arch/x86/kernel/alternative.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 #define pr_fmt(fmt) "SMP alternatives: " fmt
   3
   4 #include <linux/module.h>
   5 #include <linux/sched.h>
   6 #include <linux/perf_event.h>
   7 #include <linux/mutex.h>
   8 #include <linux/list.h>
   9 #include <linux/stringify.h>
  10 #include <linux/highmem.h>
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/memory.h>
  14 #include <linux/stop_machine.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/kdebug.h>
  17 #include <linux/kprobes.h>
  18 #include <linux/mmu_context.h>
  19 #include <linux/bsearch.h>
  20 #include <linux/sync_core.h>
  21 #include <asm/text-patching.h>
  22 #include <asm/alternative.h>
  23 #include <asm/sections.h>
  24 #include <asm/mce.h>
  25 #include <asm/nmi.h>
  26 #include <asm/cacheflush.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28 #include <asm/insn.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/fixmap.h>
  31 #include <asm/paravirt.h>
  32 #include <asm/asm-prototypes.h>
  33
  34 int __read_mostly alternatives_patched;
  35
  36 EXPORT_SYMBOL_GPL(alternatives_patched);
  37
  38 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
  39
  40 #define DA_ALL          (~0)
  41 #define DA_ALT          0x01
  42 #define DA_RET          0x02
  43 #define DA_RETPOLINE    0x04
  44 #define DA_ENDBR        0x08
  45 #define DA_SMP          0x10
  46
  47 static unsigned int __initdata_or_module debug_alternative;
  48
  49 static int __init debug_alt(char *str)
  50 {
  51         if (str && *str == '=')
  52                 str++;
  53
  54         if (!str || kstrtouint(str, 0, &debug_alternative))
  55                 debug_alternative = DA_ALL;
  56
  57         return 1;
  58 }
  59 __setup("debug-alternative", debug_alt);
  60
  61 static int noreplace_smp;
  62
  63 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
  64 {
  65         noreplace_smp = 1;
  66         return 1;
  67 }
  68 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
  69
  70 #define DPRINTK(type, fmt, args...)                                     \
  71 do {                                                                    \
  72         if (debug_alternative & DA_##type)                              \
  73                 printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt) "\n", ##args);            \
  74 } while (0)
  75
  76 #define DUMP_BYTES(type, buf, len, fmt, args...)                        \
  77 do {                                                                    \
  78         if (unlikely(debug_alternative & DA_##type)) {                  \
  79                 int j;                                                  \
  80                                                                         \
  81                 if (!(len))                                             \
  82                         break;                                          \
  83                                                                         \
  84                 printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##args);                 \
  85                 for (j = 0; j < (len) - 1; j++)                         \
  86                         printk(KERN_CONT "%02hhx ", buf[j]);            \
  87                 printk(KERN_CONT "%02hhx\n", buf[j]);                   \
  88         }                                                               \
  89 } while (0)
  90
  91 static const unsigned char x86nops[] =
  92 {
  93         BYTES_NOP1,
  94         BYTES_NOP2,
  95         BYTES_NOP3,
  96         BYTES_NOP4,
  97         BYTES_NOP5,
  98         BYTES_NOP6,
  99         BYTES_NOP7,
 100         BYTES_NOP8,
 101 #ifdef CONFIG_64BIT
 102         BYTES_NOP9,
 103         BYTES_NOP10,
 104         BYTES_NOP11,
 105 #endif
 106 };
 107
 108 const unsigned char * const x86_nops[ASM_NOP_MAX+1] =
 109 {
 110         NULL,
 111         x86nops,
 112         x86nops + 1,
 113         x86nops + 1 + 2,
 114         x86nops + 1 + 2 + 3,
 115         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 116         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 117         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 118         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 119 #ifdef CONFIG_64BIT
 120         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 121         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9,
 122         x86nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10,
 123 #endif
 124 };
 125
 126 /*
 127  * Fill the buffer with a single effective instruction of size @len.
 128  *
 129  * In order not to issue an ORC stack depth tracking CFI entry (Call Frame Info)
 130  * for every single-byte NOP, try to generate the maximally available NOP of
 131  * size <= ASM_NOP_MAX such that only a single CFI entry is generated (vs one for
 132  * each single-byte NOPs). If @len to fill out is > ASM_NOP_MAX, pad with INT3 and
 133  * *jump* over instead of executing long and daft NOPs.
 134  */
 135 static void __init_or_module add_nop(u8 *instr, unsigned int len)
 136 {
 137         u8 *target = instr + len;
 138
 139         if (!len)
 140                 return;
 141
 142         if (len <= ASM_NOP_MAX) {
 143                 memcpy(instr, x86_nops[len], len);
 144                 return;
 145         }
 146
 147         if (len < 128) {
 148                 __text_gen_insn(instr, JMP8_INSN_OPCODE, instr, target, JMP8_INSN_SIZE);
 149                 instr += JMP8_INSN_SIZE;
 150         } else {
 151                 __text_gen_insn(instr, JMP32_INSN_OPCODE, instr, target, JMP32_INSN_SIZE);
 152                 instr += JMP32_INSN_SIZE;
 153         }
 154
 155         for (;instr < target; instr++)
 156                 *instr = INT3_INSN_OPCODE;
 157 }
 158
 159 extern s32 __retpoline_sites[], __retpoline_sites_end[];
 160 extern s32 __return_sites[], __return_sites_end[];
 161 extern s32 __cfi_sites[], __cfi_sites_end[];
 162 extern s32 __ibt_endbr_seal[], __ibt_endbr_seal_end[];
 163 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
 164 extern s32 __smp_locks[], __smp_locks_end[];
 165 void text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
 166
 167 /*
 168  * Matches NOP and NOPL, not any of the other possible NOPs.
 169  */
 170 static bool insn_is_nop(struct insn *insn)
 171 {
 172         /* Anything NOP, but no REP NOP */
 173         if (insn->opcode.bytes[0] == 0x90 &&
 174             (!insn->prefixes.nbytes || insn->prefixes.bytes[0] != 0xF3))
 175                 return true;
 176
 177         /* NOPL */
 178         if (insn->opcode.bytes[0] == 0x0F && insn->opcode.bytes[1] == 0x1F)
 179                 return true;
 180
 181         /* TODO: more nops */
 182
 183         return false;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Find the offset of the first non-NOP instruction starting at @offset
 188  * but no further than @len.
 189  */
 190 static int skip_nops(u8 *instr, int offset, int len)
 191 {
 192         struct insn insn;
 193
 194         for (; offset < len; offset += insn.length) {
 195                 if (insn_decode_kernel(&insn, &instr[offset]))
 196                         break;
 197
 198                 if (!insn_is_nop(&insn))
 199                         break;
 200         }
 201
 202         return offset;
 203 }
 204
 205 /*
 206  * Optimize a sequence of NOPs, possibly preceded by an unconditional jump
 207  * to the end of the NOP sequence into a single NOP.
 208  */
 209 static bool __init_or_module
 210 __optimize_nops(u8 *instr, size_t len, struct insn *insn, int *next, int *prev, int *target)
 211 {
 212         int i = *next - insn->length;
 213
 214         switch (insn->opcode.bytes[0]) {
 215         case JMP8_INSN_OPCODE:
 216         case JMP32_INSN_OPCODE:
 217                 *prev = i;
 218                 *target = *next + insn->immediate.value;
 219                 return false;
 220         }
 221
 222         if (insn_is_nop(insn)) {
 223                 int nop = i;
 224
 225                 *next = skip_nops(instr, *next, len);
 226                 if (*target && *next == *target)
 227                         nop = *prev;
 228
 229                 add_nop(instr + nop, *next - nop);
 230                 DUMP_BYTES(ALT, instr, len, "%px: [%d:%d) optimized NOPs: ", instr, nop, *next);
 231                 return true;
 232         }
 233
 234         *target = 0;
 235         return false;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * "noinline" to cause control flow change and thus invalidate I$ and
 240  * cause refetch after modification.
 241  */
 242 static void __init_or_module noinline optimize_nops(u8 *instr, size_t len)
 243 {
 244         int prev, target = 0;
 245
 246         for (int next, i = 0; i < len; i = next) {
 247                 struct insn insn;
 248
 249                 if (insn_decode_kernel(&insn, &instr[i]))
 250                         return;
 251
 252                 next = i + insn.length;
 253
 254                 __optimize_nops(instr, len, &insn, &next, &prev, &target);
 255         }
 256 }
 257
 258 /*
 259  * In this context, "source" is where the instructions are placed in the
 260  * section .altinstr_replacement, for example during kernel build by the
 261  * toolchain.
 262  * "Destination" is where the instructions are being patched in by this
 263  * machinery.
 264  *
 265  * The source offset is:
 266  *
 267  *   src_imm = target - src_next_ip                  (1)
 268  *
 269  * and the target offset is:
 270  *
 271  *   dst_imm = target - dst_next_ip                  (2)
 272  *
 273  * so rework (1) as an expression for target like:
 274  *
 275  *   target = src_imm + src_next_ip                  (1a)
 276  *
 277  * and substitute in (2) to get:
 278  *
 279  *   dst_imm = (src_imm + src_next_ip) - dst_next_ip (3)
 280  *
 281  * Now, since the instruction stream is 'identical' at src and dst (it
 282  * is being copied after all) it can be stated that:
 283  *
 284  *   src_next_ip = src + ip_offset
 285  *   dst_next_ip = dst + ip_offset                   (4)
 286  *
 287  * Substitute (4) in (3) and observe ip_offset being cancelled out to
 288  * obtain:
 289  *
 290  *   dst_imm = src_imm + (src + ip_offset) - (dst + ip_offset)
 291  *           = src_imm + src - dst + ip_offset - ip_offset
 292  *           = src_imm + src - dst                   (5)
 293  *
 294  * IOW, only the relative displacement of the code block matters.
 295  */
 296
 297 #define apply_reloc_n(n_, p_, d_)                               \
 298         do {                                                    \
 299                 s32 v = *(s##n_ *)(p_);                         \
 300                 v += (d_);                                      \
 301                 BUG_ON((v >> 31) != (v >> (n_-1)));             \
 302                 *(s##n_ *)(p_) = (s##n_)v;                      \
 303         } while (0)
 304
 305
 306 static __always_inline
 307 void apply_reloc(int n, void *ptr, uintptr_t diff)
 308 {
 309         switch (n) {
 310         case 1: apply_reloc_n(8, ptr, diff); break;
 311         case 2: apply_reloc_n(16, ptr, diff); break;
 312         case 4: apply_reloc_n(32, ptr, diff); break;
 313         default: BUG();
 314         }
 315 }
 316
 317 static __always_inline
 318 bool need_reloc(unsigned long offset, u8 *src, size_t src_len)
 319 {
 320         u8 *target = src + offset;
 321         /*
 322          * If the target is inside the patched block, it's relative to the
 323          * block itself and does not need relocation.
 324          */
 325         return (target < src || target > src + src_len);
 326 }
 327
 328 static void __init_or_module noinline
 329 apply_relocation(u8 *buf, size_t len, u8 *dest, u8 *src, size_t src_len)
 330 {
 331         int prev, target = 0;
 332
 333         for (int next, i = 0; i < len; i = next) {
 334                 struct insn insn;
 335
 336                 if (WARN_ON_ONCE(insn_decode_kernel(&insn, &buf[i])))
 337                         return;
 338
 339                 next = i + insn.length;
 340
 341                 if (__optimize_nops(buf, len, &insn, &next, &prev, &target))
 342                         continue;
 343
 344                 switch (insn.opcode.bytes[0]) {
 345                 case 0x0f:
 346                         if (insn.opcode.bytes[1] < 0x80 ||
 347                             insn.opcode.bytes[1] > 0x8f)
 348                                 break;
 349
 350                         fallthrough;    /* Jcc.d32 */
 351                 case 0x70 ... 0x7f:     /* Jcc.d8 */
 352                 case JMP8_INSN_OPCODE:
 353                 case JMP32_INSN_OPCODE:
 354                 case CALL_INSN_OPCODE:
 355                         if (need_reloc(next + insn.immediate.value, src, src_len)) {
 356                                 apply_reloc(insn.immediate.nbytes,
 357                                             buf + i + insn_offset_immediate(&insn),
 358                                             src - dest);
 359                         }
 360
 361                         /*
 362                          * Where possible, convert JMP.d32 into JMP.d8.
 363                          */
 364                         if (insn.opcode.bytes[0] == JMP32_INSN_OPCODE) {
 365                                 s32 imm = insn.immediate.value;
 366                                 imm += src - dest;
 367                                 imm += JMP32_INSN_SIZE - JMP8_INSN_SIZE;
 368                                 if ((imm >> 31) == (imm >> 7)) {
 369                                         buf[i+0] = JMP8_INSN_OPCODE;
 370                                         buf[i+1] = (s8)imm;
 371
 372                                         memset(&buf[i+2], INT3_INSN_OPCODE, insn.length - 2);
 373                                 }
 374                         }
 375                         break;
 376                 }
 377
 378                 if (insn_rip_relative(&insn)) {
 379                         if (need_reloc(next + insn.displacement.value, src, src_len)) {
 380                                 apply_reloc(insn.displacement.nbytes,
 381                                             buf + i + insn_offset_displacement(&insn),
 382                                             src - dest);
 383                         }
 384                 }
 385         }
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Replace instructions with better alternatives for this CPU type. This runs
 390  * before SMP is initialized to avoid SMP problems with self modifying code.
 391  * This implies that asymmetric systems where APs have less capabilities than
 392  * the boot processor are not handled. Tough. Make sure you disable such
 393  * features by hand.
 394  *
 395  * Marked "noinline" to cause control flow change and thus insn cache
 396  * to refetch changed I$ lines.
 397  */
 398 void __init_or_module noinline apply_alternatives(struct alt_instr *start,
 399                                                   struct alt_instr *end)
 400 {
 401         struct alt_instr *a;
 402         u8 *instr, *replacement;
 403         u8 insn_buff[MAX_PATCH_LEN];
 404
 405         DPRINTK(ALT, "alt table %px, -> %px", start, end);
 406         /*
 407          * The scan order should be from start to end. A later scanned
 408          * alternative code can overwrite previously scanned alternative code.
 409          * Some kernel functions (e.g. memcpy, memset, etc) use this order to
 410          * patch code.
 411          *
 412          * So be careful if you want to change the scan order to any other
 413          * order.
 414          */
 415         for (a = start; a < end; a++) {
 416                 int insn_buff_sz = 0;
 417
 418                 instr = (u8 *)&a->instr_offset + a->instr_offset;
 419                 replacement = (u8 *)&a->repl_offset + a->repl_offset;
 420                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insn_buff));
 421                 BUG_ON(a->cpuid >= (NCAPINTS + NBUGINTS) * 32);
 422
 423                 /*
 424                  * Patch if either:
 425                  * - feature is present
 426                  * - feature not present but ALT_FLAG_NOT is set to mean,
 427                  *   patch if feature is *NOT* present.
 428                  */
 429                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid) == !(a->flags & ALT_FLAG_NOT)) {
 430                         optimize_nops(instr, a->instrlen);
 431                         continue;
 432                 }
 433
 434                 DPRINTK(ALT, "feat: %s%d*32+%d, old: (%pS (%px) len: %d), repl: (%px, len: %d)",
 435                         (a->flags & ALT_FLAG_NOT) ? "!" : "",
 436                         a->cpuid >> 5,
 437                         a->cpuid & 0x1f,
 438                         instr, instr, a->instrlen,
 439                         replacement, a->replacementlen);
 440
 441                 memcpy(insn_buff, replacement, a->replacementlen);
 442                 insn_buff_sz = a->replacementlen;
 443
 444                 for (; insn_buff_sz < a->instrlen; insn_buff_sz++)
 445                         insn_buff[insn_buff_sz] = 0x90;
 446
 447                 apply_relocation(insn_buff, a->instrlen, instr, replacement, a->replacementlen);
 448
 449                 DUMP_BYTES(ALT, instr, a->instrlen, "%px:   old_insn: ", instr);
 450                 DUMP_BYTES(ALT, replacement, a->replacementlen, "%px:   rpl_insn: ", replacement);
 451                 DUMP_BYTES(ALT, insn_buff, insn_buff_sz, "%px: final_insn: ", instr);
 452
 453                 text_poke_early(instr, insn_buff, insn_buff_sz);
 454         }
 455 }
 456
 457 static inline bool is_jcc32(struct insn *insn)
 458 {
 459         /* Jcc.d32 second opcode byte is in the range: 0x80-0x8f */
 460         return insn->opcode.bytes[0] == 0x0f && (insn->opcode.bytes[1] & 0xf0) == 0x80;
 461 }
 462
 463 #if defined(CONFIG_RETPOLINE) && defined(CONFIG_OBJTOOL)
 464
 465 /*
 466  * CALL/JMP *%\reg
 467  */
 468 static int emit_indirect(int op, int reg, u8 *bytes)
 469 {
 470         int i = 0;
 471         u8 modrm;
 472
 473         switch (op) {
 474         case CALL_INSN_OPCODE:
 475                 modrm = 0x10; /* Reg = 2; CALL r/m */
 476                 break;
 477
 478         case JMP32_INSN_OPCODE:
 479                 modrm = 0x20; /* Reg = 4; JMP r/m */
 480                 break;
 481
 482         default:
 483                 WARN_ON_ONCE(1);
 484                 return -1;
 485         }
 486
 487         if (reg >= 8) {
 488                 bytes[i++] = 0x41; /* REX.B prefix */
 489                 reg -= 8;
 490         }
 491
 492         modrm |= 0xc0; /* Mod = 3 */
 493         modrm += reg;
 494
 495         bytes[i++] = 0xff; /* opcode */
 496         bytes[i++] = modrm;
 497
 498         return i;
 499 }
 500
 501 static int emit_call_track_retpoline(void *addr, struct insn *insn, int reg, u8 *bytes)
 502 {
 503         u8 op = insn->opcode.bytes[0];
 504         int i = 0;
 505
 506         /*
 507          * Clang does 'weird' Jcc __x86_indirect_thunk_r11 conditional
 508          * tail-calls. Deal with them.
 509          */
 510         if (is_jcc32(insn)) {
 511                 bytes[i++] = op;
 512                 op = insn->opcode.bytes[1];
 513                 goto clang_jcc;
 514         }
 515
 516         if (insn->length == 6)
 517                 bytes[i++] = 0x2e; /* CS-prefix */
 518
 519         switch (op) {
 520         case CALL_INSN_OPCODE:
 521                 __text_gen_insn(bytes+i, op, addr+i,
 522                                 __x86_indirect_call_thunk_array[reg],
 523                                 CALL_INSN_SIZE);
 524                 i += CALL_INSN_SIZE;
 525                 break;
 526
 527         case JMP32_INSN_OPCODE:
 528 clang_jcc:
 529                 __text_gen_insn(bytes+i, op, addr+i,
 530                                 __x86_indirect_jump_thunk_array[reg],
 531                                 JMP32_INSN_SIZE);
 532                 i += JMP32_INSN_SIZE;
 533                 break;
 534
 535         default:
 536                 WARN(1, "%pS %px %*ph\n", addr, addr, 6, addr);
 537                 return -1;
 538         }
 539
 540         WARN_ON_ONCE(i != insn->length);
 541
 542         return i;
 543 }
 544
 545 /*
 546  * Rewrite the compiler generated retpoline thunk calls.
 547  *
 548  * For spectre_v2=off (!X86_FEATURE_RETPOLINE), rewrite them into immediate
 549  * indirect instructions, avoiding the extra indirection.
 550  *
 551  * For example, convert:
 552  *
 553  *   CALL __x86_indirect_thunk_\reg
 554  *
 555  * into:
 556  *
 557  *   CALL *%\reg
 558  *
 559  * It also tries to inline spectre_v2=retpoline,lfence when size permits.
 560  */
 561 static int patch_retpoline(void *addr, struct insn *insn, u8 *bytes)
 562 {
 563         retpoline_thunk_t *target;
 564         int reg, ret, i = 0;
 565         u8 op, cc;
 566
 567         target = addr + insn->length + insn->immediate.value;
 568         reg = target - __x86_indirect_thunk_array;
 569
 570         if (WARN_ON_ONCE(reg & ~0xf))
 571                 return -1;
 572
 573         /* If anyone ever does: CALL/JMP *%rsp, we're in deep trouble. */
 574         BUG_ON(reg == 4);
 575
 576         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE) &&
 577             !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE_LFENCE)) {
 578                 if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_CALL_DEPTH))
 579                         return emit_call_track_retpoline(addr, insn, reg, bytes);
 580
 581                 return -1;
 582         }
 583
 584         op = insn->opcode.bytes[0];
 585
 586         /*
 587          * Convert:
 588          *
 589          *   Jcc.d32 __x86_indirect_thunk_\reg
 590          *
 591          * into:
 592          *
 593          *   Jncc.d8 1f
 594          *   [ LFENCE ]
 595          *   JMP *%\reg
 596          *   [ NOP ]
 597          * 1:
 598          */
 599         if (is_jcc32(insn)) {
 600                 cc = insn->opcode.bytes[1] & 0xf;
 601                 cc ^= 1; /* invert condition */
 602
 603                 bytes[i++] = 0x70 + cc;        /* Jcc.d8 */
 604                 bytes[i++] = insn->length - 2; /* sizeof(Jcc.d8) == 2 */
 605
 606                 /* Continue as if: JMP.d32 __x86_indirect_thunk_\reg */
 607                 op = JMP32_INSN_OPCODE;
 608         }
 609
 610         /*
 611          * For RETPOLINE_LFENCE: prepend the indirect CALL/JMP with an LFENCE.
 612          */
 613         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE_LFENCE)) {
 614                 bytes[i++] = 0x0f;
 615                 bytes[i++] = 0xae;
 616                 bytes[i++] = 0xe8; /* LFENCE */
 617         }
 618
 619         ret = emit_indirect(op, reg, bytes + i);
 620         if (ret < 0)
 621                 return ret;
 622         i += ret;
 623
 624         /*
 625          * The compiler is supposed to EMIT an INT3 after every unconditional
 626          * JMP instruction due to AMD BTC. However, if the compiler is too old
 627          * or SLS isn't enabled, we still need an INT3 after indirect JMPs
 628          * even on Intel.
 629          */
 630         if (op == JMP32_INSN_OPCODE && i < insn->length)
 631                 bytes[i++] = INT3_INSN_OPCODE;
 632
 633         for (; i < insn->length;)
 634                 bytes[i++] = BYTES_NOP1;
 635
 636         return i;
 637 }
 638
 639 /*
 640  * Generated by 'objtool --retpoline'.
 641  */
 642 void __init_or_module noinline apply_retpolines(s32 *start, s32 *end)
 643 {
 644         s32 *s;
 645
 646         for (s = start; s < end; s++) {
 647                 void *addr = (void *)s + *s;
 648                 struct insn insn;
 649                 int len, ret;
 650                 u8 bytes[16];
 651                 u8 op1, op2;
 652
 653                 ret = insn_decode_kernel(&insn, addr);
 654                 if (WARN_ON_ONCE(ret < 0))
 655                         continue;
 656
 657                 op1 = insn.opcode.bytes[0];
 658                 op2 = insn.opcode.bytes[1];
 659
 660                 switch (op1) {
 661                 case CALL_INSN_OPCODE:
 662                 case JMP32_INSN_OPCODE:
 663                         break;
 664
 665                 case 0x0f: /* escape */
 666                         if (op2 >= 0x80 && op2 <= 0x8f)
 667                                 break;
 668                         fallthrough;
 669                 default:
 670                         WARN_ON_ONCE(1);
 671                         continue;
 672                 }
 673
 674                 DPRINTK(RETPOLINE, "retpoline at: %pS (%px) len: %d to: %pS",
 675                         addr, addr, insn.length,
 676                         addr + insn.length + insn.immediate.value);
 677
 678                 len = patch_retpoline(addr, &insn, bytes);
 679                 if (len == insn.length) {
 680                         optimize_nops(bytes, len);
 681                         DUMP_BYTES(RETPOLINE, ((u8*)addr),  len, "%px: orig: ", addr);
 682                         DUMP_BYTES(RETPOLINE, ((u8*)bytes), len, "%px: repl: ", addr);
 683                         text_poke_early(addr, bytes, len);
 684                 }
 685         }
 686 }
 687
 688 #ifdef CONFIG_RETHUNK
 689
 690 #ifdef CONFIG_CALL_THUNKS
 691 void (*x86_return_thunk)(void) __ro_after_init = &__x86_return_thunk;
 692 #endif
 693
 694 /*
 695  * Rewrite the compiler generated return thunk tail-calls.
 696  *
 697  * For example, convert:
 698  *
 699  *   JMP __x86_return_thunk
 700  *
 701  * into:
 702  *
 703  *   RET
 704  */
 705 static int patch_return(void *addr, struct insn *insn, u8 *bytes)
 706 {
 707         int i = 0;
 708
 709         /* Patch the custom return thunks... */
 710         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETHUNK)) {
 711                 i = JMP32_INSN_SIZE;
 712                 __text_gen_insn(bytes, JMP32_INSN_OPCODE, addr, x86_return_thunk, i);
 713         } else {
 714                 /* ... or patch them out if not needed. */
 715                 bytes[i++] = RET_INSN_OPCODE;
 716         }
 717
 718         for (; i < insn->length;)
 719                 bytes[i++] = INT3_INSN_OPCODE;
 720         return i;
 721 }
 722
 723 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end)
 724 {
 725         s32 *s;
 726
 727         /*
 728          * Do not patch out the default return thunks if those needed are the
 729          * ones generated by the compiler.
 730          */
 731         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETHUNK) &&
 732             (x86_return_thunk == __x86_return_thunk))
 733                 return;
 734
 735         for (s = start; s < end; s++) {
 736                 void *dest = NULL, *addr = (void *)s + *s;
 737                 struct insn insn;
 738                 int len, ret;
 739                 u8 bytes[16];
 740                 u8 op;
 741
 742                 ret = insn_decode_kernel(&insn, addr);
 743                 if (WARN_ON_ONCE(ret < 0))
 744                         continue;
 745
 746                 op = insn.opcode.bytes[0];
 747                 if (op == JMP32_INSN_OPCODE)
 748                         dest = addr + insn.length + insn.immediate.value;
 749
 750                 if (__static_call_fixup(addr, op, dest) ||
 751                     WARN_ONCE(dest != &__x86_return_thunk,
 752                               "missing return thunk: %pS-%pS: %*ph",
 753                               addr, dest, 5, addr))
 754                         continue;
 755
 756                 DPRINTK(RET, "return thunk at: %pS (%px) len: %d to: %pS",
 757                         addr, addr, insn.length,
 758                         addr + insn.length + insn.immediate.value);
 759
 760                 len = patch_return(addr, &insn, bytes);
 761                 if (len == insn.length) {
 762                         DUMP_BYTES(RET, ((u8*)addr),  len, "%px: orig: ", addr);
 763                         DUMP_BYTES(RET, ((u8*)bytes), len, "%px: repl: ", addr);
 764                         text_poke_early(addr, bytes, len);
 765                 }
 766         }
 767 }
 768 #else
 769 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end) { }
 770 #endif /* CONFIG_RETHUNK */
 771
 772 #else /* !CONFIG_RETPOLINE || !CONFIG_OBJTOOL */
 773
 774 void __init_or_module noinline apply_retpolines(s32 *start, s32 *end) { }
 775 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end) { }
 776
 777 #endif /* CONFIG_RETPOLINE && CONFIG_OBJTOOL */
 778
 779 #ifdef CONFIG_X86_KERNEL_IBT
 780
 781 static void poison_cfi(void *addr);
 782
 783 static void __init_or_module poison_endbr(void *addr, bool warn)
 784 {
 785         u32 endbr, poison = gen_endbr_poison();
 786
 787         if (WARN_ON_ONCE(get_kernel_nofault(endbr, addr)))
 788                 return;
 789
 790         if (!is_endbr(endbr)) {
 791                 WARN_ON_ONCE(warn);
 792                 return;
 793         }
 794
 795         DPRINTK(ENDBR, "ENDBR at: %pS (%px)", addr, addr);
 796
 797         /*
 798          * When we have IBT, the lack of ENDBR will trigger #CP
 799          */
 800         DUMP_BYTES(ENDBR, ((u8*)addr), 4, "%px: orig: ", addr);
 801         DUMP_BYTES(ENDBR, ((u8*)&poison), 4, "%px: repl: ", addr);
 802         text_poke_early(addr, &poison, 4);
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Generated by: objtool --ibt
 807  *
 808  * Seal the functions for indirect calls by clobbering the ENDBR instructions
 809  * and the kCFI hash value.
 810  */
 811 void __init_or_module noinline apply_seal_endbr(s32 *start, s32 *end)
 812 {
 813         s32 *s;
 814
 815         for (s = start; s < end; s++) {
 816                 void *addr = (void *)s + *s;
 817
 818                 poison_endbr(addr, true);
 819                 if (IS_ENABLED(CONFIG_FINEIBT))
 820                         poison_cfi(addr - 16);
 821         }
 822 }
 823
 824 #else
 825
 826 void __init_or_module apply_seal_endbr(s32 *start, s32 *end) { }
 827
 828 #endif /* CONFIG_X86_KERNEL_IBT */
 829
 830 #ifdef CONFIG_FINEIBT
 831
 832 enum cfi_mode {
 833         CFI_DEFAULT,
 834         CFI_OFF,
 835         CFI_KCFI,
 836         CFI_FINEIBT,
 837 };
 838
 839 static enum cfi_mode cfi_mode __ro_after_init = CFI_DEFAULT;
 840 static bool cfi_rand __ro_after_init = true;
 841 static u32  cfi_seed __ro_after_init;
 842
 843 /*
 844  * Re-hash the CFI hash with a boot-time seed while making sure the result is
 845  * not a valid ENDBR instruction.
 846  */
 847 static u32 cfi_rehash(u32 hash)
 848 {
 849         hash ^= cfi_seed;
 850         while (unlikely(is_endbr(hash) || is_endbr(-hash))) {
 851                 bool lsb = hash & 1;
 852                 hash >>= 1;
 853                 if (lsb)
 854                         hash ^= 0x80200003;
 855         }
 856         return hash;
 857 }
 858
 859 static __init int cfi_parse_cmdline(char *str)
 860 {
 861         if (!str)
 862                 return -EINVAL;
 863
 864         while (str) {
 865                 char *next = strchr(str, ',');
 866                 if (next) {
 867                         *next = 0;
 868                         next++;
 869                 }
 870
 871                 if (!strcmp(str, "auto")) {
 872                         cfi_mode = CFI_DEFAULT;
 873                 } else if (!strcmp(str, "off")) {
 874                         cfi_mode = CFI_OFF;
 875                         cfi_rand = false;
 876                 } else if (!strcmp(str, "kcfi")) {
 877                         cfi_mode = CFI_KCFI;
 878                 } else if (!strcmp(str, "fineibt")) {
 879                         cfi_mode = CFI_FINEIBT;
 880                 } else if (!strcmp(str, "norand")) {
 881                         cfi_rand = false;
 882                 } else {
 883                         pr_err("Ignoring unknown cfi option (%s).", str);
 884                 }
 885
 886                 str = next;
 887         }
 888
 889         return 0;
 890 }
 891 early_param("cfi", cfi_parse_cmdline);
 892
 893 /*
 894  * kCFI                                         FineIBT
 895  *
 896  * __cfi_\func:                                 __cfi_\func:
 897  *      movl   $0x12345678,%eax         // 5         endbr64                    // 4
 898  *      nop                                          subl   $0x12345678,%r10d   // 7
 899  *      nop                                          jz     1f                  // 2
 900  *      nop                                          ud2                        // 2
 901  *      nop                                     1:   nop                        // 1
 902  *      nop
 903  *      nop
 904  *      nop
 905  *      nop
 906  *      nop
 907  *      nop
 908  *      nop
 909  *
 910  *
 911  * caller:                                      caller:
 912  *      movl    $(-0x12345678),%r10d     // 6        movl   $0x12345678,%r10d   // 6
 913  *      addl    $-15(%r11),%r10d         // 4        sub    $16,%r11            // 4
 914  *      je      1f                       // 2        nop4                       // 4
 915  *      ud2                              // 2
 916  * 1:   call    __x86_indirect_thunk_r11 // 5        call   *%r11; nop2;        // 5
 917  *
 918  */
 919
 920 asm(    ".pushsection .rodata                   \n"
 921         "fineibt_preamble_start:                \n"
 922         "       endbr64                         \n"
 923         "       subl    $0x12345678, %r10d      \n"
 924         "       je      fineibt_preamble_end    \n"
 925         "       ud2                             \n"
 926         "       nop                             \n"
 927         "fineibt_preamble_end:                  \n"
 928         ".popsection\n"
 929 );
 930
 931 extern u8 fineibt_preamble_start[];
 932 extern u8 fineibt_preamble_end[];
 933
 934 #define fineibt_preamble_size (fineibt_preamble_end - fineibt_preamble_start)
 935 #define fineibt_preamble_hash 7
 936
 937 asm(    ".pushsection .rodata                   \n"
 938         "fineibt_caller_start:                  \n"
 939         "       movl    $0x12345678, %r10d      \n"
 940         "       sub     $16, %r11               \n"
 941         ASM_NOP4
 942         "fineibt_caller_end:                    \n"
 943         ".popsection                            \n"
 944 );
 945
 946 extern u8 fineibt_caller_start[];
 947 extern u8 fineibt_caller_end[];
 948
 949 #define fineibt_caller_size (fineibt_caller_end - fineibt_caller_start)
 950 #define fineibt_caller_hash 2
 951
 952 #define fineibt_caller_jmp (fineibt_caller_size - 2)
 953
 954 static u32 decode_preamble_hash(void *addr)
 955 {
 956         u8 *p = addr;
 957
 958         /* b8 78 56 34 12          mov    $0x12345678,%eax */
 959         if (p[0] == 0xb8)
 960                 return *(u32 *)(addr + 1);
 961
 962         return 0; /* invalid hash value */
 963 }
 964
 965 static u32 decode_caller_hash(void *addr)
 966 {
 967         u8 *p = addr;
 968
 969         /* 41 ba 78 56 34 12       mov    $0x12345678,%r10d */
 970         if (p[0] == 0x41 && p[1] == 0xba)
 971                 return -*(u32 *)(addr + 2);
 972
 973         /* e8 0c 78 56 34 12       jmp.d8  +12 */
 974         if (p[0] == JMP8_INSN_OPCODE && p[1] == fineibt_caller_jmp)
 975                 return -*(u32 *)(addr + 2);
 976
 977         return 0; /* invalid hash value */
 978 }
 979
 980 /* .retpoline_sites */
 981 static int cfi_disable_callers(s32 *start, s32 *end)
 982 {
 983         /*
 984          * Disable kCFI by patching in a JMP.d8, this leaves the hash immediate
 985          * in tact for later usage. Also see decode_caller_hash() and
 986          * cfi_rewrite_callers().
 987          */
 988         const u8 jmp[] = { JMP8_INSN_OPCODE, fineibt_caller_jmp };
 989         s32 *s;
 990
 991         for (s = start; s < end; s++) {
 992                 void *addr = (void *)s + *s;
 993                 u32 hash;
 994
 995                 addr -= fineibt_caller_size;
 996                 hash = decode_caller_hash(addr);
 997                 if (!hash) /* nocfi callers */
 998                         continue;
 999
1000                 text_poke_early(addr, jmp, 2);
1001         }
1002
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 static int cfi_enable_callers(s32 *start, s32 *end)
1007 {
1008         /*
1009          * Re-enable kCFI, undo what cfi_disable_callers() did.
1010          */
1011         const u8 mov[] = { 0x41, 0xba };
1012         s32 *s;
1013
1014         for (s = start; s < end; s++) {
1015                 void *addr = (void *)s + *s;
1016                 u32 hash;
1017
1018                 addr -= fineibt_caller_size;
1019                 hash = decode_caller_hash(addr);
1020                 if (!hash) /* nocfi callers */
1021                         continue;
1022
1023                 text_poke_early(addr, mov, 2);
1024         }
1025
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 /* .cfi_sites */
1030 static int cfi_rand_preamble(s32 *start, s32 *end)
1031 {
1032         s32 *s;
1033
1034         for (s = start; s < end; s++) {
1035                 void *addr = (void *)s + *s;
1036                 u32 hash;
1037
1038                 hash = decode_preamble_hash(addr);
1039                 if (WARN(!hash, "no CFI hash found at: %pS %px %*ph\n",
1040                          addr, addr, 5, addr))
1041                         return -EINVAL;
1042
1043                 hash = cfi_rehash(hash);
1044                 text_poke_early(addr + 1, &hash, 4);
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 static int cfi_rewrite_preamble(s32 *start, s32 *end)
1051 {
1052         s32 *s;
1053
1054         for (s = start; s < end; s++) {
1055                 void *addr = (void *)s + *s;
1056                 u32 hash;
1057
1058                 hash = decode_preamble_hash(addr);
1059                 if (WARN(!hash, "no CFI hash found at: %pS %px %*ph\n",
1060                          addr, addr, 5, addr))
1061                         return -EINVAL;
1062
1063                 text_poke_early(addr, fineibt_preamble_start, fineibt_preamble_size);
1064                 WARN_ON(*(u32 *)(addr + fineibt_preamble_hash) != 0x12345678);
1065                 text_poke_early(addr + fineibt_preamble_hash, &hash, 4);
1066         }
1067
1068         return 0;
1069 }
1070
1071 static void cfi_rewrite_endbr(s32 *start, s32 *end)
1072 {
1073         s32 *s;
1074
1075         for (s = start; s < end; s++) {
1076                 void *addr = (void *)s + *s;
1077
1078                 poison_endbr(addr+16, false);
1079         }
1080 }
1081
1082 /* .retpoline_sites */
1083 static int cfi_rand_callers(s32 *start, s32 *end)
1084 {
1085         s32 *s;
1086
1087         for (s = start; s < end; s++) {
1088                 void *addr = (void *)s + *s;
1089                 u32 hash;
1090
1091                 addr -= fineibt_caller_size;
1092                 hash = decode_caller_hash(addr);
1093                 if (hash) {
1094                         hash = -cfi_rehash(hash);
1095                         text_poke_early(addr + 2, &hash, 4);
1096                 }
1097         }
1098
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 static int cfi_rewrite_callers(s32 *start, s32 *end)
1103 {
1104         s32 *s;
1105
1106         for (s = start; s < end; s++) {
1107                 void *addr = (void *)s + *s;
1108                 u32 hash;
1109
1110                 addr -= fineibt_caller_size;
1111                 hash = decode_caller_hash(addr);
1112                 if (hash) {
1113                         text_poke_early(addr, fineibt_caller_start, fineibt_caller_size);
1114                         WARN_ON(*(u32 *)(addr + fineibt_caller_hash) != 0x12345678);
1115                         text_poke_early(addr + fineibt_caller_hash, &hash, 4);
1116                 }
1117                 /* rely on apply_retpolines() */
1118         }
1119
1120         return 0;
1121 }
1122
1123 static void __apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1124                             s32 *start_cfi, s32 *end_cfi, bool builtin)
1125 {
1126         int ret;
1127
1128         if (WARN_ONCE(fineibt_preamble_size != 16,
1129                       "FineIBT preamble wrong size: %ld", fineibt_preamble_size))
1130                 return;
1131
1132         if (cfi_mode == CFI_DEFAULT) {
1133                 cfi_mode = CFI_KCFI;
1134                 if (HAS_KERNEL_IBT && cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_IBT))
1135                         cfi_mode = CFI_FINEIBT;
1136         }
1137
1138         /*
1139          * Rewrite the callers to not use the __cfi_ stubs, such that we might
1140          * rewrite them. This disables all CFI. If this succeeds but any of the
1141          * later stages fails, we're without CFI.
1142          */
1143         ret = cfi_disable_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1144         if (ret)
1145                 goto err;
1146
1147         if (cfi_rand) {
1148                 if (builtin)
1149                         cfi_seed = get_random_u32();
1150
1151                 ret = cfi_rand_preamble(start_cfi, end_cfi);
1152                 if (ret)
1153                         goto err;
1154
1155                 ret = cfi_rand_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1156                 if (ret)
1157                         goto err;
1158         }
1159
1160         switch (cfi_mode) {
1161         case CFI_OFF:
1162                 if (builtin)
1163                         pr_info("Disabling CFI\n");
1164                 return;
1165
1166         case CFI_KCFI:
1167                 ret = cfi_enable_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1168                 if (ret)
1169                         goto err;
1170
1171                 if (builtin)
1172                         pr_info("Using kCFI\n");
1173                 return;
1174
1175         case CFI_FINEIBT:
1176                 /* place the FineIBT preamble at func()-16 */
1177                 ret = cfi_rewrite_preamble(start_cfi, end_cfi);
1178                 if (ret)
1179                         goto err;
1180
1181                 /* rewrite the callers to target func()-16 */
1182                 ret = cfi_rewrite_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1183                 if (ret)
1184                         goto err;
1185
1186                 /* now that nobody targets func()+0, remove ENDBR there */
1187                 cfi_rewrite_endbr(start_cfi, end_cfi);
1188
1189                 if (builtin)
1190                         pr_info("Using FineIBT CFI\n");
1191                 return;
1192
1193         default:
1194                 break;
1195         }
1196
1197 err:
1198         pr_err("Something went horribly wrong trying to rewrite the CFI implementation.\n");
1199 }
1200
1201 static inline void poison_hash(void *addr)
1202 {
1203         *(u32 *)addr = 0;
1204 }
1205
1206 static void poison_cfi(void *addr)
1207 {
1208         switch (cfi_mode) {
1209         case CFI_FINEIBT:
1210                 /*
1211                  * __cfi_\func:
1212                  *      osp nopl (%rax)
1213                  *      subl    $0, %r10d
1214                  *      jz      1f
1215                  *      ud2
1216                  * 1:   nop
1217                  */
1218                 poison_endbr(addr, false);
1219                 poison_hash(addr + fineibt_preamble_hash);
1220                 break;
1221
1222         case CFI_KCFI:
1223                 /*
1224                  * __cfi_\func:
1225                  *      movl    $0, %eax
1226                  *      .skip   11, 0x90
1227                  */
1228                 poison_hash(addr + 1);
1229                 break;
1230
1231         default:
1232                 break;
1233         }
1234 }
1235
1236 #else
1237
1238 static void __apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1239                             s32 *start_cfi, s32 *end_cfi, bool builtin)
1240 {
1241 }
1242
1243 #ifdef CONFIG_X86_KERNEL_IBT
1244 static void poison_cfi(void *addr) { }
1245 #endif
1246
1247 #endif
1248
1249 void apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1250                    s32 *start_cfi, s32 *end_cfi)
1251 {
1252         return __apply_fineibt(start_retpoline, end_retpoline,
1253                                start_cfi, end_cfi,
1254                                /* .builtin = */ false);
1255 }
1256
1257 #ifdef CONFIG_SMP
1258 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
1259                                   u8 *text, u8 *text_end)
1260 {
1261         const s32 *poff;
1262
1263         for (poff = start; poff < end; poff++) {
1264                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
1265
1266                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
1267                         continue;
1268                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
1269                 if (*ptr == 0x3e)
1270                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
1271         }
1272 }
1273
1274 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
1275                                     u8 *text, u8 *text_end)
1276 {
1277         const s32 *poff;
1278
1279         for (poff = start; poff < end; poff++) {
1280                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
1281
1282                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
1283                         continue;
1284                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
1285                 if (*ptr == 0xf0)
1286                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
1287         }
1288 }
1289
1290 struct smp_alt_module {
1291         /* what is this ??? */
1292         struct module   *mod;
1293         char            *name;
1294
1295         /* ptrs to lock prefixes */
1296         const s32       *locks;
1297         const s32       *locks_end;
1298
1299         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
1300         u8              *text;
1301         u8              *text_end;
1302
1303         struct list_head next;
1304 };
1305 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
1306 static bool uniproc_patched = false;    /* protected by text_mutex */
1307
1308 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
1309                                                   char *name,
1310                                                   void *locks, void *locks_end,
1311                                                   void *text,  void *text_end)
1312 {
1313         struct smp_alt_module *smp;
1314
1315         mutex_lock(&text_mutex);
1316         if (!uniproc_patched)
1317                 goto unlock;
1318
1319         if (num_possible_cpus() == 1)
1320                 /* Don't bother remembering, we'll never have to undo it. */
1321                 goto smp_unlock;
1322
1323         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
1324         if (NULL == smp)
1325                 /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
1326                 goto unlock;
1327
1328         smp->mod        = mod;
1329         smp->name       = name;
1330         smp->locks      = locks;
1331         smp->locks_end  = locks_end;
1332         smp->text       = text;
1333         smp->text_end   = text_end;
1334         DPRINTK(SMP, "locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
1335                 smp->locks, smp->locks_end,
1336                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
1337
1338         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
1339 smp_unlock:
1340         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end, text, text_end);
1341 unlock:
1342         mutex_unlock(&text_mutex);
1343 }
1344
1345 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
1346 {
1347         struct smp_alt_module *item;
1348
1349         mutex_lock(&text_mutex);
1350         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
1351                 if (mod != item->mod)
1352                         continue;
1353                 list_del(&item->next);
1354                 kfree(item);
1355                 break;
1356         }
1357         mutex_unlock(&text_mutex);
1358 }
1359
1360 void alternatives_enable_smp(void)
1361 {
1362         struct smp_alt_module *mod;
1363
1364         /* Why bother if there are no other CPUs? */
1365         BUG_ON(num_possible_cpus() == 1);
1366
1367         mutex_lock(&text_mutex);
1368
1369         if (uniproc_patched) {
1370                 pr_info("switching to SMP code\n");
1371                 BUG_ON(num_online_cpus() != 1);
1372                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
1373                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
1374                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
1375                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
1376                                               mod->text, mod->text_end);
1377                 uniproc_patched = false;
1378         }
1379         mutex_unlock(&text_mutex);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Return 1 if the address range is reserved for SMP-alternatives.
1384  * Must hold text_mutex.
1385  */
1386 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
1387 {
1388         struct smp_alt_module *mod;
1389         const s32 *poff;
1390         u8 *text_start = start;
1391         u8 *text_end = end;
1392
1393         lockdep_assert_held(&text_mutex);
1394
1395         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
1396                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
1397                         continue;
1398                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
1399                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
1400
1401                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
1402                                 return 1;
1403                 }
1404         }
1405
1406         return 0;
1407 }
1408 #endif /* CONFIG_SMP */
1409
1410 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
1411
1412 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
1413 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
1414 {
1415         while (len > 0) {
1416                 unsigned int noplen = len;
1417                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
1418                         noplen = ASM_NOP_MAX;
1419                 memcpy(insns, x86_nops[noplen], noplen);
1420                 insns += noplen;
1421                 len -= noplen;
1422         }
1423 }
1424
1425 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
1426                                      struct paravirt_patch_site *end)
1427 {
1428         struct paravirt_patch_site *p;
1429         char insn_buff[MAX_PATCH_LEN];
1430
1431         for (p = start; p < end; p++) {
1432                 unsigned int used;
1433
1434                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
1435                 /* prep the buffer with the original instructions */
1436                 memcpy(insn_buff, p->instr, p->len);
1437                 used = paravirt_patch(p->type, insn_buff, (unsigned long)p->instr, p->len);
1438
1439                 BUG_ON(used > p->len);
1440
1441                 /* Pad the rest with nops */
1442                 add_nops(insn_buff + used, p->len - used);
1443                 text_poke_early(p->instr, insn_buff, p->len);
1444         }
1445 }
1446 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
1447         __stop_parainstructions[];
1448 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
1449
1450 /*
1451  * Self-test for the INT3 based CALL emulation code.
1452  *
1453  * This exercises int3_emulate_call() to make sure INT3 pt_regs are set up
1454  * properly and that there is a stack gap between the INT3 frame and the
1455  * previous context. Without this gap doing a virtual PUSH on the interrupted
1456  * stack would corrupt the INT3 IRET frame.
1457  *
1458  * See entry_{32,64}.S for more details.
1459  */
1460
1461 /*
1462  * We define the int3_magic() function in assembly to control the calling
1463  * convention such that we can 'call' it from assembly.
1464  */
1465
1466 extern void int3_magic(unsigned int *ptr); /* defined in asm */
1467
1468 asm (
1469 "       .pushsection    .init.text, \"ax\", @progbits\n"
1470 "       .type           int3_magic, @function\n"
1471 "int3_magic:\n"
1472         ANNOTATE_NOENDBR
1473 "       movl    $1, (%" _ASM_ARG1 ")\n"
1474         ASM_RET
1475 "       .size           int3_magic, .-int3_magic\n"
1476 "       .popsection\n"
1477 );
1478
1479 extern void int3_selftest_ip(void); /* defined in asm below */
1480
1481 static int __init
1482 int3_exception_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
1483 {
1484         unsigned long selftest = (unsigned long)&int3_selftest_ip;
1485         struct die_args *args = data;
1486         struct pt_regs *regs = args->regs;
1487
1488         OPTIMIZER_HIDE_VAR(selftest);
1489
1490         if (!regs || user_mode(regs))
1491                 return NOTIFY_DONE;
1492
1493         if (val != DIE_INT3)
1494                 return NOTIFY_DONE;
1495
1496         if (regs->ip - INT3_INSN_SIZE != selftest)
1497                 return NOTIFY_DONE;
1498
1499         int3_emulate_call(regs, (unsigned long)&int3_magic);
1500         return NOTIFY_STOP;
1501 }
1502
1503 /* Must be noinline to ensure uniqueness of int3_selftest_ip. */
1504 static noinline void __init int3_selftest(void)
1505 {
1506         static __initdata struct notifier_block int3_exception_nb = {
1507                 .notifier_call  = int3_exception_notify,
1508                 .priority       = INT_MAX-1, /* last */
1509         };
1510         unsigned int val = 0;
1511
1512         BUG_ON(register_die_notifier(&int3_exception_nb));
1513
1514         /*
1515          * Basically: int3_magic(&val); but really complicated :-)
1516          *
1517          * INT3 padded with NOP to CALL_INSN_SIZE. The int3_exception_nb
1518          * notifier above will emulate CALL for us.
1519          */
1520         asm volatile ("int3_selftest_ip:\n\t"
1521                       ANNOTATE_NOENDBR
1522                       "    int3; nop; nop; nop; nop\n\t"
1523                       : ASM_CALL_CONSTRAINT
1524                       : __ASM_SEL_RAW(a, D) (&val)
1525                       : "memory");
1526
1527         BUG_ON(val != 1);
1528
1529         unregister_die_notifier(&int3_exception_nb);
1530 }
1531
1532 static __initdata int __alt_reloc_selftest_addr;
1533
1534 __visible noinline void __init __alt_reloc_selftest(void *arg)
1535 {
1536         WARN_ON(arg != &__alt_reloc_selftest_addr);
1537 }
1538
1539 static noinline void __init alt_reloc_selftest(void)
1540 {
1541         /*
1542          * Tests apply_relocation().
1543          *
1544          * This has a relative immediate (CALL) in a place other than the first
1545          * instruction and additionally on x86_64 we get a RIP-relative LEA:
1546          *
1547          *   lea    0x0(%rip),%rdi  # 5d0: R_X86_64_PC32    .init.data+0x5566c
1548          *   call   +0              # 5d5: R_X86_64_PLT32   __alt_reloc_selftest-0x4
1549          *
1550          * Getting this wrong will either crash and burn or tickle the WARN
1551          * above.
1552          */
1553         asm_inline volatile (
1554                 ALTERNATIVE("", "lea %[mem], %%" _ASM_ARG1 "; call __alt_reloc_selftest;", X86_FEATURE_ALWAYS)
1555                 : /* output */
1556                 : [mem] "m" (__alt_reloc_selftest_addr)
1557                 : _ASM_ARG1
1558         );
1559 }
1560
1561 void __init alternative_instructions(void)
1562 {
1563         int3_selftest();
1564
1565         /*
1566          * The patching is not fully atomic, so try to avoid local
1567          * interruptions that might execute the to be patched code.
1568          * Other CPUs are not running.
1569          */
1570         stop_nmi();
1571
1572         /*
1573          * Don't stop machine check exceptions while patching.
1574          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
1575          * case we must do something about the corruption.
1576          * Ignoring it is worse than an unlikely patching race.
1577          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
1578          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
1579          * expect a machine check to cause undue problems during to code
1580          * patching.
1581          */
1582
1583         /*
1584          * Paravirt patching and alternative patching can be combined to
1585          * replace a function call with a short direct code sequence (e.g.
1586          * by setting a constant return value instead of doing that in an
1587          * external function).
1588          * In order to make this work the following sequence is required:
1589          * 1. set (artificial) features depending on used paravirt
1590          *    functions which can later influence alternative patching
1591          * 2. apply paravirt patching (generally replacing an indirect
1592          *    function call with a direct one)
1593          * 3. apply alternative patching (e.g. replacing a direct function
1594          *    call with a custom code sequence)
1595          * Doing paravirt patching after alternative patching would clobber
1596          * the optimization of the custom code with a function call again.
1597          */
1598         paravirt_set_cap();
1599
1600         /*
1601          * First patch paravirt functions, such that we overwrite the indirect
1602          * call with the direct call.
1603          */
1604         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
1605
1606         __apply_fineibt(__retpoline_sites, __retpoline_sites_end,
1607                         __cfi_sites, __cfi_sites_end, true);
1608
1609         /*
1610          * Rewrite the retpolines, must be done before alternatives since
1611          * those can rewrite the retpoline thunks.
1612          */
1613         apply_retpolines(__retpoline_sites, __retpoline_sites_end);
1614         apply_returns(__return_sites, __return_sites_end);
1615
1616         /*
1617          * Then patch alternatives, such that those paravirt calls that are in
1618          * alternatives can be overwritten by their immediate fragments.
1619          */
1620         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
1621
1622         /*
1623          * Now all calls are established. Apply the call thunks if
1624          * required.
1625          */
1626         callthunks_patch_builtin_calls();
1627
1628         /*
1629          * Seal all functions that do not have their address taken.
1630          */
1631         apply_seal_endbr(__ibt_endbr_seal, __ibt_endbr_seal_end);
1632
1633 #ifdef CONFIG_SMP
1634         /* Patch to UP if other cpus not imminent. */
1635         if (!noreplace_smp && (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)) {
1636                 uniproc_patched = true;
1637                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
1638                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
1639                                             _text, _etext);
1640         }
1641
1642         if (!uniproc_patched || num_possible_cpus() == 1) {
1643                 free_init_pages("SMP alternatives",
1644                                 (unsigned long)__smp_locks,
1645                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
1646         }
1647 #endif
1648
1649         restart_nmi();
1650         alternatives_patched = 1;
1651
1652         alt_reloc_selftest();
1653 }
1654
1655 /**
1656  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
1657  * @addr: address to modify
1658  * @opcode: source of the copy
1659  * @len: length to copy
1660  *
1661  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
1662  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
1663  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
1664  * instructions. And on the local CPU you need to be protected against NMI or
1665  * MCE handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
1666  */
1667 void __init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
1668                                       size_t len)
1669 {
1670         unsigned long flags;
1671
1672         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NX) &&
1673             is_module_text_address((unsigned long)addr)) {
1674                 /*
1675                  * Modules text is marked initially as non-executable, so the
1676                  * code cannot be running and speculative code-fetches are
1677                  * prevented. Just change the code.
1678                  */
1679                 memcpy(addr, opcode, len);
1680         } else {
1681                 local_irq_save(flags);
1682                 memcpy(addr, opcode, len);
1683                 local_irq_restore(flags);
1684                 sync_core();
1685
1686                 /*
1687                  * Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
1688                  * that causes hangs on some VIA CPUs.
1689                  */
1690         }
1691 }
1692
1693 typedef struct {
1694         struct mm_struct *mm;
1695 } temp_mm_state_t;
1696
1697 /*
1698  * Using a temporary mm allows to set temporary mappings that are not accessible
1699  * by other CPUs. Such mappings are needed to perform sensitive memory writes
1700  * that override the kernel memory protections (e.g., W^X), without exposing the
1701  * temporary page-table mappings that are required for these write operations to
1702  * other CPUs. Using a temporary mm also allows to avoid TLB shootdowns when the
1703  * mapping is torn down.
1704  *
1705  * Context: The temporary mm needs to be used exclusively by a single core. To
1706  *          harden security IRQs must be disabled while the temporary mm is
1707  *          loaded, thereby preventing interrupt handler bugs from overriding
1708  *          the kernel memory protection.
1709  */
1710 static inline temp_mm_state_t use_temporary_mm(struct mm_struct *mm)
1711 {
1712         temp_mm_state_t temp_state;
1713
1714         lockdep_assert_irqs_disabled();
1715
1716         /*
1717          * Make sure not to be in TLB lazy mode, as otherwise we'll end up
1718          * with a stale address space WITHOUT being in lazy mode after
1719          * restoring the previous mm.
1720          */
1721         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate_shared.is_lazy))
1722                 leave_mm(smp_processor_id());
1723
1724         temp_state.mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
1725         switch_mm_irqs_off(NULL, mm, current);
1726
1727         /*
1728          * If breakpoints are enabled, disable them while the temporary mm is
1729          * used. Userspace might set up watchpoints on addresses that are used
1730          * in the temporary mm, which would lead to wrong signals being sent or
1731          * crashes.
1732          *
1733          * Note that breakpoints are not disabled selectively, which also causes
1734          * kernel breakpoints (e.g., perf's) to be disabled. This might be
1735          * undesirable, but still seems reasonable as the code that runs in the
1736          * temporary mm should be short.
1737          */
1738         if (hw_breakpoint_active())
1739                 hw_breakpoint_disable();
1740
1741         return temp_state;
1742 }
1743
1744 static inline void unuse_temporary_mm(temp_mm_state_t prev_state)
1745 {
1746         lockdep_assert_irqs_disabled();
1747         switch_mm_irqs_off(NULL, prev_state.mm, current);
1748
1749         /*
1750          * Restore the breakpoints if they were disabled before the temporary mm
1751          * was loaded.
1752          */
1753         if (hw_breakpoint_active())
1754                 hw_breakpoint_restore();
1755 }
1756
1757 __ro_after_init struct mm_struct *poking_mm;
1758 __ro_after_init unsigned long poking_addr;
1759
1760 static void text_poke_memcpy(void *dst, const void *src, size_t len)
1761 {
1762         memcpy(dst, src, len);
1763 }
1764
1765 static void text_poke_memset(void *dst, const void *src, size_t len)
1766 {
1767         int c = *(const int *)src;
1768
1769         memset(dst, c, len);
1770 }
1771
1772 typedef void text_poke_f(void *dst, const void *src, size_t len);
1773
1774 static void *__text_poke(text_poke_f func, void *addr, const void *src, size_t len)
1775 {
1776         bool cross_page_boundary = offset_in_page(addr) + len > PAGE_SIZE;
1777         struct page *pages[2] = {NULL};
1778         temp_mm_state_t prev;
1779         unsigned long flags;
1780         pte_t pte, *ptep;
1781         spinlock_t *ptl;
1782         pgprot_t pgprot;
1783
1784         /*
1785          * While boot memory allocator is running we cannot use struct pages as
1786          * they are not yet initialized. There is no way to recover.
1787          */
1788         BUG_ON(!after_bootmem);
1789
1790         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
1791                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
1792                 if (cross_page_boundary)
1793                         pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
1794         } else {
1795                 pages[0] = virt_to_page(addr);
1796                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
1797                 if (cross_page_boundary)
1798                         pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
1799         }
1800         /*
1801          * If something went wrong, crash and burn since recovery paths are not
1802          * implemented.
1803          */
1804         BUG_ON(!pages[0] || (cross_page_boundary && !pages[1]));
1805
1806         /*
1807          * Map the page without the global bit, as TLB flushing is done with
1808          * flush_tlb_mm_range(), which is intended for non-global PTEs.
1809          */
1810         pgprot = __pgprot(pgprot_val(PAGE_KERNEL) & ~_PAGE_GLOBAL);
1811
1812         /*
1813          * The lock is not really needed, but this allows to avoid open-coding.
1814          */
1815         ptep = get_locked_pte(poking_mm, poking_addr, &ptl);
1816
1817         /*
1818          * This must not fail; preallocated in poking_init().
1819          */
1820         VM_BUG_ON(!ptep);
1821
1822         local_irq_save(flags);
1823
1824         pte = mk_pte(pages[0], pgprot);
1825         set_pte_at(poking_mm, poking_addr, ptep, pte);
1826
1827         if (cross_page_boundary) {
1828                 pte = mk_pte(pages[1], pgprot);
1829                 set_pte_at(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1, pte);
1830         }
1831
1832         /*
1833          * Loading the temporary mm behaves as a compiler barrier, which
1834          * guarantees that the PTE will be set at the time memcpy() is done.
1835          */
1836         prev = use_temporary_mm(poking_mm);
1837
1838         kasan_disable_current();
1839         func((u8 *)poking_addr + offset_in_page(addr), src, len);
1840         kasan_enable_current();
1841
1842         /*
1843          * Ensure that the PTE is only cleared after the instructions of memcpy
1844          * were issued by using a compiler barrier.
1845          */
1846         barrier();
1847
1848         pte_clear(poking_mm, poking_addr, ptep);
1849         if (cross_page_boundary)
1850                 pte_clear(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1);
1851
1852         /*
1853          * Loading the previous page-table hierarchy requires a serializing
1854          * instruction that already allows the core to see the updated version.
1855          * Xen-PV is assumed to serialize execution in a similar manner.
1856          */
1857         unuse_temporary_mm(prev);
1858
1859         /*
1860          * Flushing the TLB might involve IPIs, which would require enabled
1861          * IRQs, but not if the mm is not used, as it is in this point.
1862          */
1863         flush_tlb_mm_range(poking_mm, poking_addr, poking_addr +
1864                            (cross_page_boundary ? 2 : 1) * PAGE_SIZE,
1865                            PAGE_SHIFT, false);
1866
1867         if (func == text_poke_memcpy) {
1868                 /*
1869                  * If the text does not match what we just wrote then something is
1870                  * fundamentally screwy; there's nothing we can really do about that.
1871                  */
1872                 BUG_ON(memcmp(addr, src, len));
1873         }
1874
1875         local_irq_restore(flags);
1876         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1877         return addr;
1878 }
1879
1880 /**
1881  * text_poke - Update instructions on a live kernel
1882  * @addr: address to modify
1883  * @opcode: source of the copy
1884  * @len: length to copy
1885  *
1886  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
1887  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
1888  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
1889  * page.
1890  *
1891  * Note that the caller must ensure that if the modified code is part of a
1892  * module, the module would not be removed during poking. This can be achieved
1893  * by registering a module notifier, and ordering module removal and patching
1894  * trough a mutex.
1895  */
1896 void *text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1897 {
1898         lockdep_assert_held(&text_mutex);
1899
1900         return __text_poke(text_poke_memcpy, addr, opcode, len);
1901 }
1902
1903 /**
1904  * text_poke_kgdb - Update instructions on a live kernel by kgdb
1905  * @addr: address to modify
1906  * @opcode: source of the copy
1907  * @len: length to copy
1908  *
1909  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
1910  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
1911  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
1912  * page.
1913  *
1914  * Context: should only be used by kgdb, which ensures no other core is running,
1915  *          despite the fact it does not hold the text_mutex.
1916  */
1917 void *text_poke_kgdb(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1918 {
1919         return __text_poke(text_poke_memcpy, addr, opcode, len);
1920 }
1921
1922 void *text_poke_copy_locked(void *addr, const void *opcode, size_t len,
1923                             bool core_ok)
1924 {
1925         unsigned long start = (unsigned long)addr;
1926         size_t patched = 0;
1927
1928         if (WARN_ON_ONCE(!core_ok && core_kernel_text(start)))
1929                 return NULL;
1930
1931         while (patched < len) {
1932                 unsigned long ptr = start + patched;
1933                 size_t s;
1934
1935                 s = min_t(size_t, PAGE_SIZE * 2 - offset_in_page(ptr), len - patched);
1936
1937                 __text_poke(text_poke_memcpy, (void *)ptr, opcode + patched, s);
1938                 patched += s;
1939         }
1940         return addr;
1941 }
1942
1943 /**
1944  * text_poke_copy - Copy instructions into (an unused part of) RX memory
1945  * @addr: address to modify
1946  * @opcode: source of the copy
1947  * @len: length to copy, could be more than 2x PAGE_SIZE
1948  *
1949  * Not safe against concurrent execution; useful for JITs to dump
1950  * new code blocks into unused regions of RX memory. Can be used in
1951  * conjunction with synchronize_rcu_tasks() to wait for existing
1952  * execution to quiesce after having made sure no existing functions
1953  * pointers are live.
1954  */
1955 void *text_poke_copy(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1956 {
1957         mutex_lock(&text_mutex);
1958         addr = text_poke_copy_locked(addr, opcode, len, false);
1959         mutex_unlock(&text_mutex);
1960         return addr;
1961 }
1962
1963 /**
1964  * text_poke_set - memset into (an unused part of) RX memory
1965  * @addr: address to modify
1966  * @c: the byte to fill the area with
1967  * @len: length to copy, could be more than 2x PAGE_SIZE
1968  *
1969  * This is useful to overwrite unused regions of RX memory with illegal
1970  * instructions.
1971  */
1972 void *text_poke_set(void *addr, int c, size_t len)
1973 {
1974         unsigned long start = (unsigned long)addr;
1975         size_t patched = 0;
1976
1977         if (WARN_ON_ONCE(core_kernel_text(start)))
1978                 return NULL;
1979
1980         mutex_lock(&text_mutex);
1981         while (patched < len) {
1982                 unsigned long ptr = start + patched;
1983                 size_t s;
1984
1985                 s = min_t(size_t, PAGE_SIZE * 2 - offset_in_page(ptr), len - patched);
1986
1987                 __text_poke(text_poke_memset, (void *)ptr, (void *)&c, s);
1988                 patched += s;
1989         }
1990         mutex_unlock(&text_mutex);
1991         return addr;
1992 }
1993
1994 static void do_sync_core(void *info)
1995 {
1996         sync_core();
1997 }
1998
1999 void text_poke_sync(void)
2000 {
2001         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
2002 }
2003
2004 /*
2005  * NOTE: crazy scheme to allow patching Jcc.d32 but not increase the size of
2006  * this thing. When len == 6 everything is prefixed with 0x0f and we map
2007  * opcode to Jcc.d8, using len to distinguish.
2008  */
2009 struct text_poke_loc {
2010         /* addr := _stext + rel_addr */
2011         s32 rel_addr;
2012         s32 disp;
2013         u8 len;
2014         u8 opcode;
2015         const u8 text[POKE_MAX_OPCODE_SIZE];
2016         /* see text_poke_bp_batch() */
2017         u8 old;
2018 };
2019
2020 struct bp_patching_desc {
2021         struct text_poke_loc *vec;
2022         int nr_entries;
2023         atomic_t refs;
2024 };
2025
2026 static struct bp_patching_desc bp_desc;
2027
2028 static __always_inline
2029 struct bp_patching_desc *try_get_desc(void)
2030 {
2031         struct bp_patching_desc *desc = &bp_desc;
2032
2033         if (!raw_atomic_inc_not_zero(&desc->refs))
2034                 return NULL;
2035
2036         return desc;
2037 }
2038
2039 static __always_inline void put_desc(void)
2040 {
2041         struct bp_patching_desc *desc = &bp_desc;
2042
2043         smp_mb__before_atomic();
2044         raw_atomic_dec(&desc->refs);
2045 }
2046
2047 static __always_inline void *text_poke_addr(struct text_poke_loc *tp)
2048 {
2049         return _stext + tp->rel_addr;
2050 }
2051
2052 static __always_inline int patch_cmp(const void *key, const void *elt)
2053 {
2054         struct text_poke_loc *tp = (struct text_poke_loc *) elt;
2055
2056         if (key < text_poke_addr(tp))
2057                 return -1;
2058         if (key > text_poke_addr(tp))
2059                 return 1;
2060         return 0;
2061 }
2062
2063 noinstr int poke_int3_handler(struct pt_regs *regs)
2064 {
2065         struct bp_patching_desc *desc;
2066         struct text_poke_loc *tp;
2067         int ret = 0;
2068         void *ip;
2069
2070         if (user_mode(regs))
2071                 return 0;
2072
2073         /*
2074          * Having observed our INT3 instruction, we now must observe
2075          * bp_desc with non-zero refcount:
2076          *
2077          *      bp_desc.refs = 1                INT3
2078          *      WMB                             RMB
2079          *      write INT3                      if (bp_desc.refs != 0)
2080          */
2081         smp_rmb();
2082
2083         desc = try_get_desc();
2084         if (!desc)
2085                 return 0;
2086
2087         /*
2088          * Discount the INT3. See text_poke_bp_batch().
2089          */
2090         ip = (void *) regs->ip - INT3_INSN_SIZE;
2091
2092         /*
2093          * Skip the binary search if there is a single member in the vector.
2094          */
2095         if (unlikely(desc->nr_entries > 1)) {
2096                 tp = __inline_bsearch(ip, desc->vec, desc->nr_entries,
2097                                       sizeof(struct text_poke_loc),
2098                                       patch_cmp);
2099                 if (!tp)
2100                         goto out_put;
2101         } else {
2102                 tp = desc->vec;
2103                 if (text_poke_addr(tp) != ip)
2104                         goto out_put;
2105         }
2106
2107         ip += tp->len;
2108
2109         switch (tp->opcode) {
2110         case INT3_INSN_OPCODE:
2111                 /*
2112                  * Someone poked an explicit INT3, they'll want to handle it,
2113                  * do not consume.
2114                  */
2115                 goto out_put;
2116
2117         case RET_INSN_OPCODE:
2118                 int3_emulate_ret(regs);
2119                 break;
2120
2121         case CALL_INSN_OPCODE:
2122                 int3_emulate_call(regs, (long)ip + tp->disp);
2123                 break;
2124
2125         case JMP32_INSN_OPCODE:
2126         case JMP8_INSN_OPCODE:
2127                 int3_emulate_jmp(regs, (long)ip + tp->disp);
2128                 break;
2129
2130         case 0x70 ... 0x7f: /* Jcc */
2131                 int3_emulate_jcc(regs, tp->opcode & 0xf, (long)ip, tp->disp);
2132                 break;
2133
2134         default:
2135                 BUG();
2136         }
2137
2138         ret = 1;
2139
2140 out_put:
2141         put_desc();
2142         return ret;
2143 }
2144
2145 #define TP_VEC_MAX (PAGE_SIZE / sizeof(struct text_poke_loc))
2146 static struct text_poke_loc tp_vec[TP_VEC_MAX];
2147 static int tp_vec_nr;
2148
2149 /**
2150  * text_poke_bp_batch() -- update instructions on live kernel on SMP
2151  * @tp:                 vector of instructions to patch
2152  * @nr_entries:         number of entries in the vector
2153  *
2154  * Modify multi-byte instruction by using int3 breakpoint on SMP.
2155  * We completely avoid stop_machine() here, and achieve the
2156  * synchronization using int3 breakpoint.
2157  *
2158  * The way it is done:
2159  *      - For each entry in the vector:
2160  *              - add a int3 trap to the address that will be patched
2161  *      - sync cores
2162  *      - For each entry in the vector:
2163  *              - update all but the first byte of the patched range
2164  *      - sync cores
2165  *      - For each entry in the vector:
2166  *              - replace the first byte (int3) by the first byte of
2167  *                replacing opcode
2168  *      - sync cores
2169  */
2170 static void text_poke_bp_batch(struct text_poke_loc *tp, unsigned int nr_entries)
2171 {
2172         unsigned char int3 = INT3_INSN_OPCODE;
2173         unsigned int i;
2174         int do_sync;
2175
2176         lockdep_assert_held(&text_mutex);
2177
2178         bp_desc.vec = tp;
2179         bp_desc.nr_entries = nr_entries;
2180
2181         /*
2182          * Corresponds to the implicit memory barrier in try_get_desc() to
2183          * ensure reading a non-zero refcount provides up to date bp_desc data.
2184          */
2185         atomic_set_release(&bp_desc.refs, 1);
2186
2187         /*
2188          * Function tracing can enable thousands of places that need to be
2189          * updated. This can take quite some time, and with full kernel debugging
2190          * enabled, this could cause the softlockup watchdog to trigger.
2191          * This function gets called every 256 entries added to be patched.
2192          * Call cond_resched() here to make sure that other tasks can get scheduled
2193          * while processing all the functions being patched.
2194          */
2195         cond_resched();
2196
2197         /*
2198          * Corresponding read barrier in int3 notifier for making sure the
2199          * nr_entries and handler are correctly ordered wrt. patching.
2200          */
2201         smp_wmb();
2202
2203         /*
2204          * First step: add a int3 trap to the address that will be patched.
2205          */
2206         for (i = 0; i < nr_entries; i++) {
2207                 tp[i].old = *(u8 *)text_poke_addr(&tp[i]);
2208                 text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), &int3, INT3_INSN_SIZE);
2209         }
2210
2211         text_poke_sync();
2212
2213         /*
2214          * Second step: update all but the first byte of the patched range.
2215          */
2216         for (do_sync = 0, i = 0; i < nr_entries; i++) {
2217                 u8 old[POKE_MAX_OPCODE_SIZE+1] = { tp[i].old, };
2218                 u8 _new[POKE_MAX_OPCODE_SIZE+1];
2219                 const u8 *new = tp[i].text;
2220                 int len = tp[i].len;
2221
2222                 if (len - INT3_INSN_SIZE > 0) {
2223                         memcpy(old + INT3_INSN_SIZE,
2224                                text_poke_addr(&tp[i]) + INT3_INSN_SIZE,
2225                                len - INT3_INSN_SIZE);
2226
2227                         if (len == 6) {
2228                                 _new[0] = 0x0f;
2229                                 memcpy(_new + 1, new, 5);
2230                                 new = _new;
2231                         }
2232
2233                         text_poke(text_poke_addr(&tp[i]) + INT3_INSN_SIZE,
2234                                   new + INT3_INSN_SIZE,
2235                                   len - INT3_INSN_SIZE);
2236
2237                         do_sync++;
2238                 }
2239
2240                 /*
2241                  * Emit a perf event to record the text poke, primarily to
2242                  * support Intel PT decoding which must walk the executable code
2243                  * to reconstruct the trace. The flow up to here is:
2244                  *   - write INT3 byte
2245                  *   - IPI-SYNC
2246                  *   - write instruction tail
2247                  * At this point the actual control flow will be through the
2248                  * INT3 and handler and not hit the old or new instruction.
2249                  * Intel PT outputs FUP/TIP packets for the INT3, so the flow
2250                  * can still be decoded. Subsequently:
2251                  *   - emit RECORD_TEXT_POKE with the new instruction
2252                  *   - IPI-SYNC
2253                  *   - write first byte
2254                  *   - IPI-SYNC
2255                  * So before the text poke event timestamp, the decoder will see
2256                  * either the old instruction flow or FUP/TIP of INT3. After the
2257                  * text poke event timestamp, the decoder will see either the
2258                  * new instruction flow or FUP/TIP of INT3. Thus decoders can
2259                  * use the timestamp as the point at which to modify the
2260                  * executable code.
2261                  * The old instruction is recorded so that the event can be
2262                  * processed forwards or backwards.
2263                  */
2264                 perf_event_text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), old, len, new, len);
2265         }
2266
2267         if (do_sync) {
2268                 /*
2269                  * According to Intel, this core syncing is very likely
2270                  * not necessary and we'd be safe even without it. But
2271                  * better safe than sorry (plus there's not only Intel).
2272                  */
2273                 text_poke_sync();
2274         }
2275
2276         /*
2277          * Third step: replace the first byte (int3) by the first byte of
2278          * replacing opcode.
2279          */
2280         for (do_sync = 0, i = 0; i < nr_entries; i++) {
2281                 u8 byte = tp[i].text[0];
2282
2283                 if (tp[i].len == 6)
2284                         byte = 0x0f;
2285
2286                 if (byte == INT3_INSN_OPCODE)
2287                         continue;
2288
2289                 text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), &byte, INT3_INSN_SIZE);
2290                 do_sync++;
2291         }
2292
2293         if (do_sync)
2294                 text_poke_sync();
2295
2296         /*
2297          * Remove and wait for refs to be zero.
2298          */
2299         if (!atomic_dec_and_test(&bp_desc.refs))
2300                 atomic_cond_read_acquire(&bp_desc.refs, !VAL);
2301 }
2302
2303 static void text_poke_loc_init(struct text_poke_loc *tp, void *addr,
2304                                const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2305 {
2306         struct insn insn;
2307         int ret, i = 0;
2308
2309         if (len == 6)
2310                 i = 1;
2311         memcpy((void *)tp->text, opcode+i, len-i);
2312         if (!emulate)
2313                 emulate = opcode;
2314
2315         ret = insn_decode_kernel(&insn, emulate);
2316         BUG_ON(ret < 0);
2317
2318         tp->rel_addr = addr - (void *)_stext;
2319         tp->len = len;
2320         tp->opcode = insn.opcode.bytes[0];
2321
2322         if (is_jcc32(&insn)) {
2323                 /*
2324                  * Map Jcc.d32 onto Jcc.d8 and use len to distinguish.
2325                  */
2326                 tp->opcode = insn.opcode.bytes[1] - 0x10;
2327         }
2328
2329         switch (tp->opcode) {
2330         case RET_INSN_OPCODE:
2331         case JMP32_INSN_OPCODE:
2332         case JMP8_INSN_OPCODE:
2333                 /*
2334                  * Control flow instructions without implied execution of the
2335                  * next instruction can be padded with INT3.
2336                  */
2337                 for (i = insn.length; i < len; i++)
2338                         BUG_ON(tp->text[i] != INT3_INSN_OPCODE);
2339                 break;
2340
2341         default:
2342                 BUG_ON(len != insn.length);
2343         }
2344
2345         switch (tp->opcode) {
2346         case INT3_INSN_OPCODE:
2347         case RET_INSN_OPCODE:
2348                 break;
2349
2350         case CALL_INSN_OPCODE:
2351         case JMP32_INSN_OPCODE:
2352         case JMP8_INSN_OPCODE:
2353         case 0x70 ... 0x7f: /* Jcc */
2354                 tp->disp = insn.immediate.value;
2355                 break;
2356
2357         default: /* assume NOP */
2358                 switch (len) {
2359                 case 2: /* NOP2 -- emulate as JMP8+0 */
2360                         BUG_ON(memcmp(emulate, x86_nops[len], len));
2361                         tp->opcode = JMP8_INSN_OPCODE;
2362                         tp->disp = 0;
2363                         break;
2364
2365                 case 5: /* NOP5 -- emulate as JMP32+0 */
2366                         BUG_ON(memcmp(emulate, x86_nops[len], len));
2367                         tp->opcode = JMP32_INSN_OPCODE;
2368                         tp->disp = 0;
2369                         break;
2370
2371                 default: /* unknown instruction */
2372                         BUG();
2373                 }
2374                 break;
2375         }
2376 }
2377
2378 /*
2379  * We hard rely on the tp_vec being ordered; ensure this is so by flushing
2380  * early if needed.
2381  */
2382 static bool tp_order_fail(void *addr)
2383 {
2384         struct text_poke_loc *tp;
2385
2386         if (!tp_vec_nr)
2387                 return false;
2388
2389         if (!addr) /* force */
2390                 return true;
2391
2392         tp = &tp_vec[tp_vec_nr - 1];
2393         if ((unsigned long)text_poke_addr(tp) > (unsigned long)addr)
2394                 return true;
2395
2396         return false;
2397 }
2398
2399 static void text_poke_flush(void *addr)
2400 {
2401         if (tp_vec_nr == TP_VEC_MAX || tp_order_fail(addr)) {
2402                 text_poke_bp_batch(tp_vec, tp_vec_nr);
2403                 tp_vec_nr = 0;
2404         }
2405 }
2406
2407 void text_poke_finish(void)
2408 {
2409         text_poke_flush(NULL);
2410 }
2411
2412 void __ref text_poke_queue(void *addr, const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2413 {
2414         struct text_poke_loc *tp;
2415
2416         text_poke_flush(addr);
2417
2418         tp = &tp_vec[tp_vec_nr++];
2419         text_poke_loc_init(tp, addr, opcode, len, emulate);
2420 }
2421
2422 /**
2423  * text_poke_bp() -- update instructions on live kernel on SMP
2424  * @addr:       address to patch
2425  * @opcode:     opcode of new instruction
2426  * @len:        length to copy
2427  * @emulate:    instruction to be emulated
2428  *
2429  * Update a single instruction with the vector in the stack, avoiding
2430  * dynamically allocated memory. This function should be used when it is
2431  * not possible to allocate memory.
2432  */
2433 void __ref text_poke_bp(void *addr, const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2434 {
2435         struct text_poke_loc tp;
2436
2437         text_poke_loc_init(&tp, addr, opcode, len, emulate);
2438         text_poke_bp_batch(&tp, 1);
2439 }