arch/x86/boot/compressed/ident_map_64.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * This code is used on x86_64 to create page table identity mappings on
   4  * demand by building up a new set of page tables (or appending to the
   5  * existing ones), and then switching over to them when ready.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2015-2016  Yinghai Lu
   8  * Copyright (C)      2016  Kees Cook
   9  */
  10
  11 /*
  12  * Since we're dealing with identity mappings, physical and virtual
  13  * addresses are the same, so override these defines which are ultimately
  14  * used by the headers in misc.h.
  15  */
  16 #define __pa(x)  ((unsigned long)(x))
  17 #define __va(x)  ((void *)((unsigned long)(x)))
  18
  19 /* No PAGE_TABLE_ISOLATION support needed either: */
  20 #undef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
  21
  22 #include "error.h"
  23 #include "misc.h"
  24
  25 /* These actually do the work of building the kernel identity maps. */
  26 #include <linux/pgtable.h>
  27 #include <asm/cmpxchg.h>
  28 #include <asm/trap_pf.h>
  29 #include <asm/trapnr.h>
  30 #include <asm/init.h>
  31 /* Use the static base for this part of the boot process */
  32 #undef __PAGE_OFFSET
  33 #define __PAGE_OFFSET __PAGE_OFFSET_BASE
  34 #include "../../mm/ident_map.c"
  35
  36 #define _SETUP
  37 #include <asm/setup.h>  /* For COMMAND_LINE_SIZE */
  38 #undef _SETUP
  39
  40 extern unsigned long get_cmd_line_ptr(void);
  41
  42 /* Used by PAGE_KERN* macros: */
  43 pteval_t __default_kernel_pte_mask __read_mostly = ~0;
  44
  45 /* Used to track our page table allocation area. */
  46 struct alloc_pgt_data {
  47         unsigned char *pgt_buf;
  48         unsigned long pgt_buf_size;
  49         unsigned long pgt_buf_offset;
  50 };
  51
  52 /*
  53  * Allocates space for a page table entry, using struct alloc_pgt_data
  54  * above. Besides the local callers, this is used as the allocation
  55  * callback in mapping_info below.
  56  */
  57 static void *alloc_pgt_page(void *context)
  58 {
  59         struct alloc_pgt_data *pages = (struct alloc_pgt_data *)context;
  60         unsigned char *entry;
  61
  62         /* Validate there is space available for a new page. */
  63         if (pages->pgt_buf_offset >= pages->pgt_buf_size) {
  64                 debug_putstr("out of pgt_buf in " __FILE__ "!?\n");
  65                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_offset);
  66                 debug_putaddr(pages->pgt_buf_size);
  67                 return NULL;
  68         }
  69
  70         entry = pages->pgt_buf + pages->pgt_buf_offset;
  71         pages->pgt_buf_offset += PAGE_SIZE;
  72
  73         return entry;
  74 }
  75
  76 /* Used to track our allocated page tables. */
  77 static struct alloc_pgt_data pgt_data;
  78
  79 /* The top level page table entry pointer. */
  80 static unsigned long top_level_pgt;
  81
  82 phys_addr_t physical_mask = (1ULL << __PHYSICAL_MASK_SHIFT) - 1;
  83
  84 /*
  85  * Mapping information structure passed to kernel_ident_mapping_init().
  86  * Due to relocation, pointers must be assigned at run time not build time.
  87  */
  88 static struct x86_mapping_info mapping_info;
  89
  90 /*
  91  * Adds the specified range to the identity mappings.
  92  */
  93 void kernel_add_identity_map(unsigned long start, unsigned long end)
  94 {
  95         int ret;
  96
  97         /* Align boundary to 2M. */
  98         start = round_down(start, PMD_SIZE);
  99         end = round_up(end, PMD_SIZE);
 100         if (start >= end)
 101                 return;
 102
 103         /* Build the mapping. */
 104         ret = kernel_ident_mapping_init(&mapping_info, (pgd_t *)top_level_pgt, start, end);
 105         if (ret)
 106                 error("Error: kernel_ident_mapping_init() failed\n");
 107 }
 108
 109 /* Locates and clears a region for a new top level page table. */
 110 void initialize_identity_maps(void *rmode)
 111 {
 112         unsigned long cmdline;
 113         struct setup_data *sd;
 114
 115         /* Exclude the encryption mask from __PHYSICAL_MASK */
 116         physical_mask &= ~sme_me_mask;
 117
 118         /* Init mapping_info with run-time function/buffer pointers. */
 119         mapping_info.alloc_pgt_page = alloc_pgt_page;
 120         mapping_info.context = &pgt_data;
 121         mapping_info.page_flag = __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC | sme_me_mask;
 122         mapping_info.kernpg_flag = _KERNPG_TABLE;
 123
 124         /*
 125          * It should be impossible for this not to already be true,
 126          * but since calling this a second time would rewind the other
 127          * counters, let's just make sure this is reset too.
 128          */
 129         pgt_data.pgt_buf_offset = 0;
 130
 131         /*
 132          * If we came here via startup_32(), cr3 will be _pgtable already
 133          * and we must append to the existing area instead of entirely
 134          * overwriting it.
 135          *
 136          * With 5-level paging, we use '_pgtable' to allocate the p4d page table,
 137          * the top-level page table is allocated separately.
 138          *
 139          * p4d_offset(top_level_pgt, 0) would cover both the 4- and 5-level
 140          * cases. On 4-level paging it's equal to 'top_level_pgt'.
 141          */
 142         top_level_pgt = read_cr3_pa();
 143         if (p4d_offset((pgd_t *)top_level_pgt, 0) == (p4d_t *)_pgtable) {
 144                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable + BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 145                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE - BOOT_INIT_PGT_SIZE;
 146                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 147         } else {
 148                 pgt_data.pgt_buf = _pgtable;
 149                 pgt_data.pgt_buf_size = BOOT_PGT_SIZE;
 150                 memset(pgt_data.pgt_buf, 0, pgt_data.pgt_buf_size);
 151                 top_level_pgt = (unsigned long)alloc_pgt_page(&pgt_data);
 152         }
 153
 154         /*
 155          * New page-table is set up - map the kernel image, boot_params and the
 156          * command line. The uncompressed kernel requires boot_params and the
 157          * command line to be mapped in the identity mapping. Map them
 158          * explicitly here in case the compressed kernel does not touch them,
 159          * or does not touch all the pages covering them.
 160          */
 161         kernel_add_identity_map((unsigned long)_head, (unsigned long)_end);
 162         boot_params = rmode;
 163         kernel_add_identity_map((unsigned long)boot_params, (unsigned long)(boot_params + 1));
 164         cmdline = get_cmd_line_ptr();
 165         kernel_add_identity_map(cmdline, cmdline + COMMAND_LINE_SIZE);
 166
 167         /*
 168          * Also map the setup_data entries passed via boot_params in case they
 169          * need to be accessed by uncompressed kernel via the identity mapping.
 170          */
 171         sd = (struct setup_data *)boot_params->hdr.setup_data;
 172         while (sd) {
 173                 unsigned long sd_addr = (unsigned long)sd;
 174
 175                 kernel_add_identity_map(sd_addr, sd_addr + sizeof(*sd) + sd->len);
 176                 sd = (struct setup_data *)sd->next;
 177         }
 178
 179         sev_prep_identity_maps(top_level_pgt);
 180
 181         /* Load the new page-table. */
 182         write_cr3(top_level_pgt);
 183
 184         /*
 185          * Now that the required page table mappings are established and a
 186          * GHCB can be used, check for SNP guest/HV feature compatibility.
 187          */
 188         snp_check_features();
 189 }
 190
 191 static pte_t *split_large_pmd(struct x86_mapping_info *info,
 192                               pmd_t *pmdp, unsigned long __address)
 193 {
 194         unsigned long page_flags;
 195         unsigned long address;
 196         pte_t *pte;
 197         pmd_t pmd;
 198         int i;
 199
 200         pte = (pte_t *)info->alloc_pgt_page(info->context);
 201         if (!pte)
 202                 return NULL;
 203
 204         address     = __address & PMD_MASK;
 205         /* No large page - clear PSE flag */
 206         page_flags  = info->page_flag & ~_PAGE_PSE;
 207
 208         /* Populate the PTEs */
 209         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++) {
 210                 set_pte(&pte[i], __pte(address | page_flags));
 211                 address += PAGE_SIZE;
 212         }
 213
 214         /*
 215          * Ideally we need to clear the large PMD first and do a TLB
 216          * flush before we write the new PMD. But the 2M range of the
 217          * PMD might contain the code we execute and/or the stack
 218          * we are on, so we can't do that. But that should be safe here
 219          * because we are going from large to small mappings and we are
 220          * also the only user of the page-table, so there is no chance
 221          * of a TLB multihit.
 222          */
 223         pmd = __pmd((unsigned long)pte | info->kernpg_flag);
 224         set_pmd(pmdp, pmd);
 225         /* Flush TLB to establish the new PMD */
 226         write_cr3(top_level_pgt);
 227
 228         return pte + pte_index(__address);
 229 }
 230
 231 static void clflush_page(unsigned long address)
 232 {
 233         unsigned int flush_size;
 234         char *cl, *start, *end;
 235
 236         /*
 237          * Hardcode cl-size to 64 - CPUID can't be used here because that might
 238          * cause another #VC exception and the GHCB is not ready to use yet.
 239          */
 240         flush_size = 64;
 241         start      = (char *)(address & PAGE_MASK);
 242         end        = start + PAGE_SIZE;
 243
 244         /*
 245          * First make sure there are no pending writes on the cache-lines to
 246          * flush.
 247          */
 248         asm volatile("mfence" : : : "memory");
 249
 250         for (cl = start; cl != end; cl += flush_size)
 251                 clflush(cl);
 252 }
 253
 254 static int set_clr_page_flags(struct x86_mapping_info *info,
 255                               unsigned long address,
 256                               pteval_t set, pteval_t clr)
 257 {
 258         pgd_t *pgdp = (pgd_t *)top_level_pgt;
 259         p4d_t *p4dp;
 260         pud_t *pudp;
 261         pmd_t *pmdp;
 262         pte_t *ptep, pte;
 263
 264         /*
 265          * First make sure there is a PMD mapping for 'address'.
 266          * It should already exist, but keep things generic.
 267          *
 268          * To map the page just read from it and fault it in if there is no
 269          * mapping yet. kernel_add_identity_map() can't be called here because
 270          * that would unconditionally map the address on PMD level, destroying
 271          * any PTE-level mappings that might already exist. Use assembly here
 272          * so the access won't be optimized away.
 273          */
 274         asm volatile("mov %[address], %%r9"
 275                      :: [address] "g" (*(unsigned long *)address)
 276                      : "r9", "memory");
 277
 278         /*
 279          * The page is mapped at least with PMD size - so skip checks and walk
 280          * directly to the PMD.
 281          */
 282         p4dp = p4d_offset(pgdp, address);
 283         pudp = pud_offset(p4dp, address);
 284         pmdp = pmd_offset(pudp, address);
 285
 286         if (pmd_large(*pmdp))
 287                 ptep = split_large_pmd(info, pmdp, address);
 288         else
 289                 ptep = pte_offset_kernel(pmdp, address);
 290
 291         if (!ptep)
 292                 return -ENOMEM;
 293
 294         /*
 295          * Changing encryption attributes of a page requires to flush it from
 296          * the caches.
 297          */
 298         if ((set | clr) & _PAGE_ENC) {
 299                 clflush_page(address);
 300
 301                 /*
 302                  * If the encryption attribute is being cleared, change the page state
 303                  * to shared in the RMP table.
 304                  */
 305                 if (clr)
 306                         snp_set_page_shared(__pa(address & PAGE_MASK));
 307         }
 308
 309         /* Update PTE */
 310         pte = *ptep;
 311         pte = pte_set_flags(pte, set);
 312         pte = pte_clear_flags(pte, clr);
 313         set_pte(ptep, pte);
 314
 315         /*
 316          * If the encryption attribute is being set, then change the page state to
 317          * private in the RMP entry. The page state change must be done after the PTE
 318          * is updated.
 319          */
 320         if (set & _PAGE_ENC)
 321                 snp_set_page_private(__pa(address & PAGE_MASK));
 322
 323         /* Flush TLB after changing encryption attribute */
 324         write_cr3(top_level_pgt);
 325
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 int set_page_decrypted(unsigned long address)
 330 {
 331         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_ENC);
 332 }
 333
 334 int set_page_encrypted(unsigned long address)
 335 {
 336         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, _PAGE_ENC, 0);
 337 }
 338
 339 int set_page_non_present(unsigned long address)
 340 {
 341         return set_clr_page_flags(&mapping_info, address, 0, _PAGE_PRESENT);
 342 }
 343
 344 static void do_pf_error(const char *msg, unsigned long error_code,
 345                         unsigned long address, unsigned long ip)
 346 {
 347         error_putstr(msg);
 348
 349         error_putstr("\nError Code: ");
 350         error_puthex(error_code);
 351         error_putstr("\nCR2: 0x");
 352         error_puthex(address);
 353         error_putstr("\nRIP relative to _head: 0x");
 354         error_puthex(ip - (unsigned long)_head);
 355         error_putstr("\n");
 356
 357         error("Stopping.\n");
 358 }
 359
 360 void do_boot_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 361 {
 362         unsigned long address = native_read_cr2();
 363         unsigned long end;
 364         bool ghcb_fault;
 365
 366         ghcb_fault = sev_es_check_ghcb_fault(address);
 367
 368         address   &= PMD_MASK;
 369         end        = address + PMD_SIZE;
 370
 371         /*
 372          * Check for unexpected error codes. Unexpected are:
 373          *      - Faults on present pages
 374          *      - User faults
 375          *      - Reserved bits set
 376          */
 377         if (error_code & (X86_PF_PROT | X86_PF_USER | X86_PF_RSVD))
 378                 do_pf_error("Unexpected page-fault:", error_code, address, regs->ip);
 379         else if (ghcb_fault)
 380                 do_pf_error("Page-fault on GHCB page:", error_code, address, regs->ip);
 381
 382         /*
 383          * Error code is sane - now identity map the 2M region around
 384          * the faulting address.
 385          */
 386         kernel_add_identity_map(address, end);
 387 }