size_verified = true;
 228                 vspace_left = KASAN_SHADOW_START;
 229         }
 230 #endif
 231         MODULES_VADDR = MODULES_END - MODULES_LEN;
 232         VMALLOC_END = MODULES_VADDR;
 233
 234         if (vmalloc_size_verified) {
 235                 VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 236         } else {
 237                 vmemmap_off = round_up(ident_map_size, rte_size);
 238
 239                 if (vmemmap_off + vmemmap_size > VMALLOC_END ||
 240                     vmalloc_size > VMALLOC_END - vmemmap_off - vmemmap_size) {
 241                         /*
 242                          * allow vmalloc area to occupy up to 1/2 of
 243                          * the rest virtual space left.
 244                          */
 245                         vmalloc_size = min(vmalloc_size, VMALLOC_END / 2);
 246                 }
 247                 VMALLOC_START = VMALLOC_END - vmalloc_size;
 248                 vspace_left = VMALLOC_START;
 249         }
 250
 251         pages = vspace_left / (PAGE_SIZE + sizeof(struct page));
 252         pages = SECTION_ALIGN_UP(pages);
 253         vmemmap_off = round_up(vspace_left - pages * sizeof(struct page), rte_size);
 254         /* keep vmemmap left most starting from a fresh region table entry */
 255         vmemmap_off = min(vmemmap_off, round_up(ident_map_size, rte_size));
 256         /* take care that identity map is lower then vmemmap */
 257         ident_map_size = min(ident_map_size, vmemmap_off);
 258         vmemmap_size = SECTION_ALIGN_UP(ident_map_size / PAGE_SIZE) * sizeof(struct page);
 259         VMALLOC_START = max(vmemmap_off + vmemmap_size, VMALLOC_START);
 260         vmemmap = (struct page *)vmemmap_off;
 261 }
 262
 263 /*
 264  * This function clears the BSS section of the decompressed Linux kernel and NOT the decompressor's.
 265  */
 266 static void clear_bss_section(void)
 267 {
 268         memset((void *)vmlinux.default_lma + vmlinux.image_size, 0, vmlinux.bss_size);
 269 }
 270
 271 /*
 272  * Set vmalloc area size to an 8th of (potential) physical memory
 273  * size, unless size has been set by kernel command line parameter.
 274  */
 275 static void setup_vmalloc_size(void)
 276 {
 277         unsigned long size;
 278
 279         if (vmalloc_size_set)
 280                 return;
 281         size = round_up(ident_map_size / 8, _SEGMENT_SIZE);
 282         vmalloc_size = max(size, vmalloc_size);
 283 }
 284
 285 void startup_kernel(void)
 286 {
 287         unsigned long random_lma;
 288         unsigned long safe_addr;
 289         void *img;
 290
 291         setup_lpp();
 292         store_ipl_parmblock();
 293         safe_addr = mem_safe_offset();
 294         safe_addr = read_ipl_report(safe_addr);
 295         uv_query_info();
 296         rescue_initrd(safe_addr);
 297         sclp_early_read_info();
 298         setup_boot_command_line();
 299         parse_boot_command_line();
 300         setup_ident_map_size(detect_memory());
 301         setup_vmalloc_size();
 302         setup_kernel_memory_layout();
 303
 304         random_lma = __kaslr_offset = 0;
 305         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE) && kaslr_enabled) {
 306                 random_lma = get_random_base(safe_addr);
 307                 if (random_lma) {
 308                         __kaslr_offset = random_lma - vmlinux.default_lma;
 309                         img = (void *)vmlinux.default_lma;
 310                         vmlinux.default_lma += __kaslr_offset;
 311                         vmlinux.entry += __kaslr_offset;
 312                         vmlinux.bootdata_off += __kaslr_offset;
 313                         vmlinux.bootdata_preserved_off += __kaslr_offset;
 314                         vmlinux.rela_dyn_start += __kaslr_offset;
 315                         vmlinux.rela_dyn_end += __kaslr_offset;
 316                         vmlinux.dynsym_start += __kaslr_offset;
 317                 }
 318         }
 319
 320         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED)) {
 321                 img = decompress_kernel();
 322                 memmove((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 323         } else if (__kaslr_offset)
 324                 memcpy((void *)vmlinux.default_lma, img, vmlinux.image_size);
 325
 326         clear_bss_section();
 327         copy_bootdata();
 328         if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
 329                 handle_relocs(__kaslr_offset);
 330
 331         if (__kaslr_offset) {
 332                 /*
 333                  * Save KASLR offset for early dumps, before vmcore_info is set.
 334                  * Mark as uneven to distinguish from real vmcore_info pointer.
 335                  */
 336                 S390_lowcore.vmcore_info = __kaslr_offset | 0x1UL;
 337                 /* Clear non-relocated kernel */
 338                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KERNEL_UNCOMPRESSED))
 339                         memset(img, 0, vmlinux.image_size);
 340         }
 341         vmlinux.entry();
 342 }