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         /*
 408          * In the case CONFIG_X86_5LEVEL=y, KASAN_SHADOW_START is defined using
 409          * cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_LA57) and is therefore patched here.
 410          * During the process, KASAN becomes confused seeing partial LA57
 411          * conversion and triggers a false-positive out-of-bound report.
 412          *
 413          * Disable KASAN until the patching is complete.
 414          */
 415         kasan_disable_current();
 416
 417         /*
 418          * The scan order should be from start to end. A later scanned
 419          * alternative code can overwrite previously scanned alternative code.
 420          * Some kernel functions (e.g. memcpy, memset, etc) use this order to
 421          * patch code.
 422          *
 423          * So be careful if you want to change the scan order to any other
 424          * order.
 425          */
 426         for (a = start; a < end; a++) {
 427                 int insn_buff_sz = 0;
 428
 429                 instr = (u8 *)&a->instr_offset + a->instr_offset;
 430                 replacement = (u8 *)&a->repl_offset + a->repl_offset;
 431                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insn_buff));
 432                 BUG_ON(a->cpuid >= (NCAPINTS + NBUGINTS) * 32);
 433
 434                 /*
 435                  * Patch if either:
 436                  * - feature is present
 437                  * - feature not present but ALT_FLAG_NOT is set to mean,
 438                  *   patch if feature is *NOT* present.
 439                  */
 440                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid) == !(a->flags & ALT_FLAG_NOT)) {
 441                         optimize_nops(instr, a->instrlen);
 442                         continue;
 443                 }
 444
 445                 DPRINTK(ALT, "feat: %s%d*32+%d, old: (%pS (%px) len: %d), repl: (%px, len: %d)",
 446                         (a->flags & ALT_FLAG_NOT) ? "!" : "",
 447                         a->cpuid >> 5,
 448                         a->cpuid & 0x1f,
 449                         instr, instr, a->instrlen,
 450                         replacement, a->replacementlen);
 451
 452                 memcpy(insn_buff, replacement, a->replacementlen);
 453                 insn_buff_sz = a->replacementlen;
 454
 455                 for (; insn_buff_sz < a->instrlen; insn_buff_sz++)
 456                         insn_buff[insn_buff_sz] = 0x90;
 457
 458                 apply_relocation(insn_buff, a->instrlen, instr, replacement, a->replacementlen);
 459
 460                 DUMP_BYTES(ALT, instr, a->instrlen, "%px:   old_insn: ", instr);
 461                 DUMP_BYTES(ALT, replacement, a->replacementlen, "%px:   rpl_insn: ", replacement);
 462                 DUMP_BYTES(ALT, insn_buff, insn_buff_sz, "%px: final_insn: ", instr);
 463
 464                 text_poke_early(instr, insn_buff, insn_buff_sz);
 465         }
 466
 467         kasan_enable_current();
 468 }
 469
 470 static inline bool is_jcc32(struct insn *insn)
 471 {
 472         /* Jcc.d32 second opcode byte is in the range: 0x80-0x8f */
 473         return insn->opcode.bytes[0] == 0x0f && (insn->opcode.bytes[1] & 0xf0) == 0x80;
 474 }
 475
 476 #if defined(CONFIG_RETPOLINE) && defined(CONFIG_OBJTOOL)
 477
 478 /*
 479  * CALL/JMP *%\reg
 480  */
 481 static int emit_indirect(int op, int reg, u8 *bytes)
 482 {
 483         int i = 0;
 484         u8 modrm;
 485
 486         switch (op) {
 487         case CALL_INSN_OPCODE:
 488                 modrm = 0x10; /* Reg = 2; CALL r/m */
 489                 break;
 490
 491         case JMP32_INSN_OPCODE:
 492                 modrm = 0x20; /* Reg = 4; JMP r/m */
 493                 break;
 494
 495         default:
 496                 WARN_ON_ONCE(1);
 497                 return -1;
 498         }
 499
 500         if (reg >= 8) {
 501                 bytes[i++] = 0x41; /* REX.B prefix */
 502                 reg -= 8;
 503         }
 504
 505         modrm |= 0xc0; /* Mod = 3 */
 506         modrm += reg;
 507
 508         bytes[i++] = 0xff; /* opcode */
 509         bytes[i++] = modrm;
 510
 511         return i;
 512 }
 513
 514 static int emit_call_track_retpoline(void *addr, struct insn *insn, int reg, u8 *bytes)
 515 {
 516         u8 op = insn->opcode.bytes[0];
 517         int i = 0;
 518
 519         /*
 520          * Clang does 'weird' Jcc __x86_indirect_thunk_r11 conditional
 521          * tail-calls. Deal with them.
 522          */
 523         if (is_jcc32(insn)) {
 524                 bytes[i++] = op;
 525                 op = insn->opcode.bytes[1];
 526                 goto clang_jcc;
 527         }
 528
 529         if (insn->length == 6)
 530                 bytes[i++] = 0x2e; /* CS-prefix */
 531
 532         switch (op) {
 533         case CALL_INSN_OPCODE:
 534                 __text_gen_insn(bytes+i, op, addr+i,
 535                                 __x86_indirect_call_thunk_array[reg],
 536                                 CALL_INSN_SIZE);
 537                 i += CALL_INSN_SIZE;
 538                 break;
 539
 540         case JMP32_INSN_OPCODE:
 541 clang_jcc:
 542                 __text_gen_insn(bytes+i, op, addr+i,
 543                                 __x86_indirect_jump_thunk_array[reg],
 544                                 JMP32_INSN_SIZE);
 545                 i += JMP32_INSN_SIZE;
 546                 break;
 547
 548         default:
 549                 WARN(1, "%pS %px %*ph\n", addr, addr, 6, addr);
 550                 return -1;
 551         }
 552
 553         WARN_ON_ONCE(i != insn->length);
 554
 555         return i;
 556 }
 557
 558 /*
 559  * Rewrite the compiler generated retpoline thunk calls.
 560  *
 561  * For spectre_v2=off (!X86_FEATURE_RETPOLINE), rewrite them into immediate
 562  * indirect instructions, avoiding the extra indirection.
 563  *
 564  * For example, convert:
 565  *
 566  *   CALL __x86_indirect_thunk_\reg
 567  *
 568  * into:
 569  *
 570  *   CALL *%\reg
 571  *
 572  * It also tries to inline spectre_v2=retpoline,lfence when size permits.
 573  */
 574 static int patch_retpoline(void *addr, struct insn *insn, u8 *bytes)
 575 {
 576         retpoline_thunk_t *target;
 577         int reg, ret, i = 0;
 578         u8 op, cc;
 579
 580         target = addr + insn->length + insn->immediate.value;
 581         reg = target - __x86_indirect_thunk_array;
 582
 583         if (WARN_ON_ONCE(reg & ~0xf))
 584                 return -1;
 585
 586         /* If anyone ever does: CALL/JMP *%rsp, we're in deep trouble. */
 587         BUG_ON(reg == 4);
 588
 589         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE) &&
 590             !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE_LFENCE)) {
 591                 if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_CALL_DEPTH))
 592                         return emit_call_track_retpoline(addr, insn, reg, bytes);
 593
 594                 return -1;
 595         }
 596
 597         op = insn->opcode.bytes[0];
 598
 599         /*
 600          * Convert:
 601          *
 602          *   Jcc.d32 __x86_indirect_thunk_\reg
 603          *
 604          * into:
 605          *
 606          *   Jncc.d8 1f
 607          *   [ LFENCE ]
 608          *   JMP *%\reg
 609          *   [ NOP ]
 610          * 1:
 611          */
 612         if (is_jcc32(insn)) {
 613                 cc = insn->opcode.bytes[1] & 0xf;
 614                 cc ^= 1; /* invert condition */
 615
 616                 bytes[i++] = 0x70 + cc;        /* Jcc.d8 */
 617                 bytes[i++] = insn->length - 2; /* sizeof(Jcc.d8) == 2 */
 618
 619                 /* Continue as if: JMP.d32 __x86_indirect_thunk_\reg */
 620                 op = JMP32_INSN_OPCODE;
 621         }
 622
 623         /*
 624          * For RETPOLINE_LFENCE: prepend the indirect CALL/JMP with an LFENCE.
 625          */
 626         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETPOLINE_LFENCE)) {
 627                 bytes[i++] = 0x0f;
 628                 bytes[i++] = 0xae;
 629                 bytes[i++] = 0xe8; /* LFENCE */
 630         }
 631
 632         ret = emit_indirect(op, reg, bytes + i);
 633         if (ret < 0)
 634                 return ret;
 635         i += ret;
 636
 637         /*
 638          * The compiler is supposed to EMIT an INT3 after every unconditional
 639          * JMP instruction due to AMD BTC. However, if the compiler is too old
 640          * or SLS isn't enabled, we still need an INT3 after indirect JMPs
 641          * even on Intel.
 642          */
 643         if (op == JMP32_INSN_OPCODE && i < insn->length)
 644                 bytes[i++] = INT3_INSN_OPCODE;
 645
 646         for (; i < insn->length;)
 647                 bytes[i++] = BYTES_NOP1;
 648
 649         return i;
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Generated by 'objtool --retpoline'.
 654  */
 655 void __init_or_module noinline apply_retpolines(s32 *start, s32 *end)
 656 {
 657         s32 *s;
 658
 659         for (s = start; s < end; s++) {
 660                 void *addr = (void *)s + *s;
 661                 struct insn insn;
 662                 int len, ret;
 663                 u8 bytes[16];
 664                 u8 op1, op2;
 665
 666                 ret = insn_decode_kernel(&insn, addr);
 667                 if (WARN_ON_ONCE(ret < 0))
 668                         continue;
 669
 670                 op1 = insn.opcode.bytes[0];
 671                 op2 = insn.opcode.bytes[1];
 672
 673                 switch (op1) {
 674                 case CALL_INSN_OPCODE:
 675                 case JMP32_INSN_OPCODE:
 676                         break;
 677
 678                 case 0x0f: /* escape */
 679                         if (op2 >= 0x80 && op2 <= 0x8f)
 680                                 break;
 681                         fallthrough;
 682                 default:
 683                         WARN_ON_ONCE(1);
 684                         continue;
 685                 }
 686
 687                 DPRINTK(RETPOLINE, "retpoline at: %pS (%px) len: %d to: %pS",
 688                         addr, addr, insn.length,
 689                         addr + insn.length + insn.immediate.value);
 690
 691                 len = patch_retpoline(addr, &insn, bytes);
 692                 if (len == insn.length) {
 693                         optimize_nops(bytes, len);
 694                         DUMP_BYTES(RETPOLINE, ((u8*)addr),  len, "%px: orig: ", addr);
 695                         DUMP_BYTES(RETPOLINE, ((u8*)bytes), len, "%px: repl: ", addr);
 696                         text_poke_early(addr, bytes, len);
 697                 }
 698         }
 699 }
 700
 701 #ifdef CONFIG_RETHUNK
 702
 703 /*
 704  * Rewrite the compiler generated return thunk tail-calls.
 705  *
 706  * For example, convert:
 707  *
 708  *   JMP __x86_return_thunk
 709  *
 710  * into:
 711  *
 712  *   RET
 713  */
 714 static int patch_return(void *addr, struct insn *insn, u8 *bytes)
 715 {
 716         int i = 0;
 717
 718         /* Patch the custom return thunks... */
 719         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETHUNK)) {
 720                 i = JMP32_INSN_SIZE;
 721                 __text_gen_insn(bytes, JMP32_INSN_OPCODE, addr, x86_return_thunk, i);
 722         } else {
 723                 /* ... or patch them out if not needed. */
 724                 bytes[i++] = RET_INSN_OPCODE;
 725         }
 726
 727         for (; i < insn->length;)
 728                 bytes[i++] = INT3_INSN_OPCODE;
 729         return i;
 730 }
 731
 732 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end)
 733 {
 734         s32 *s;
 735
 736         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_RETHUNK))
 737                 static_call_force_reinit();
 738
 739         for (s = start; s < end; s++) {
 740                 void *dest = NULL, *addr = (void *)s + *s;
 741                 struct insn insn;
 742                 int len, ret;
 743                 u8 bytes[16];
 744                 u8 op;
 745
 746                 ret = insn_decode_kernel(&insn, addr);
 747                 if (WARN_ON_ONCE(ret < 0))
 748                         continue;
 749
 750                 op = insn.opcode.bytes[0];
 751                 if (op == JMP32_INSN_OPCODE)
 752                         dest = addr + insn.length + insn.immediate.value;
 753
 754                 if (__static_call_fixup(addr, op, dest) ||
 755                     WARN_ONCE(dest != &__x86_return_thunk,
 756                               "missing return thunk: %pS-%pS: %*ph",
 757                               addr, dest, 5, addr))
 758                         continue;
 759
 760                 DPRINTK(RET, "return thunk at: %pS (%px) len: %d to: %pS",
 761                         addr, addr, insn.length,
 762                         addr + insn.length + insn.immediate.value);
 763
 764                 len = patch_return(addr, &insn, bytes);
 765                 if (len == insn.length) {
 766                         DUMP_BYTES(RET, ((u8*)addr),  len, "%px: orig: ", addr);
 767                         DUMP_BYTES(RET, ((u8*)bytes), len, "%px: repl: ", addr);
 768                         text_poke_early(addr, bytes, len);
 769                 }
 770         }
 771 }
 772 #else
 773 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end) { }
 774 #endif /* CONFIG_RETHUNK */
 775
 776 #else /* !CONFIG_RETPOLINE || !CONFIG_OBJTOOL */
 777
 778 void __init_or_module noinline apply_retpolines(s32 *start, s32 *end) { }
 779 void __init_or_module noinline apply_returns(s32 *start, s32 *end) { }
 780
 781 #endif /* CONFIG_RETPOLINE && CONFIG_OBJTOOL */
 782
 783 #ifdef CONFIG_X86_KERNEL_IBT
 784
 785 static void poison_cfi(void *addr);
 786
 787 static void __init_or_module poison_endbr(void *addr, bool warn)
 788 {
 789         u32 endbr, poison = gen_endbr_poison();
 790
 791         if (WARN_ON_ONCE(get_kernel_nofault(endbr, addr)))
 792                 return;
 793
 794         if (!is_endbr(endbr)) {
 795                 WARN_ON_ONCE(warn);
 796                 return;
 797         }
 798
 799         DPRINTK(ENDBR, "ENDBR at: %pS (%px)", addr, addr);
 800
 801         /*
 802          * When we have IBT, the lack of ENDBR will trigger #CP
 803          */
 804         DUMP_BYTES(ENDBR, ((u8*)addr), 4, "%px: orig: ", addr);
 805         DUMP_BYTES(ENDBR, ((u8*)&poison), 4, "%px: repl: ", addr);
 806         text_poke_early(addr, &poison, 4);
 807 }
 808
 809 /*
 810  * Generated by: objtool --ibt
 811  *
 812  * Seal the functions for indirect calls by clobbering the ENDBR instructions
 813  * and the kCFI hash value.
 814  */
 815 void __init_or_module noinline apply_seal_endbr(s32 *start, s32 *end)
 816 {
 817         s32 *s;
 818
 819         for (s = start; s < end; s++) {
 820                 void *addr = (void *)s + *s;
 821
 822                 poison_endbr(addr, true);
 823                 if (IS_ENABLED(CONFIG_FINEIBT))
 824                         poison_cfi(addr - 16);
 825         }
 826 }
 827
 828 #else
 829
 830 void __init_or_module apply_seal_endbr(s32 *start, s32 *end) { }
 831
 832 #endif /* CONFIG_X86_KERNEL_IBT */
 833
 834 #ifdef CONFIG_FINEIBT
 835
 836 enum cfi_mode {
 837         CFI_DEFAULT,
 838         CFI_OFF,
 839         CFI_KCFI,
 840         CFI_FINEIBT,
 841 };
 842
 843 static enum cfi_mode cfi_mode __ro_after_init = CFI_DEFAULT;
 844 static bool cfi_rand __ro_after_init = true;
 845 static u32  cfi_seed __ro_after_init;
 846
 847 /*
 848  * Re-hash the CFI hash with a boot-time seed while making sure the result is
 849  * not a valid ENDBR instruction.
 850  */
 851 static u32 cfi_rehash(u32 hash)
 852 {
 853         hash ^= cfi_seed;
 854         while (unlikely(is_endbr(hash) || is_endbr(-hash))) {
 855                 bool lsb = hash & 1;
 856                 hash >>= 1;
 857                 if (lsb)
 858                         hash ^= 0x80200003;
 859         }
 860         return hash;
 861 }
 862
 863 static __init int cfi_parse_cmdline(char *str)
 864 {
 865         if (!str)
 866                 return -EINVAL;
 867
 868         while (str) {
 869                 char *next = strchr(str, ',');
 870                 if (next) {
 871                         *next = 0;
 872                         next++;
 873                 }
 874
 875                 if (!strcmp(str, "auto")) {
 876                         cfi_mode = CFI_DEFAULT;
 877                 } else if (!strcmp(str, "off")) {
 878                         cfi_mode = CFI_OFF;
 879                         cfi_rand = false;
 880                 } else if (!strcmp(str, "kcfi")) {
 881                         cfi_mode = CFI_KCFI;
 882                 } else if (!strcmp(str, "fineibt")) {
 883                         cfi_mode = CFI_FINEIBT;
 884                 } else if (!strcmp(str, "norand")) {
 885                         cfi_rand = false;
 886                 } else {
 887                         pr_err("Ignoring unknown cfi option (%s).", str);
 888                 }
 889
 890                 str = next;
 891         }
 892
 893         return 0;
 894 }
 895 early_param("cfi", cfi_parse_cmdline);
 896
 897 /*
 898  * kCFI                                         FineIBT
 899  *
 900  * __cfi_\func:                                 __cfi_\func:
 901  *      movl   $0x12345678,%eax         // 5         endbr64                    // 4
 902  *      nop                                          subl   $0x12345678,%r10d   // 7
 903  *      nop                                          jz     1f                  // 2
 904  *      nop                                          ud2                        // 2
 905  *      nop                                     1:   nop                        // 1
 906  *      nop
 907  *      nop
 908  *      nop
 909  *      nop
 910  *      nop
 911  *      nop
 912  *      nop
 913  *
 914  *
 915  * caller:                                      caller:
 916  *      movl    $(-0x12345678),%r10d     // 6        movl   $0x12345678,%r10d   // 6
 917  *      addl    $-15(%r11),%r10d         // 4        sub    $16,%r11            // 4
 918  *      je      1f                       // 2        nop4                       // 4
 919  *      ud2                              // 2
 920  * 1:   call    __x86_indirect_thunk_r11 // 5        call   *%r11; nop2;        // 5
 921  *
 922  */
 923
 924 asm(    ".pushsection .rodata                   \n"
 925         "fineibt_preamble_start:                \n"
 926         "       endbr64                         \n"
 927         "       subl    $0x12345678, %r10d      \n"
 928         "       je      fineibt_preamble_end    \n"
 929         "       ud2                             \n"
 930         "       nop                             \n"
 931         "fineibt_preamble_end:                  \n"
 932         ".popsection\n"
 933 );
 934
 935 extern u8 fineibt_preamble_start[];
 936 extern u8 fineibt_preamble_end[];
 937
 938 #define fineibt_preamble_size (fineibt_preamble_end - fineibt_preamble_start)
 939 #define fineibt_preamble_hash 7
 940
 941 asm(    ".pushsection .rodata                   \n"
 942         "fineibt_caller_start:                  \n"
 943         "       movl    $0x12345678, %r10d      \n"
 944         "       sub     $16, %r11               \n"
 945         ASM_NOP4
 946         "fineibt_caller_end:                    \n"
 947         ".popsection                            \n"
 948 );
 949
 950 extern u8 fineibt_caller_start[];
 951 extern u8 fineibt_caller_end[];
 952
 953 #define fineibt_caller_size (fineibt_caller_end - fineibt_caller_start)
 954 #define fineibt_caller_hash 2
 955
 956 #define fineibt_caller_jmp (fineibt_caller_size - 2)
 957
 958 static u32 decode_preamble_hash(void *addr)
 959 {
 960         u8 *p = addr;
 961
 962         /* b8 78 56 34 12          mov    $0x12345678,%eax */
 963         if (p[0] == 0xb8)
 964                 return *(u32 *)(addr + 1);
 965
 966         return 0; /* invalid hash value */
 967 }
 968
 969 static u32 decode_caller_hash(void *addr)
 970 {
 971         u8 *p = addr;
 972
 973         /* 41 ba 78 56 34 12       mov    $0x12345678,%r10d */
 974         if (p[0] == 0x41 && p[1] == 0xba)
 975                 return -*(u32 *)(addr + 2);
 976
 977         /* e8 0c 78 56 34 12       jmp.d8  +12 */
 978         if (p[0] == JMP8_INSN_OPCODE && p[1] == fineibt_caller_jmp)
 979                 return -*(u32 *)(addr + 2);
 980
 981         return 0; /* invalid hash value */
 982 }
 983
 984 /* .retpoline_sites */
 985 static int cfi_disable_callers(s32 *start, s32 *end)
 986 {
 987         /*
 988          * Disable kCFI by patching in a JMP.d8, this leaves the hash immediate
 989          * in tact for later usage. Also see decode_caller_hash() and
 990          * cfi_rewrite_callers().
 991          */
 992         const u8 jmp[] = { JMP8_INSN_OPCODE, fineibt_caller_jmp };
 993         s32 *s;
 994
 995         for (s = start; s < end; s++) {
 996                 void *addr = (void *)s + *s;
 997                 u32 hash;
 998
 999                 addr -= fineibt_caller_size;
1000                 hash = decode_caller_hash(addr);
1001                 if (!hash) /* nocfi callers */
1002                         continue;
1003
1004                 text_poke_early(addr, jmp, 2);
1005         }
1006
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static int cfi_enable_callers(s32 *start, s32 *end)
1011 {
1012         /*
1013          * Re-enable kCFI, undo what cfi_disable_callers() did.
1014          */
1015         const u8 mov[] = { 0x41, 0xba };
1016         s32 *s;
1017
1018         for (s = start; s < end; s++) {
1019                 void *addr = (void *)s + *s;
1020                 u32 hash;
1021
1022                 addr -= fineibt_caller_size;
1023                 hash = decode_caller_hash(addr);
1024                 if (!hash) /* nocfi callers */
1025                         continue;
1026
1027                 text_poke_early(addr, mov, 2);
1028         }
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 /* .cfi_sites */
1034 static int cfi_rand_preamble(s32 *start, s32 *end)
1035 {
1036         s32 *s;
1037
1038         for (s = start; s < end; s++) {
1039                 void *addr = (void *)s + *s;
1040                 u32 hash;
1041
1042                 hash = decode_preamble_hash(addr);
1043                 if (WARN(!hash, "no CFI hash found at: %pS %px %*ph\n",
1044                          addr, addr, 5, addr))
1045                         return -EINVAL;
1046
1047                 hash = cfi_rehash(hash);
1048                 text_poke_early(addr + 1, &hash, 4);
1049         }
1050
1051         return 0;
1052 }
1053
1054 static int cfi_rewrite_preamble(s32 *start, s32 *end)
1055 {
1056         s32 *s;
1057
1058         for (s = start; s < end; s++) {
1059                 void *addr = (void *)s + *s;
1060                 u32 hash;
1061
1062                 hash = decode_preamble_hash(addr);
1063                 if (WARN(!hash, "no CFI hash found at: %pS %px %*ph\n",
1064                          addr, addr, 5, addr))
1065                         return -EINVAL;
1066
1067                 text_poke_early(addr, fineibt_preamble_start, fineibt_preamble_size);
1068                 WARN_ON(*(u32 *)(addr + fineibt_preamble_hash) != 0x12345678);
1069                 text_poke_early(addr + fineibt_preamble_hash, &hash, 4);
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 static void cfi_rewrite_endbr(s32 *start, s32 *end)
1076 {
1077         s32 *s;
1078
1079         for (s = start; s < end; s++) {
1080                 void *addr = (void *)s + *s;
1081
1082                 poison_endbr(addr+16, false);
1083         }
1084 }
1085
1086 /* .retpoline_sites */
1087 static int cfi_rand_callers(s32 *start, s32 *end)
1088 {
1089         s32 *s;
1090
1091         for (s = start; s < end; s++) {
1092                 void *addr = (void *)s + *s;
1093                 u32 hash;
1094
1095                 addr -= fineibt_caller_size;
1096                 hash = decode_caller_hash(addr);
1097                 if (hash) {
1098                         hash = -cfi_rehash(hash);
1099                         text_poke_early(addr + 2, &hash, 4);
1100                 }
1101         }
1102
1103         return 0;
1104 }
1105
1106 static int cfi_rewrite_callers(s32 *start, s32 *end)
1107 {
1108         s32 *s;
1109
1110         for (s = start; s < end; s++) {
1111                 void *addr = (void *)s + *s;
1112                 u32 hash;
1113
1114                 addr -= fineibt_caller_size;
1115                 hash = decode_caller_hash(addr);
1116                 if (hash) {
1117                         text_poke_early(addr, fineibt_caller_start, fineibt_caller_size);
1118                         WARN_ON(*(u32 *)(addr + fineibt_caller_hash) != 0x12345678);
1119                         text_poke_early(addr + fineibt_caller_hash, &hash, 4);
1120                 }
1121                 /* rely on apply_retpolines() */
1122         }
1123
1124         return 0;
1125 }
1126
1127 static void __apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1128                             s32 *start_cfi, s32 *end_cfi, bool builtin)
1129 {
1130         int ret;
1131
1132         if (WARN_ONCE(fineibt_preamble_size != 16,
1133                       "FineIBT preamble wrong size: %ld", fineibt_preamble_size))
1134                 return;
1135
1136         if (cfi_mode == CFI_DEFAULT) {
1137                 cfi_mode = CFI_KCFI;
1138                 if (HAS_KERNEL_IBT && cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_IBT))
1139                         cfi_mode = CFI_FINEIBT;
1140         }
1141
1142         /*
1143          * Rewrite the callers to not use the __cfi_ stubs, such that we might
1144          * rewrite them. This disables all CFI. If this succeeds but any of the
1145          * later stages fails, we're without CFI.
1146          */
1147         ret = cfi_disable_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1148         if (ret)
1149                 goto err;
1150
1151         if (cfi_rand) {
1152                 if (builtin)
1153                         cfi_seed = get_random_u32();
1154
1155                 ret = cfi_rand_preamble(start_cfi, end_cfi);
1156                 if (ret)
1157                         goto err;
1158
1159                 ret = cfi_rand_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1160                 if (ret)
1161                         goto err;
1162         }
1163
1164         switch (cfi_mode) {
1165         case CFI_OFF:
1166                 if (builtin)
1167                         pr_info("Disabling CFI\n");
1168                 return;
1169
1170         case CFI_KCFI:
1171                 ret = cfi_enable_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1172                 if (ret)
1173                         goto err;
1174
1175                 if (builtin)
1176                         pr_info("Using kCFI\n");
1177                 return;
1178
1179         case CFI_FINEIBT:
1180                 /* place the FineIBT preamble at func()-16 */
1181                 ret = cfi_rewrite_preamble(start_cfi, end_cfi);
1182                 if (ret)
1183                         goto err;
1184
1185                 /* rewrite the callers to target func()-16 */
1186                 ret = cfi_rewrite_callers(start_retpoline, end_retpoline);
1187                 if (ret)
1188                         goto err;
1189
1190                 /* now that nobody targets func()+0, remove ENDBR there */
1191                 cfi_rewrite_endbr(start_cfi, end_cfi);
1192
1193                 if (builtin)
1194                         pr_info("Using FineIBT CFI\n");
1195                 return;
1196
1197         default:
1198                 break;
1199         }
1200
1201 err:
1202         pr_err("Something went horribly wrong trying to rewrite the CFI implementation.\n");
1203 }
1204
1205 static inline void poison_hash(void *addr)
1206 {
1207         *(u32 *)addr = 0;
1208 }
1209
1210 static void poison_cfi(void *addr)
1211 {
1212         switch (cfi_mode) {
1213         case CFI_FINEIBT:
1214                 /*
1215                  * __cfi_\func:
1216                  *      osp nopl (%rax)
1217                  *      subl    $0, %r10d
1218                  *      jz      1f
1219                  *      ud2
1220                  * 1:   nop
1221                  */
1222                 poison_endbr(addr, false);
1223                 poison_hash(addr + fineibt_preamble_hash);
1224                 break;
1225
1226         case CFI_KCFI:
1227                 /*
1228                  * __cfi_\func:
1229                  *      movl    $0, %eax
1230                  *      .skip   11, 0x90
1231                  */
1232                 poison_hash(addr + 1);
1233                 break;
1234
1235         default:
1236                 break;
1237         }
1238 }
1239
1240 #else
1241
1242 static void __apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1243                             s32 *start_cfi, s32 *end_cfi, bool builtin)
1244 {
1245 }
1246
1247 #ifdef CONFIG_X86_KERNEL_IBT
1248 static void poison_cfi(void *addr) { }
1249 #endif
1250
1251 #endif
1252
1253 void apply_fineibt(s32 *start_retpoline, s32 *end_retpoline,
1254                    s32 *start_cfi, s32 *end_cfi)
1255 {
1256         return __apply_fineibt(start_retpoline, end_retpoline,
1257                                start_cfi, end_cfi,
1258                                /* .builtin = */ false);
1259 }
1260
1261 #ifdef CONFIG_SMP
1262 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
1263                                   u8 *text, u8 *text_end)
1264 {
1265         const s32 *poff;
1266
1267         for (poff = start; poff < end; poff++) {
1268                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
1269
1270                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
1271                         continue;
1272                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
1273                 if (*ptr == 0x3e)
1274                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
1275         }
1276 }
1277
1278 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
1279                                     u8 *text, u8 *text_end)
1280 {
1281         const s32 *poff;
1282
1283         for (poff = start; poff < end; poff++) {
1284                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
1285
1286                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
1287                         continue;
1288                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
1289                 if (*ptr == 0xf0)
1290                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
1291         }
1292 }
1293
1294 struct smp_alt_module {
1295         /* what is this ??? */
1296         struct module   *mod;
1297         char            *name;
1298
1299         /* ptrs to lock prefixes */
1300         const s32       *locks;
1301         const s32       *locks_end;
1302
1303         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
1304         u8              *text;
1305         u8              *text_end;
1306
1307         struct list_head next;
1308 };
1309 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
1310 static bool uniproc_patched = false;    /* protected by text_mutex */
1311
1312 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
1313                                                   char *name,
1314                                                   void *locks, void *locks_end,
1315                                                   void *text,  void *text_end)
1316 {
1317         struct smp_alt_module *smp;
1318
1319         mutex_lock(&text_mutex);
1320         if (!uniproc_patched)
1321                 goto unlock;
1322
1323         if (num_possible_cpus() == 1)
1324                 /* Don't bother remembering, we'll never have to undo it. */
1325                 goto smp_unlock;
1326
1327         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
1328         if (NULL == smp)
1329                 /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
1330                 goto unlock;
1331
1332         smp->mod        = mod;
1333         smp->name       = name;
1334         smp->locks      = locks;
1335         smp->locks_end  = locks_end;
1336         smp->text       = text;
1337         smp->text_end   = text_end;
1338         DPRINTK(SMP, "locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
1339                 smp->locks, smp->locks_end,
1340                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
1341
1342         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
1343 smp_unlock:
1344         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end, text, text_end);
1345 unlock:
1346         mutex_unlock(&text_mutex);
1347 }
1348
1349 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
1350 {
1351         struct smp_alt_module *item;
1352
1353         mutex_lock(&text_mutex);
1354         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
1355                 if (mod != item->mod)
1356                         continue;
1357                 list_del(&item->next);
1358                 kfree(item);
1359                 break;
1360         }
1361         mutex_unlock(&text_mutex);
1362 }
1363
1364 void alternatives_enable_smp(void)
1365 {
1366         struct smp_alt_module *mod;
1367
1368         /* Why bother if there are no other CPUs? */
1369         BUG_ON(num_possible_cpus() == 1);
1370
1371         mutex_lock(&text_mutex);
1372
1373         if (uniproc_patched) {
1374                 pr_info("switching to SMP code\n");
1375                 BUG_ON(num_online_cpus() != 1);
1376                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
1377                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
1378                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
1379                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
1380                                               mod->text, mod->text_end);
1381                 uniproc_patched = false;
1382         }
1383         mutex_unlock(&text_mutex);
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Return 1 if the address range is reserved for SMP-alternatives.
1388  * Must hold text_mutex.
1389  */
1390 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
1391 {
1392         struct smp_alt_module *mod;
1393         const s32 *poff;
1394         u8 *text_start = start;
1395         u8 *text_end = end;
1396
1397         lockdep_assert_held(&text_mutex);
1398
1399         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
1400                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
1401                         continue;
1402                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
1403                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
1404
1405                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
1406                                 return 1;
1407                 }
1408         }
1409
1410         return 0;
1411 }
1412 #endif /* CONFIG_SMP */
1413
1414 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
1415
1416 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
1417 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
1418 {
1419         while (len > 0) {
1420                 unsigned int noplen = len;
1421                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
1422                         noplen = ASM_NOP_MAX;
1423                 memcpy(insns, x86_nops[noplen], noplen);
1424                 insns += noplen;
1425                 len -= noplen;
1426         }
1427 }
1428
1429 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
1430                                      struct paravirt_patch_site *end)
1431 {
1432         struct paravirt_patch_site *p;
1433         char insn_buff[MAX_PATCH_LEN];
1434
1435         for (p = start; p < end; p++) {
1436                 unsigned int used;
1437
1438                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
1439                 /* prep the buffer with the original instructions */
1440                 memcpy(insn_buff, p->instr, p->len);
1441                 used = paravirt_patch(p->type, insn_buff, (unsigned long)p->instr, p->len);
1442
1443                 BUG_ON(used > p->len);
1444
1445                 /* Pad the rest with nops */
1446                 add_nops(insn_buff + used, p->len - used);
1447                 text_poke_early(p->instr, insn_buff, p->len);
1448         }
1449 }
1450 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
1451         __stop_parainstructions[];
1452 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
1453
1454 /*
1455  * Self-test for the INT3 based CALL emulation code.
1456  *
1457  * This exercises int3_emulate_call() to make sure INT3 pt_regs are set up
1458  * properly and that there is a stack gap between the INT3 frame and the
1459  * previous context. Without this gap doing a virtual PUSH on the interrupted
1460  * stack would corrupt the INT3 IRET frame.
1461  *
1462  * See entry_{32,64}.S for more details.
1463  */
1464
1465 /*
1466  * We define the int3_magic() function in assembly to control the calling
1467  * convention such that we can 'call' it from assembly.
1468  */
1469
1470 extern void int3_magic(unsigned int *ptr); /* defined in asm */
1471
1472 asm (
1473 "       .pushsection    .init.text, \"ax\", @progbits\n"
1474 "       .type           int3_magic, @function\n"
1475 "int3_magic:\n"
1476         ANNOTATE_NOENDBR
1477 "       movl    $1, (%" _ASM_ARG1 ")\n"
1478         ASM_RET
1479 "       .size           int3_magic, .-int3_magic\n"
1480 "       .popsection\n"
1481 );
1482
1483 extern void int3_selftest_ip(void); /* defined in asm below */
1484
1485 static int __init
1486 int3_exception_notify(struct notifier_block *self, unsigned long val, void *data)
1487 {
1488         unsigned long selftest = (unsigned long)&int3_selftest_ip;
1489         struct die_args *args = data;
1490         struct pt_regs *regs = args->regs;
1491
1492         OPTIMIZER_HIDE_VAR(selftest);
1493
1494         if (!regs || user_mode(regs))
1495                 return NOTIFY_DONE;
1496
1497         if (val != DIE_INT3)
1498                 return NOTIFY_DONE;
1499
1500         if (regs->ip - INT3_INSN_SIZE != selftest)
1501                 return NOTIFY_DONE;
1502
1503         int3_emulate_call(regs, (unsigned long)&int3_magic);
1504         return NOTIFY_STOP;
1505 }
1506
1507 /* Must be noinline to ensure uniqueness of int3_selftest_ip. */
1508 static noinline void __init int3_selftest(void)
1509 {
1510         static __initdata struct notifier_block int3_exception_nb = {
1511                 .notifier_call  = int3_exception_notify,
1512                 .priority       = INT_MAX-1, /* last */
1513         };
1514         unsigned int val = 0;
1515
1516         BUG_ON(register_die_notifier(&int3_exception_nb));
1517
1518         /*
1519          * Basically: int3_magic(&val); but really complicated :-)
1520          *
1521          * INT3 padded with NOP to CALL_INSN_SIZE. The int3_exception_nb
1522          * notifier above will emulate CALL for us.
1523          */
1524         asm volatile ("int3_selftest_ip:\n\t"
1525                       ANNOTATE_NOENDBR
1526                       "    int3; nop; nop; nop; nop\n\t"
1527                       : ASM_CALL_CONSTRAINT
1528                       : __ASM_SEL_RAW(a, D) (&val)
1529                       : "memory");
1530
1531         BUG_ON(val != 1);
1532
1533         unregister_die_notifier(&int3_exception_nb);
1534 }
1535
1536 static __initdata int __alt_reloc_selftest_addr;
1537
1538 extern void __init __alt_reloc_selftest(void *arg);
1539 __visible noinline void __init __alt_reloc_selftest(void *arg)
1540 {
1541         WARN_ON(arg != &__alt_reloc_selftest_addr);
1542 }
1543
1544 static noinline void __init alt_reloc_selftest(void)
1545 {
1546         /*
1547          * Tests apply_relocation().
1548          *
1549          * This has a relative immediate (CALL) in a place other than the first
1550          * instruction and additionally on x86_64 we get a RIP-relative LEA:
1551          *
1552          *   lea    0x0(%rip),%rdi  # 5d0: R_X86_64_PC32    .init.data+0x5566c
1553          *   call   +0              # 5d5: R_X86_64_PLT32   __alt_reloc_selftest-0x4
1554          *
1555          * Getting this wrong will either crash and burn or tickle the WARN
1556          * above.
1557          */
1558         asm_inline volatile (
1559                 ALTERNATIVE("", "lea %[mem], %%" _ASM_ARG1 "; call __alt_reloc_selftest;", X86_FEATURE_ALWAYS)
1560                 : /* output */
1561                 : [mem] "m" (__alt_reloc_selftest_addr)
1562                 : _ASM_ARG1
1563         );
1564 }
1565
1566 void __init alternative_instructions(void)
1567 {
1568         int3_selftest();
1569
1570         /*
1571          * The patching is not fully atomic, so try to avoid local
1572          * interruptions that might execute the to be patched code.
1573          * Other CPUs are not running.
1574          */
1575         stop_nmi();
1576
1577         /*
1578          * Don't stop machine check exceptions while patching.
1579          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
1580          * case we must do something about the corruption.
1581          * Ignoring it is worse than an unlikely patching race.
1582          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
1583          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
1584          * expect a machine check to cause undue problems during to code
1585          * patching.
1586          */
1587
1588         /*
1589          * Paravirt patching and alternative patching can be combined to
1590          * replace a function call with a short direct code sequence (e.g.
1591          * by setting a constant return value instead of doing that in an
1592          * external function).
1593          * In order to make this work the following sequence is required:
1594          * 1. set (artificial) features depending on used paravirt
1595          *    functions which can later influence alternative patching
1596          * 2. apply paravirt patching (generally replacing an indirect
1597          *    function call with a direct one)
1598          * 3. apply alternative patching (e.g. replacing a direct function
1599          *    call with a custom code sequence)
1600          * Doing paravirt patching after alternative patching would clobber
1601          * the optimization of the custom code with a function call again.
1602          */
1603         paravirt_set_cap();
1604
1605         /*
1606          * First patch paravirt functions, such that we overwrite the indirect
1607          * call with the direct call.
1608          */
1609         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
1610
1611         __apply_fineibt(__retpoline_sites, __retpoline_sites_end,
1612                         __cfi_sites, __cfi_sites_end, true);
1613
1614         /*
1615          * Rewrite the retpolines, must be done before alternatives since
1616          * those can rewrite the retpoline thunks.
1617          */
1618         apply_retpolines(__retpoline_sites, __retpoline_sites_end);
1619         apply_returns(__return_sites, __return_sites_end);
1620
1621         /*
1622          * Then patch alternatives, such that those paravirt calls that are in
1623          * alternatives can be overwritten by their immediate fragments.
1624          */
1625         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
1626
1627         /*
1628          * Now all calls are established. Apply the call thunks if
1629          * required.
1630          */
1631         callthunks_patch_builtin_calls();
1632
1633         /*
1634          * Seal all functions that do not have their address taken.
1635          */
1636         apply_seal_endbr(__ibt_endbr_seal, __ibt_endbr_seal_end);
1637
1638 #ifdef CONFIG_SMP
1639         /* Patch to UP if other cpus not imminent. */
1640         if (!noreplace_smp && (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)) {
1641                 uniproc_patched = true;
1642                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
1643                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
1644                                             _text, _etext);
1645         }
1646
1647         if (!uniproc_patched || num_possible_cpus() == 1) {
1648                 free_init_pages("SMP alternatives",
1649                                 (unsigned long)__smp_locks,
1650                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
1651         }
1652 #endif
1653
1654         restart_nmi();
1655         alternatives_patched = 1;
1656
1657         alt_reloc_selftest();
1658 }
1659
1660 /**
1661  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
1662  * @addr: address to modify
1663  * @opcode: source of the copy
1664  * @len: length to copy
1665  *
1666  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
1667  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
1668  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
1669  * instructions. And on the local CPU you need to be protected against NMI or
1670  * MCE handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
1671  */
1672 void __init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
1673                                       size_t len)
1674 {
1675         unsigned long flags;
1676
1677         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NX) &&
1678             is_module_text_address((unsigned long)addr)) {
1679                 /*
1680                  * Modules text is marked initially as non-executable, so the
1681                  * code cannot be running and speculative code-fetches are
1682                  * prevented. Just change the code.
1683                  */
1684                 memcpy(addr, opcode, len);
1685         } else {
1686                 local_irq_save(flags);
1687                 memcpy(addr, opcode, len);
1688                 local_irq_restore(flags);
1689                 sync_core();
1690
1691                 /*
1692                  * Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
1693                  * that causes hangs on some VIA CPUs.
1694                  */
1695         }
1696 }
1697
1698 typedef struct {
1699         struct mm_struct *mm;
1700 } temp_mm_state_t;
1701
1702 /*
1703  * Using a temporary mm allows to set temporary mappings that are not accessible
1704  * by other CPUs. Such mappings are needed to perform sensitive memory writes
1705  * that override the kernel memory protections (e.g., W^X), without exposing the
1706  * temporary page-table mappings that are required for these write operations to
1707  * other CPUs. Using a temporary mm also allows to avoid TLB shootdowns when the
1708  * mapping is torn down.
1709  *
1710  * Context: The temporary mm needs to be used exclusively by a single core. To
1711  *          harden security IRQs must be disabled while the temporary mm is
1712  *          loaded, thereby preventing interrupt handler bugs from overriding
1713  *          the kernel memory protection.
1714  */
1715 static inline temp_mm_state_t use_temporary_mm(struct mm_struct *mm)
1716 {
1717         temp_mm_state_t temp_state;
1718
1719         lockdep_assert_irqs_disabled();
1720
1721         /*
1722          * Make sure not to be in TLB lazy mode, as otherwise we'll end up
1723          * with a stale address space WITHOUT being in lazy mode after
1724          * restoring the previous mm.
1725          */
1726         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate_shared.is_lazy))
1727                 leave_mm(smp_processor_id());
1728
1729         temp_state.mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm);
1730         switch_mm_irqs_off(NULL, mm, current);
1731
1732         /*
1733          * If breakpoints are enabled, disable them while the temporary mm is
1734          * used. Userspace might set up watchpoints on addresses that are used
1735          * in the temporary mm, which would lead to wrong signals being sent or
1736          * crashes.
1737          *
1738          * Note that breakpoints are not disabled selectively, which also causes
1739          * kernel breakpoints (e.g., perf's) to be disabled. This might be
1740          * undesirable, but still seems reasonable as the code that runs in the
1741          * temporary mm should be short.
1742          */
1743         if (hw_breakpoint_active())
1744                 hw_breakpoint_disable();
1745
1746         return temp_state;
1747 }
1748
1749 static inline void unuse_temporary_mm(temp_mm_state_t prev_state)
1750 {
1751         lockdep_assert_irqs_disabled();
1752         switch_mm_irqs_off(NULL, prev_state.mm, current);
1753
1754         /*
1755          * Restore the breakpoints if they were disabled before the temporary mm
1756          * was loaded.
1757          */
1758         if (hw_breakpoint_active())
1759                 hw_breakpoint_restore();
1760 }
1761
1762 __ro_after_init struct mm_struct *poking_mm;
1763 __ro_after_init unsigned long poking_addr;
1764
1765 static void text_poke_memcpy(void *dst, const void *src, size_t len)
1766 {
1767         memcpy(dst, src, len);
1768 }
1769
1770 static void text_poke_memset(void *dst, const void *src, size_t len)
1771 {
1772         int c = *(const int *)src;
1773
1774         memset(dst, c, len);
1775 }
1776
1777 typedef void text_poke_f(void *dst, const void *src, size_t len);
1778
1779 static void *__text_poke(text_poke_f func, void *addr, const void *src, size_t len)
1780 {
1781         bool cross_page_boundary = offset_in_page(addr) + len > PAGE_SIZE;
1782         struct page *pages[2] = {NULL};
1783         temp_mm_state_t prev;
1784         unsigned long flags;
1785         pte_t pte, *ptep;
1786         spinlock_t *ptl;
1787         pgprot_t pgprot;
1788
1789         /*
1790          * While boot memory allocator is running we cannot use struct pages as
1791          * they are not yet initialized. There is no way to recover.
1792          */
1793         BUG_ON(!after_bootmem);
1794
1795         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
1796                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
1797                 if (cross_page_boundary)
1798                         pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
1799         } else {
1800                 pages[0] = virt_to_page(addr);
1801                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
1802                 if (cross_page_boundary)
1803                         pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
1804         }
1805         /*
1806          * If something went wrong, crash and burn since recovery paths are not
1807          * implemented.
1808          */
1809         BUG_ON(!pages[0] || (cross_page_boundary && !pages[1]));
1810
1811         /*
1812          * Map the page without the global bit, as TLB flushing is done with
1813          * flush_tlb_mm_range(), which is intended for non-global PTEs.
1814          */
1815         pgprot = __pgprot(pgprot_val(PAGE_KERNEL) & ~_PAGE_GLOBAL);
1816
1817         /*
1818          * The lock is not really needed, but this allows to avoid open-coding.
1819          */
1820         ptep = get_locked_pte(poking_mm, poking_addr, &ptl);
1821
1822         /*
1823          * This must not fail; preallocated in poking_init().
1824          */
1825         VM_BUG_ON(!ptep);
1826
1827         local_irq_save(flags);
1828
1829         pte = mk_pte(pages[0], pgprot);
1830         set_pte_at(poking_mm, poking_addr, ptep, pte);
1831
1832         if (cross_page_boundary) {
1833                 pte = mk_pte(pages[1], pgprot);
1834                 set_pte_at(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1, pte);
1835         }
1836
1837         /*
1838          * Loading the temporary mm behaves as a compiler barrier, which
1839          * guarantees that the PTE will be set at the time memcpy() is done.
1840          */
1841         prev = use_temporary_mm(poking_mm);
1842
1843         kasan_disable_current();
1844         func((u8 *)poking_addr + offset_in_page(addr), src, len);
1845         kasan_enable_current();
1846
1847         /*
1848          * Ensure that the PTE is only cleared after the instructions of memcpy
1849          * were issued by using a compiler barrier.
1850          */
1851         barrier();
1852
1853         pte_clear(poking_mm, poking_addr, ptep);
1854         if (cross_page_boundary)
1855                 pte_clear(poking_mm, poking_addr + PAGE_SIZE, ptep + 1);
1856
1857         /*
1858          * Loading the previous page-table hierarchy requires a serializing
1859          * instruction that already allows the core to see the updated version.
1860          * Xen-PV is assumed to serialize execution in a similar manner.
1861          */
1862         unuse_temporary_mm(prev);
1863
1864         /*
1865          * Flushing the TLB might involve IPIs, which would require enabled
1866          * IRQs, but not if the mm is not used, as it is in this point.
1867          */
1868         flush_tlb_mm_range(poking_mm, poking_addr, poking_addr +
1869                            (cross_page_boundary ? 2 : 1) * PAGE_SIZE,
1870                            PAGE_SHIFT, false);
1871
1872         if (func == text_poke_memcpy) {
1873                 /*
1874                  * If the text does not match what we just wrote then something is
1875                  * fundamentally screwy; there's nothing we can really do about that.
1876                  */
1877                 BUG_ON(memcmp(addr, src, len));
1878         }
1879
1880         local_irq_restore(flags);
1881         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1882         return addr;
1883 }
1884
1885 /**
1886  * text_poke - Update instructions on a live kernel
1887  * @addr: address to modify
1888  * @opcode: source of the copy
1889  * @len: length to copy
1890  *
1891  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
1892  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
1893  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
1894  * page.
1895  *
1896  * Note that the caller must ensure that if the modified code is part of a
1897  * module, the module would not be removed during poking. This can be achieved
1898  * by registering a module notifier, and ordering module removal and patching
1899  * trough a mutex.
1900  */
1901 void *text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1902 {
1903         lockdep_assert_held(&text_mutex);
1904
1905         return __text_poke(text_poke_memcpy, addr, opcode, len);
1906 }
1907
1908 /**
1909  * text_poke_kgdb - Update instructions on a live kernel by kgdb
1910  * @addr: address to modify
1911  * @opcode: source of the copy
1912  * @len: length to copy
1913  *
1914  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
1915  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
1916  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
1917  * page.
1918  *
1919  * Context: should only be used by kgdb, which ensures no other core is running,
1920  *          despite the fact it does not hold the text_mutex.
1921  */
1922 void *text_poke_kgdb(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1923 {
1924         return __text_poke(text_poke_memcpy, addr, opcode, len);
1925 }
1926
1927 void *text_poke_copy_locked(void *addr, const void *opcode, size_t len,
1928                             bool core_ok)
1929 {
1930         unsigned long start = (unsigned long)addr;
1931         size_t patched = 0;
1932
1933         if (WARN_ON_ONCE(!core_ok && core_kernel_text(start)))
1934                 return NULL;
1935
1936         while (patched < len) {
1937                 unsigned long ptr = start + patched;
1938                 size_t s;
1939
1940                 s = min_t(size_t, PAGE_SIZE * 2 - offset_in_page(ptr), len - patched);
1941
1942                 __text_poke(text_poke_memcpy, (void *)ptr, opcode + patched, s);
1943                 patched += s;
1944         }
1945         return addr;
1946 }
1947
1948 /**
1949  * text_poke_copy - Copy instructions into (an unused part of) RX memory
1950  * @addr: address to modify
1951  * @opcode: source of the copy
1952  * @len: length to copy, could be more than 2x PAGE_SIZE
1953  *
1954  * Not safe against concurrent execution; useful for JITs to dump
1955  * new code blocks into unused regions of RX memory. Can be used in
1956  * conjunction with synchronize_rcu_tasks() to wait for existing
1957  * execution to quiesce after having made sure no existing functions
1958  * pointers are live.
1959  */
1960 void *text_poke_copy(void *addr, const void *opcode, size_t len)
1961 {
1962         mutex_lock(&text_mutex);
1963         addr = text_poke_copy_locked(addr, opcode, len, false);
1964         mutex_unlock(&text_mutex);
1965         return addr;
1966 }
1967
1968 /**
1969  * text_poke_set - memset into (an unused part of) RX memory
1970  * @addr: address to modify
1971  * @c: the byte to fill the area with
1972  * @len: length to copy, could be more than 2x PAGE_SIZE
1973  *
1974  * This is useful to overwrite unused regions of RX memory with illegal
1975  * instructions.
1976  */
1977 void *text_poke_set(void *addr, int c, size_t len)
1978 {
1979         unsigned long start = (unsigned long)addr;
1980         size_t patched = 0;
1981
1982         if (WARN_ON_ONCE(core_kernel_text(start)))
1983                 return NULL;
1984
1985         mutex_lock(&text_mutex);
1986         while (patched < len) {
1987                 unsigned long ptr = start + patched;
1988                 size_t s;
1989
1990                 s = min_t(size_t, PAGE_SIZE * 2 - offset_in_page(ptr), len - patched);
1991
1992                 __text_poke(text_poke_memset, (void *)ptr, (void *)&c, s);
1993                 patched += s;
1994         }
1995         mutex_unlock(&text_mutex);
1996         return addr;
1997 }
1998
1999 static void do_sync_core(void *info)
2000 {
2001         sync_core();
2002 }
2003
2004 void text_poke_sync(void)
2005 {
2006         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
2007 }
2008
2009 /*
2010  * NOTE: crazy scheme to allow patching Jcc.d32 but not increase the size of
2011  * this thing. When len == 6 everything is prefixed with 0x0f and we map
2012  * opcode to Jcc.d8, using len to distinguish.
2013  */
2014 struct text_poke_loc {
2015         /* addr := _stext + rel_addr */
2016         s32 rel_addr;
2017         s32 disp;
2018         u8 len;
2019         u8 opcode;
2020         const u8 text[POKE_MAX_OPCODE_SIZE];
2021         /* see text_poke_bp_batch() */
2022         u8 old;
2023 };
2024
2025 struct bp_patching_desc {
2026         struct text_poke_loc *vec;
2027         int nr_entries;
2028         atomic_t refs;
2029 };
2030
2031 static struct bp_patching_desc bp_desc;
2032
2033 static __always_inline
2034 struct bp_patching_desc *try_get_desc(void)
2035 {
2036         struct bp_patching_desc *desc = &bp_desc;
2037
2038         if (!raw_atomic_inc_not_zero(&desc->refs))
2039                 return NULL;
2040
2041         return desc;
2042 }
2043
2044 static __always_inline void put_desc(void)
2045 {
2046         struct bp_patching_desc *desc = &bp_desc;
2047
2048         smp_mb__before_atomic();
2049         raw_atomic_dec(&desc->refs);
2050 }
2051
2052 static __always_inline void *text_poke_addr(struct text_poke_loc *tp)
2053 {
2054         return _stext + tp->rel_addr;
2055 }
2056
2057 static __always_inline int patch_cmp(const void *key, const void *elt)
2058 {
2059         struct text_poke_loc *tp = (struct text_poke_loc *) elt;
2060
2061         if (key < text_poke_addr(tp))
2062                 return -1;
2063         if (key > text_poke_addr(tp))
2064                 return 1;
2065         return 0;
2066 }
2067
2068 noinstr int poke_int3_handler(struct pt_regs *regs)
2069 {
2070         struct bp_patching_desc *desc;
2071         struct text_poke_loc *tp;
2072         int ret = 0;
2073         void *ip;
2074
2075         if (user_mode(regs))
2076                 return 0;
2077
2078         /*
2079          * Having observed our INT3 instruction, we now must observe
2080          * bp_desc with non-zero refcount:
2081          *
2082          *      bp_desc.refs = 1                INT3
2083          *      WMB                             RMB
2084          *      write INT3                      if (bp_desc.refs != 0)
2085          */
2086         smp_rmb();
2087
2088         desc = try_get_desc();
2089         if (!desc)
2090                 return 0;
2091
2092         /*
2093          * Discount the INT3. See text_poke_bp_batch().
2094          */
2095         ip = (void *) regs->ip - INT3_INSN_SIZE;
2096
2097         /*
2098          * Skip the binary search if there is a single member in the vector.
2099          */
2100         if (unlikely(desc->nr_entries > 1)) {
2101                 tp = __inline_bsearch(ip, desc->vec, desc->nr_entries,
2102                                       sizeof(struct text_poke_loc),
2103                                       patch_cmp);
2104                 if (!tp)
2105                         goto out_put;
2106         } else {
2107                 tp = desc->vec;
2108                 if (text_poke_addr(tp) != ip)
2109                         goto out_put;
2110         }
2111
2112         ip += tp->len;
2113
2114         switch (tp->opcode) {
2115         case INT3_INSN_OPCODE:
2116                 /*
2117                  * Someone poked an explicit INT3, they'll want to handle it,
2118                  * do not consume.
2119                  */
2120                 goto out_put;
2121
2122         case RET_INSN_OPCODE:
2123                 int3_emulate_ret(regs);
2124                 break;
2125
2126         case CALL_INSN_OPCODE:
2127                 int3_emulate_call(regs, (long)ip + tp->disp);
2128                 break;
2129
2130         case JMP32_INSN_OPCODE:
2131         case JMP8_INSN_OPCODE:
2132                 int3_emulate_jmp(regs, (long)ip + tp->disp);
2133                 break;
2134
2135         case 0x70 ... 0x7f: /* Jcc */
2136                 int3_emulate_jcc(regs, tp->opcode & 0xf, (long)ip, tp->disp);
2137                 break;
2138
2139         default:
2140                 BUG();
2141         }
2142
2143         ret = 1;
2144
2145 out_put:
2146         put_desc();
2147         return ret;
2148 }
2149
2150 #define TP_VEC_MAX (PAGE_SIZE / sizeof(struct text_poke_loc))
2151 static struct text_poke_loc tp_vec[TP_VEC_MAX];
2152 static int tp_vec_nr;
2153
2154 /**
2155  * text_poke_bp_batch() -- update instructions on live kernel on SMP
2156  * @tp:                 vector of instructions to patch
2157  * @nr_entries:         number of entries in the vector
2158  *
2159  * Modify multi-byte instruction by using int3 breakpoint on SMP.
2160  * We completely avoid stop_machine() here, and achieve the
2161  * synchronization using int3 breakpoint.
2162  *
2163  * The way it is done:
2164  *      - For each entry in the vector:
2165  *              - add a int3 trap to the address that will be patched
2166  *      - sync cores
2167  *      - For each entry in the vector:
2168  *              - update all but the first byte of the patched range
2169  *      - sync cores
2170  *      - For each entry in the vector:
2171  *              - replace the first byte (int3) by the first byte of
2172  *                replacing opcode
2173  *      - sync cores
2174  */
2175 static void text_poke_bp_batch(struct text_poke_loc *tp, unsigned int nr_entries)
2176 {
2177         unsigned char int3 = INT3_INSN_OPCODE;
2178         unsigned int i;
2179         int do_sync;
2180
2181         lockdep_assert_held(&text_mutex);
2182
2183         bp_desc.vec = tp;
2184         bp_desc.nr_entries = nr_entries;
2185
2186         /*
2187          * Corresponds to the implicit memory barrier in try_get_desc() to
2188          * ensure reading a non-zero refcount provides up to date bp_desc data.
2189          */
2190         atomic_set_release(&bp_desc.refs, 1);
2191
2192         /*
2193          * Function tracing can enable thousands of places that need to be
2194          * updated. This can take quite some time, and with full kernel debugging
2195          * enabled, this could cause the softlockup watchdog to trigger.
2196          * This function gets called every 256 entries added to be patched.
2197          * Call cond_resched() here to make sure that other tasks can get scheduled
2198          * while processing all the functions being patched.
2199          */
2200         cond_resched();
2201
2202         /*
2203          * Corresponding read barrier in int3 notifier for making sure the
2204          * nr_entries and handler are correctly ordered wrt. patching.
2205          */
2206         smp_wmb();
2207
2208         /*
2209          * First step: add a int3 trap to the address that will be patched.
2210          */
2211         for (i = 0; i < nr_entries; i++) {
2212                 tp[i].old = *(u8 *)text_poke_addr(&tp[i]);
2213                 text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), &int3, INT3_INSN_SIZE);
2214         }
2215
2216         text_poke_sync();
2217
2218         /*
2219          * Second step: update all but the first byte of the patched range.
2220          */
2221         for (do_sync = 0, i = 0; i < nr_entries; i++) {
2222                 u8 old[POKE_MAX_OPCODE_SIZE+1] = { tp[i].old, };
2223                 u8 _new[POKE_MAX_OPCODE_SIZE+1];
2224                 const u8 *new = tp[i].text;
2225                 int len = tp[i].len;
2226
2227                 if (len - INT3_INSN_SIZE > 0) {
2228                         memcpy(old + INT3_INSN_SIZE,
2229                                text_poke_addr(&tp[i]) + INT3_INSN_SIZE,
2230                                len - INT3_INSN_SIZE);
2231
2232                         if (len == 6) {
2233                                 _new[0] = 0x0f;
2234                                 memcpy(_new + 1, new, 5);
2235                                 new = _new;
2236                         }
2237
2238                         text_poke(text_poke_addr(&tp[i]) + INT3_INSN_SIZE,
2239                                   new + INT3_INSN_SIZE,
2240                                   len - INT3_INSN_SIZE);
2241
2242                         do_sync++;
2243                 }
2244
2245                 /*
2246                  * Emit a perf event to record the text poke, primarily to
2247                  * support Intel PT decoding which must walk the executable code
2248                  * to reconstruct the trace. The flow up to here is:
2249                  *   - write INT3 byte
2250                  *   - IPI-SYNC
2251                  *   - write instruction tail
2252                  * At this point the actual control flow will be through the
2253                  * INT3 and handler and not hit the old or new instruction.
2254                  * Intel PT outputs FUP/TIP packets for the INT3, so the flow
2255                  * can still be decoded. Subsequently:
2256                  *   - emit RECORD_TEXT_POKE with the new instruction
2257                  *   - IPI-SYNC
2258                  *   - write first byte
2259                  *   - IPI-SYNC
2260                  * So before the text poke event timestamp, the decoder will see
2261                  * either the old instruction flow or FUP/TIP of INT3. After the
2262                  * text poke event timestamp, the decoder will see either the
2263                  * new instruction flow or FUP/TIP of INT3. Thus decoders can
2264                  * use the timestamp as the point at which to modify the
2265                  * executable code.
2266                  * The old instruction is recorded so that the event can be
2267                  * processed forwards or backwards.
2268                  */
2269                 perf_event_text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), old, len, new, len);
2270         }
2271
2272         if (do_sync) {
2273                 /*
2274                  * According to Intel, this core syncing is very likely
2275                  * not necessary and we'd be safe even without it. But
2276                  * better safe than sorry (plus there's not only Intel).
2277                  */
2278                 text_poke_sync();
2279         }
2280
2281         /*
2282          * Third step: replace the first byte (int3) by the first byte of
2283          * replacing opcode.
2284          */
2285         for (do_sync = 0, i = 0; i < nr_entries; i++) {
2286                 u8 byte = tp[i].text[0];
2287
2288                 if (tp[i].len == 6)
2289                         byte = 0x0f;
2290
2291                 if (byte == INT3_INSN_OPCODE)
2292                         continue;
2293
2294                 text_poke(text_poke_addr(&tp[i]), &byte, INT3_INSN_SIZE);
2295                 do_sync++;
2296         }
2297
2298         if (do_sync)
2299                 text_poke_sync();
2300
2301         /*
2302          * Remove and wait for refs to be zero.
2303          */
2304         if (!atomic_dec_and_test(&bp_desc.refs))
2305                 atomic_cond_read_acquire(&bp_desc.refs, !VAL);
2306 }
2307
2308 static void text_poke_loc_init(struct text_poke_loc *tp, void *addr,
2309                                const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2310 {
2311         struct insn insn;
2312         int ret, i = 0;
2313
2314         if (len == 6)
2315                 i = 1;
2316         memcpy((void *)tp->text, opcode+i, len-i);
2317         if (!emulate)
2318                 emulate = opcode;
2319
2320         ret = insn_decode_kernel(&insn, emulate);
2321         BUG_ON(ret < 0);
2322
2323         tp->rel_addr = addr - (void *)_stext;
2324         tp->len = len;
2325         tp->opcode = insn.opcode.bytes[0];
2326
2327         if (is_jcc32(&insn)) {
2328                 /*
2329                  * Map Jcc.d32 onto Jcc.d8 and use len to distinguish.
2330                  */
2331                 tp->opcode = insn.opcode.bytes[1] - 0x10;
2332         }
2333
2334         switch (tp->opcode) {
2335         case RET_INSN_OPCODE:
2336         case JMP32_INSN_OPCODE:
2337         case JMP8_INSN_OPCODE:
2338                 /*
2339                  * Control flow instructions without implied execution of the
2340                  * next instruction can be padded with INT3.
2341                  */
2342                 for (i = insn.length; i < len; i++)
2343                         BUG_ON(tp->text[i] != INT3_INSN_OPCODE);
2344                 break;
2345
2346         default:
2347                 BUG_ON(len != insn.length);
2348         }
2349
2350         switch (tp->opcode) {
2351         case INT3_INSN_OPCODE:
2352         case RET_INSN_OPCODE:
2353                 break;
2354
2355         case CALL_INSN_OPCODE:
2356         case JMP32_INSN_OPCODE:
2357         case JMP8_INSN_OPCODE:
2358         case 0x70 ... 0x7f: /* Jcc */
2359                 tp->disp = insn.immediate.value;
2360                 break;
2361
2362         default: /* assume NOP */
2363                 switch (len) {
2364                 case 2: /* NOP2 -- emulate as JMP8+0 */
2365                         BUG_ON(memcmp(emulate, x86_nops[len], len));
2366                         tp->opcode = JMP8_INSN_OPCODE;
2367                         tp->disp = 0;
2368                         break;
2369
2370                 case 5: /* NOP5 -- emulate as JMP32+0 */
2371                         BUG_ON(memcmp(emulate, x86_nops[len], len));
2372                         tp->opcode = JMP32_INSN_OPCODE;
2373                         tp->disp = 0;
2374                         break;
2375
2376                 default: /* unknown instruction */
2377                         BUG();
2378                 }
2379                 break;
2380         }
2381 }
2382
2383 /*
2384  * We hard rely on the tp_vec being ordered; ensure this is so by flushing
2385  * early if needed.
2386  */
2387 static bool tp_order_fail(void *addr)
2388 {
2389         struct text_poke_loc *tp;
2390
2391         if (!tp_vec_nr)
2392                 return false;
2393
2394         if (!addr) /* force */
2395                 return true;
2396
2397         tp = &tp_vec[tp_vec_nr - 1];
2398         if ((unsigned long)text_poke_addr(tp) > (unsigned long)addr)
2399                 return true;
2400
2401         return false;
2402 }
2403
2404 static void text_poke_flush(void *addr)
2405 {
2406         if (tp_vec_nr == TP_VEC_MAX || tp_order_fail(addr)) {
2407                 text_poke_bp_batch(tp_vec, tp_vec_nr);
2408                 tp_vec_nr = 0;
2409         }
2410 }
2411
2412 void text_poke_finish(void)
2413 {
2414         text_poke_flush(NULL);
2415 }
2416
2417 void __ref text_poke_queue(void *addr, const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2418 {
2419         struct text_poke_loc *tp;
2420
2421         text_poke_flush(addr);
2422
2423         tp = &tp_vec[tp_vec_nr++];
2424         text_poke_loc_init(tp, addr, opcode, len, emulate);
2425 }
2426
2427 /**
2428  * text_poke_bp() -- update instructions on live kernel on SMP
2429  * @addr:       address to patch
2430  * @opcode:     opcode of new instruction
2431  * @len:        length to copy
2432  * @emulate:    instruction to be emulated
2433  *
2434  * Update a single instruction with the vector in the stack, avoiding
2435  * dynamically allocated memory. This function should be used when it is
2436  * not possible to allocate memory.
2437  */
2438 void __ref text_poke_bp(void *addr, const void *opcode, size_t len, const void *emulate)
2439 {
2440         struct text_poke_loc tp;
2441
2442         text_poke_loc_init(&tp, addr, opcode, len, emulate);
2443         text_poke_bp_batch(&tp, 1);
2444 }