kernel/kexec_core.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * kexec.c - kexec system call core code.
   4  * Copyright (C) 2002-2004 Eric Biederman  <ebiederm@xmission.com>
   5  */
   6
   7 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
   8
   9 #include <linux/btf.h>
  10 #include <linux/capability.h>
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/file.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/fs.h>
  15 #include <linux/kexec.h>
  16 #include <linux/mutex.h>
  17 #include <linux/list.h>
  18 #include <linux/highmem.h>
  19 #include <linux/syscalls.h>
  20 #include <linux/reboot.h>
  21 #include <linux/ioport.h>
  22 #include <linux/hardirq.h>
  23 #include <linux/elf.h>
  24 #include <linux/elfcore.h>
  25 #include <linux/utsname.h>
  26 #include <linux/numa.h>
  27 #include <linux/suspend.h>
  28 #include <linux/device.h>
  29 #include <linux/freezer.h>
  30 #include <linux/panic_notifier.h>
  31 #include <linux/pm.h>
  32 #include <linux/cpu.h>
  33 #include <linux/uaccess.h>
  34 #include <linux/io.h>
  35 #include <linux/console.h>
  36 #include <linux/vmalloc.h>
  37 #include <linux/swap.h>
  38 #include <linux/syscore_ops.h>
  39 #include <linux/compiler.h>
  40 #include <linux/hugetlb.h>
  41 #include <linux/objtool.h>
  42 #include <linux/kmsg_dump.h>
  43
  44 #include <asm/page.h>
  45 #include <asm/sections.h>
  46
  47 #include <crypto/hash.h>
  48 #include "kexec_internal.h"
  49
  50 atomic_t __kexec_lock = ATOMIC_INIT(0);
  51
  52 /* Flag to indicate we are going to kexec a new kernel */
  53 bool kexec_in_progress = false;
  54
  55
  56 /* Location of the reserved area for the crash kernel */
  57 struct resource crashk_res = {
  58         .name  = "Crash kernel",
  59         .start = 0,
  60         .end   = 0,
  61         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  62         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  63 };
  64 struct resource crashk_low_res = {
  65         .name  = "Crash kernel",
  66         .start = 0,
  67         .end   = 0,
  68         .flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
  69         .desc  = IORES_DESC_CRASH_KERNEL
  70 };
  71
  72 int kexec_should_crash(struct task_struct *p)
  73 {
  74         /*
  75          * If crash_kexec_post_notifiers is enabled, don't run
  76          * crash_kexec() here yet, which must be run after panic
  77          * notifiers in panic().
  78          */
  79         if (crash_kexec_post_notifiers)
  80                 return 0;
  81         /*
  82          * There are 4 panic() calls in make_task_dead() path, each of which
  83          * corresponds to each of these 4 conditions.
  84          */
  85         if (in_interrupt() || !p->pid || is_global_init(p) || panic_on_oops)
  86                 return 1;
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 int kexec_crash_loaded(void)
  91 {
  92         return !!kexec_crash_image;
  93 }
  94 EXPORT_SYMBOL_GPL(kexec_crash_loaded);
  95
  96 /*
  97  * When kexec transitions to the new kernel there is a one-to-one
  98  * mapping between physical and virtual addresses.  On processors
  99  * where you can disable the MMU this is trivial, and easy.  For
 100  * others it is still a simple predictable page table to setup.
 101  *
 102  * In that environment kexec copies the new kernel to its final
 103  * resting place.  This means I can only support memory whose
 104  * physical address can fit in an unsigned long.  In particular
 105  * addresses where (pfn << PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX cannot be handled.
 106  * If the assembly stub has more restrictive requirements
 107  * KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT and KEXEC_DEST_MEMORY_LIMIT can be
 108  * defined more restrictively in <asm/kexec.h>.
 109  *
 110  * The code for the transition from the current kernel to the
 111  * new kernel is placed in the control_code_buffer, whose size
 112  * is given by KEXEC_CONTROL_PAGE_SIZE.  In the best case only a single
 113  * page of memory is necessary, but some architectures require more.
 114  * Because this memory must be identity mapped in the transition from
 115  * virtual to physical addresses it must live in the range
 116  * 0 - TASK_SIZE, as only the user space mappings are arbitrarily
 117  * modifiable.
 118  *
 119  * The assembly stub in the control code buffer is passed a linked list
 120  * of descriptor pages detailing the source pages of the new kernel,
 121  * and the destination addresses of those source pages.  As this data
 122  * structure is not used in the context of the current OS, it must
 123  * be self-contained.
 124  *
 125  * The code has been made to work with highmem pages and will use a
 126  * destination page in its final resting place (if it happens
 127  * to allocate it).  The end product of this is that most of the
 128  * physical address space, and most of RAM can be used.
 129  *
 130  * Future directions include:
 131  *  - allocating a page table with the control code buffer identity
 132  *    mapped, to simplify machine_kexec and make kexec_on_panic more
 133  *    reliable.
 134  */
 135
 136 /*
 137  * KIMAGE_NO_DEST is an impossible destination address..., for
 138  * allocating pages whose destination address we do not care about.
 139  */
 140 #define KIMAGE_NO_DEST (-1UL)
 141 #define PAGE_COUNT(x) (((x) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT)
 142
 143 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 144                                        gfp_t gfp_mask,
 145                                        unsigned long dest);
 146
 147 int sanity_check_segment_list(struct kimage *image)
 148 {
 149         int i;
 150         unsigned long nr_segments = image->nr_segments;
 151         unsigned long total_pages = 0;
 152         unsigned long nr_pages = totalram_pages();
 153
 154         /*
 155          * Verify we have good destination addresses.  The caller is
 156          * responsible for making certain we don't attempt to load
 157          * the new image into invalid or reserved areas of RAM.  This
 158          * just verifies it is an address we can use.
 159          *
 160          * Since the kernel does everything in page size chunks ensure
 161          * the destination addresses are page aligned.  Too many
 162          * special cases crop of when we don't do this.  The most
 163          * insidious is getting overlapping destination addresses
 164          * simply because addresses are changed to page size
 165          * granularity.
 166          */
 167         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 168                 unsigned long mstart, mend;
 169
 170                 mstart = image->segment[i].mem;
 171                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 172                 if (mstart > mend)
 173                         return -EADDRNOTAVAIL;
 174                 if ((mstart & ~PAGE_MASK) || (mend & ~PAGE_MASK))
 175                         return -EADDRNOTAVAIL;
 176                 if (mend >= KEXEC_DESTINATION_MEMORY_LIMIT)
 177                         return -EADDRNOTAVAIL;
 178         }
 179
 180         /* Verify our destination addresses do not overlap.
 181          * If we alloed overlapping destination addresses
 182          * through very weird things can happen with no
 183          * easy explanation as one segment stops on another.
 184          */
 185         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 186                 unsigned long mstart, mend;
 187                 unsigned long j;
 188
 189                 mstart = image->segment[i].mem;
 190                 mend   = mstart + image->segment[i].memsz;
 191                 for (j = 0; j < i; j++) {
 192                         unsigned long pstart, pend;
 193
 194                         pstart = image->segment[j].mem;
 195                         pend   = pstart + image->segment[j].memsz;
 196                         /* Do the segments overlap ? */
 197                         if ((mend > pstart) && (mstart < pend))
 198                                 return -EINVAL;
 199                 }
 200         }
 201
 202         /* Ensure our buffer sizes are strictly less than
 203          * our memory sizes.  This should always be the case,
 204          * and it is easier to check up front than to be surprised
 205          * later on.
 206          */
 207         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 208                 if (image->segment[i].bufsz > image->segment[i].memsz)
 209                         return -EINVAL;
 210         }
 211
 212         /*
 213          * Verify that no more than half of memory will be consumed. If the
 214          * request from userspace is too large, a large amount of time will be
 215          * wasted allocating pages, which can cause a soft lockup.
 216          */
 217         for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 218                 if (PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz) > nr_pages / 2)
 219                         return -EINVAL;
 220
 221                 total_pages += PAGE_COUNT(image->segment[i].memsz);
 222         }
 223
 224         if (total_pages > nr_pages / 2)
 225                 return -EINVAL;
 226
 227         /*
 228          * Verify we have good destination addresses.  Normally
 229          * the caller is responsible for making certain we don't
 230          * attempt to load the new image into invalid or reserved
 231          * areas of RAM.  But crash kernels are preloaded into a
 232          * reserved area of ram.  We must ensure the addresses
 233          * are in the reserved area otherwise preloading the
 234          * kernel could corrupt things.
 235          */
 236
 237         if (image->type == KEXEC_TYPE_CRASH) {
 238                 for (i = 0; i < nr_segments; i++) {
 239                         unsigned long mstart, mend;
 240
 241                         mstart = image->segment[i].mem;
 242                         mend = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 243                         /* Ensure we are within the crash kernel limits */
 244                         if ((mstart < phys_to_boot_phys(crashk_res.start)) ||
 245                             (mend > phys_to_boot_phys(crashk_res.end)))
 246                                 return -EADDRNOTAVAIL;
 247                 }
 248         }
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 struct kimage *do_kimage_alloc_init(void)
 254 {
 255         struct kimage *image;
 256
 257         /* Allocate a controlling structure */
 258         image = kzalloc(sizeof(*image), GFP_KERNEL);
 259         if (!image)
 260                 return NULL;
 261
 262         image->head = 0;
 263         image->entry = &image->head;
 264         image->last_entry = &image->head;
 265         image->control_page = ~0; /* By default this does not apply */
 266         image->type = KEXEC_TYPE_DEFAULT;
 267
 268         /* Initialize the list of control pages */
 269         INIT_LIST_HEAD(&image->control_pages);
 270
 271         /* Initialize the list of destination pages */
 272         INIT_LIST_HEAD(&image->dest_pages);
 273
 274         /* Initialize the list of unusable pages */
 275         INIT_LIST_HEAD(&image->unusable_pages);
 276
 277 #ifdef CONFIG_CRASH_HOTPLUG
 278         image->hp_action = KEXEC_CRASH_HP_NONE;
 279         image->elfcorehdr_index = -1;
 280         image->elfcorehdr_updated = false;
 281 #endif
 282
 283         return image;
 284 }
 285
 286 int kimage_is_destination_range(struct kimage *image,
 287                                         unsigned long start,
 288                                         unsigned long end)
 289 {
 290         unsigned long i;
 291
 292         for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 293                 unsigned long mstart, mend;
 294
 295                 mstart = image->segment[i].mem;
 296                 mend = mstart + image->segment[i].memsz;
 297                 if ((end > mstart) && (start < mend))
 298                         return 1;
 299         }
 300
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 static struct page *kimage_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 305 {
 306         struct page *pages;
 307
 308         if (fatal_signal_pending(current))
 309                 return NULL;
 310         pages = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_ZERO, order);
 311         if (pages) {
 312                 unsigned int count, i;
 313
 314                 pages->mapping = NULL;
 315                 set_page_private(pages, order);
 316                 count = 1 << order;
 317                 for (i = 0; i < count; i++)
 318                         SetPageReserved(pages + i);
 319
 320                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), count,
 321                                             gfp_mask);
 322
 323                 if (gfp_mask & __GFP_ZERO)
 324                         for (i = 0; i < count; i++)
 325                                 clear_highpage(pages + i);
 326         }
 327
 328         return pages;
 329 }
 330
 331 static void kimage_free_pages(struct page *page)
 332 {
 333         unsigned int order, count, i;
 334
 335         order = page_private(page);
 336         count = 1 << order;
 337
 338         arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), count);
 339
 340         for (i = 0; i < count; i++)
 341                 ClearPageReserved(page + i);
 342         __free_pages(page, order);
 343 }
 344
 345 void kimage_free_page_list(struct list_head *list)
 346 {
 347         struct page *page, *next;
 348
 349         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
 350                 list_del(&page->lru);
 351                 kimage_free_pages(page);
 352         }
 353 }
 354
 355 static struct page *kimage_alloc_normal_control_pages(struct kimage *image,
 356                                                         unsigned int order)
 357 {
 358         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 359          * that are needed while we copy the rest of the pages
 360          * to their final resting place.  As such they must
 361          * not conflict with either the destination addresses
 362          * or memory the kernel is already using.
 363          *
 364          * The only case where we really need more than one of
 365          * these are for architectures where we cannot disable
 366          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 367          * page table for all of the memory.
 368          *
 369          * At worst this runs in O(N) of the image size.
 370          */
 371         struct list_head extra_pages;
 372         struct page *pages;
 373         unsigned int count;
 374
 375         count = 1 << order;
 376         INIT_LIST_HEAD(&extra_pages);
 377
 378         /* Loop while I can allocate a page and the page allocated
 379          * is a destination page.
 380          */
 381         do {
 382                 unsigned long pfn, epfn, addr, eaddr;
 383
 384                 pages = kimage_alloc_pages(KEXEC_CONTROL_MEMORY_GFP, order);
 385                 if (!pages)
 386                         break;
 387                 pfn   = page_to_boot_pfn(pages);
 388                 epfn  = pfn + count;
 389                 addr  = pfn << PAGE_SHIFT;
 390                 eaddr = epfn << PAGE_SHIFT;
 391                 if ((epfn >= (KEXEC_CONTROL_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) ||
 392                               kimage_is_destination_range(image, addr, eaddr)) {
 393                         list_add(&pages->lru, &extra_pages);
 394                         pages = NULL;
 395                 }
 396         } while (!pages);
 397
 398         if (pages) {
 399                 /* Remember the allocated page... */
 400                 list_add(&pages->lru, &image->control_pages);
 401
 402                 /* Because the page is already in it's destination
 403                  * location we will never allocate another page at
 404                  * that address.  Therefore kimage_alloc_pages
 405                  * will not return it (again) and we don't need
 406                  * to give it an entry in image->segment[].
 407                  */
 408         }
 409         /* Deal with the destination pages I have inadvertently allocated.
 410          *
 411          * Ideally I would convert multi-page allocations into single
 412          * page allocations, and add everything to image->dest_pages.
 413          *
 414          * For now it is simpler to just free the pages.
 415          */
 416         kimage_free_page_list(&extra_pages);
 417
 418         return pages;
 419 }
 420
 421 static struct page *kimage_alloc_crash_control_pages(struct kimage *image,
 422                                                       unsigned int order)
 423 {
 424         /* Control pages are special, they are the intermediaries
 425          * that are needed while we copy the rest of the pages
 426          * to their final resting place.  As such they must
 427          * not conflict with either the destination addresses
 428          * or memory the kernel is already using.
 429          *
 430          * Control pages are also the only pags we must allocate
 431          * when loading a crash kernel.  All of the other pages
 432          * are specified by the segments and we just memcpy
 433          * into them directly.
 434          *
 435          * The only case where we really need more than one of
 436          * these are for architectures where we cannot disable
 437          * the MMU and must instead generate an identity mapped
 438          * page table for all of the memory.
 439          *
 440          * Given the low demand this implements a very simple
 441          * allocator that finds the first hole of the appropriate
 442          * size in the reserved memory region, and allocates all
 443          * of the memory up to and including the hole.
 444          */
 445         unsigned long hole_start, hole_end, size;
 446         struct page *pages;
 447
 448         pages = NULL;
 449         size = (1 << order) << PAGE_SHIFT;
 450         hole_start = (image->control_page + (size - 1)) & ~(size - 1);
 451         hole_end   = hole_start + size - 1;
 452         while (hole_end <= crashk_res.end) {
 453                 unsigned long i;
 454
 455                 cond_resched();
 456
 457                 if (hole_end > KEXEC_CRASH_CONTROL_MEMORY_LIMIT)
 458                         break;
 459                 /* See if I overlap any of the segments */
 460                 for (i = 0; i < image->nr_segments; i++) {
 461                         unsigned long mstart, mend;
 462
 463                         mstart = image->segment[i].mem;
 464                         mend   = mstart + image->segment[i].memsz - 1;
 465                         if ((hole_end >= mstart) && (hole_start <= mend)) {
 466                                 /* Advance the hole to the end of the segment */
 467                                 hole_start = (mend + (size - 1)) & ~(size - 1);
 468                                 hole_end   = hole_start + size - 1;
 469                                 break;
 470                         }
 471                 }
 472                 /* If I don't overlap any segments I have found my hole! */
 473                 if (i == image->nr_segments) {
 474                         pages = pfn_to_page(hole_start >> PAGE_SHIFT);
 475                         image->control_page = hole_end;
 476                         break;
 477                 }
 478         }
 479
 480         /* Ensure that these pages are decrypted if SME is enabled. */
 481         if (pages)
 482                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(pages), 1 << order, 0);
 483
 484         return pages;
 485 }
 486
 487
 488 struct page *kimage_alloc_control_pages(struct kimage *image,
 489                                          unsigned int order)
 490 {
 491         struct page *pages = NULL;
 492
 493         switch (image->type) {
 494         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 495                 pages = kimage_alloc_normal_control_pages(image, order);
 496                 break;
 497         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 498                 pages = kimage_alloc_crash_control_pages(image, order);
 499                 break;
 500         }
 501
 502         return pages;
 503 }
 504
 505 int kimage_crash_copy_vmcoreinfo(struct kimage *image)
 506 {
 507         struct page *vmcoreinfo_page;
 508         void *safecopy;
 509
 510         if (image->type != KEXEC_TYPE_CRASH)
 511                 return 0;
 512
 513         /*
 514          * For kdump, allocate one vmcoreinfo safe copy from the
 515          * crash memory. as we have arch_kexec_protect_crashkres()
 516          * after kexec syscall, we naturally protect it from write
 517          * (even read) access under kernel direct mapping. But on
 518          * the other hand, we still need to operate it when crash
 519          * happens to generate vmcoreinfo note, hereby we rely on
 520          * vmap for this purpose.
 521          */
 522         vmcoreinfo_page = kimage_alloc_control_pages(image, 0);
 523         if (!vmcoreinfo_page) {
 524                 pr_warn("Could not allocate vmcoreinfo buffer\n");
 525                 return -ENOMEM;
 526         }
 527         safecopy = vmap(&vmcoreinfo_page, 1, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
 528         if (!safecopy) {
 529                 pr_warn("Could not vmap vmcoreinfo buffer\n");
 530                 return -ENOMEM;
 531         }
 532
 533         image->vmcoreinfo_data_copy = safecopy;
 534         crash_update_vmcoreinfo_safecopy(safecopy);
 535
 536         return 0;
 537 }
 538
 539 static int kimage_add_entry(struct kimage *image, kimage_entry_t entry)
 540 {
 541         if (*image->entry != 0)
 542                 image->entry++;
 543
 544         if (image->entry == image->last_entry) {
 545                 kimage_entry_t *ind_page;
 546                 struct page *page;
 547
 548                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_KERNEL, KIMAGE_NO_DEST);
 549                 if (!page)
 550                         return -ENOMEM;
 551
 552                 ind_page = page_address(page);
 553                 *image->entry = virt_to_boot_phys(ind_page) | IND_INDIRECTION;
 554                 image->entry = ind_page;
 555                 image->last_entry = ind_page +
 556                                       ((PAGE_SIZE/sizeof(kimage_entry_t)) - 1);
 557         }
 558         *image->entry = entry;
 559         image->entry++;
 560         *image->entry = 0;
 561
 562         return 0;
 563 }
 564
 565 static int kimage_set_destination(struct kimage *image,
 566                                    unsigned long destination)
 567 {
 568         destination &= PAGE_MASK;
 569
 570         return kimage_add_entry(image, destination | IND_DESTINATION);
 571 }
 572
 573
 574 static int kimage_add_page(struct kimage *image, unsigned long page)
 575 {
 576         page &= PAGE_MASK;
 577
 578         return kimage_add_entry(image, page | IND_SOURCE);
 579 }
 580
 581
 582 static void kimage_free_extra_pages(struct kimage *image)
 583 {
 584         /* Walk through and free any extra destination pages I may have */
 585         kimage_free_page_list(&image->dest_pages);
 586
 587         /* Walk through and free any unusable pages I have cached */
 588         kimage_free_page_list(&image->unusable_pages);
 589
 590 }
 591
 592 void kimage_terminate(struct kimage *image)
 593 {
 594         if (*image->entry != 0)
 595                 image->entry++;
 596
 597         *image->entry = IND_DONE;
 598 }
 599
 600 #define for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) \
 601         for (ptr = &image->head; (entry = *ptr) && !(entry & IND_DONE); \
 602                 ptr = (entry & IND_INDIRECTION) ? \
 603                         boot_phys_to_virt((entry & PAGE_MASK)) : ptr + 1)
 604
 605 static void kimage_free_entry(kimage_entry_t entry)
 606 {
 607         struct page *page;
 608
 609         page = boot_pfn_to_page(entry >> PAGE_SHIFT);
 610         kimage_free_pages(page);
 611 }
 612
 613 void kimage_free(struct kimage *image)
 614 {
 615         kimage_entry_t *ptr, entry;
 616         kimage_entry_t ind = 0;
 617
 618         if (!image)
 619                 return;
 620
 621         if (image->vmcoreinfo_data_copy) {
 622                 crash_update_vmcoreinfo_safecopy(NULL);
 623                 vunmap(image->vmcoreinfo_data_copy);
 624         }
 625
 626         kimage_free_extra_pages(image);
 627         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 628                 if (entry & IND_INDIRECTION) {
 629                         /* Free the previous indirection page */
 630                         if (ind & IND_INDIRECTION)
 631                                 kimage_free_entry(ind);
 632                         /* Save this indirection page until we are
 633                          * done with it.
 634                          */
 635                         ind = entry;
 636                 } else if (entry & IND_SOURCE)
 637                         kimage_free_entry(entry);
 638         }
 639         /* Free the final indirection page */
 640         if (ind & IND_INDIRECTION)
 641                 kimage_free_entry(ind);
 642
 643         /* Handle any machine specific cleanup */
 644         machine_kexec_cleanup(image);
 645
 646         /* Free the kexec control pages... */
 647         kimage_free_page_list(&image->control_pages);
 648
 649         /*
 650          * Free up any temporary buffers allocated. This might hit if
 651          * error occurred much later after buffer allocation.
 652          */
 653         if (image->file_mode)
 654                 kimage_file_post_load_cleanup(image);
 655
 656         kfree(image);
 657 }
 658
 659 static kimage_entry_t *kimage_dst_used(struct kimage *image,
 660                                         unsigned long page)
 661 {
 662         kimage_entry_t *ptr, entry;
 663         unsigned long destination = 0;
 664
 665         for_each_kimage_entry(image, ptr, entry) {
 666                 if (entry & IND_DESTINATION)
 667                         destination = entry & PAGE_MASK;
 668                 else if (entry & IND_SOURCE) {
 669                         if (page == destination)
 670                                 return ptr;
 671                         destination += PAGE_SIZE;
 672                 }
 673         }
 674
 675         return NULL;
 676 }
 677
 678 static struct page *kimage_alloc_page(struct kimage *image,
 679                                         gfp_t gfp_mask,
 680                                         unsigned long destination)
 681 {
 682         /*
 683          * Here we implement safeguards to ensure that a source page
 684          * is not copied to its destination page before the data on
 685          * the destination page is no longer useful.
 686          *
 687          * To do this we maintain the invariant that a source page is
 688          * either its own destination page, or it is not a
 689          * destination page at all.
 690          *
 691          * That is slightly stronger than required, but the proof
 692          * that no problems will not occur is trivial, and the
 693          * implementation is simply to verify.
 694          *
 695          * When allocating all pages normally this algorithm will run
 696          * in O(N) time, but in the worst case it will run in O(N^2)
 697          * time.   If the runtime is a problem the data structures can
 698          * be fixed.
 699          */
 700         struct page *page;
 701         unsigned long addr;
 702
 703         /*
 704          * Walk through the list of destination pages, and see if I
 705          * have a match.
 706          */
 707         list_for_each_entry(page, &image->dest_pages, lru) {
 708                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 709                 if (addr == destination) {
 710                         list_del(&page->lru);
 711                         return page;
 712                 }
 713         }
 714         page = NULL;
 715         while (1) {
 716                 kimage_entry_t *old;
 717
 718                 /* Allocate a page, if we run out of memory give up */
 719                 page = kimage_alloc_pages(gfp_mask, 0);
 720                 if (!page)
 721                         return NULL;
 722                 /* If the page cannot be used file it away */
 723                 if (page_to_boot_pfn(page) >
 724                                 (KEXEC_SOURCE_MEMORY_LIMIT >> PAGE_SHIFT)) {
 725                         list_add(&page->lru, &image->unusable_pages);
 726                         continue;
 727                 }
 728                 addr = page_to_boot_pfn(page) << PAGE_SHIFT;
 729
 730                 /* If it is the destination page we want use it */
 731                 if (addr == destination)
 732                         break;
 733
 734                 /* If the page is not a destination page use it */
 735                 if (!kimage_is_destination_range(image, addr,
 736                                                   addr + PAGE_SIZE))
 737                         break;
 738
 739                 /*
 740                  * I know that the page is someones destination page.
 741                  * See if there is already a source page for this
 742                  * destination page.  And if so swap the source pages.
 743                  */
 744                 old = kimage_dst_used(image, addr);
 745                 if (old) {
 746                         /* If so move it */
 747                         unsigned long old_addr;
 748                         struct page *old_page;
 749
 750                         old_addr = *old & PAGE_MASK;
 751                         old_page = boot_pfn_to_page(old_addr >> PAGE_SHIFT);
 752                         copy_highpage(page, old_page);
 753                         *old = addr | (*old & ~PAGE_MASK);
 754
 755                         /* The old page I have found cannot be a
 756                          * destination page, so return it if it's
 757                          * gfp_flags honor the ones passed in.
 758                          */
 759                         if (!(gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) &&
 760                             PageHighMem(old_page)) {
 761                                 kimage_free_pages(old_page);
 762                                 continue;
 763                         }
 764                         page = old_page;
 765                         break;
 766                 }
 767                 /* Place the page on the destination list, to be used later */
 768                 list_add(&page->lru, &image->dest_pages);
 769         }
 770
 771         return page;
 772 }
 773
 774 static int kimage_load_normal_segment(struct kimage *image,
 775                                          struct kexec_segment *segment)
 776 {
 777         unsigned long maddr;
 778         size_t ubytes, mbytes;
 779         int result;
 780         unsigned char __user *buf = NULL;
 781         unsigned char *kbuf = NULL;
 782
 783         if (image->file_mode)
 784                 kbuf = segment->kbuf;
 785         else
 786                 buf = segment->buf;
 787         ubytes = segment->bufsz;
 788         mbytes = segment->memsz;
 789         maddr = segment->mem;
 790
 791         result = kimage_set_destination(image, maddr);
 792         if (result < 0)
 793                 goto out;
 794
 795         while (mbytes) {
 796                 struct page *page;
 797                 char *ptr;
 798                 size_t uchunk, mchunk;
 799
 800                 page = kimage_alloc_page(image, GFP_HIGHUSER, maddr);
 801                 if (!page) {
 802                         result  = -ENOMEM;
 803                         goto out;
 804                 }
 805                 result = kimage_add_page(image, page_to_boot_pfn(page)
 806                                                                 << PAGE_SHIFT);
 807                 if (result < 0)
 808                         goto out;
 809
 810                 ptr = kmap_local_page(page);
 811                 /* Start with a clear page */
 812                 clear_page(ptr);
 813                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 814                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 815                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 816                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 817
 818                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 819                 if (image->file_mode)
 820                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 821                 else
 822                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 823                 kunmap_local(ptr);
 824                 if (result) {
 825                         result = -EFAULT;
 826                         goto out;
 827                 }
 828                 ubytes -= uchunk;
 829                 maddr  += mchunk;
 830                 if (image->file_mode)
 831                         kbuf += mchunk;
 832                 else
 833                         buf += mchunk;
 834                 mbytes -= mchunk;
 835
 836                 cond_resched();
 837         }
 838 out:
 839         return result;
 840 }
 841
 842 static int kimage_load_crash_segment(struct kimage *image,
 843                                         struct kexec_segment *segment)
 844 {
 845         /* For crash dumps kernels we simply copy the data from
 846          * user space to it's destination.
 847          * We do things a page at a time for the sake of kmap.
 848          */
 849         unsigned long maddr;
 850         size_t ubytes, mbytes;
 851         int result;
 852         unsigned char __user *buf = NULL;
 853         unsigned char *kbuf = NULL;
 854
 855         result = 0;
 856         if (image->file_mode)
 857                 kbuf = segment->kbuf;
 858         else
 859                 buf = segment->buf;
 860         ubytes = segment->bufsz;
 861         mbytes = segment->memsz;
 862         maddr = segment->mem;
 863         while (mbytes) {
 864                 struct page *page;
 865                 char *ptr;
 866                 size_t uchunk, mchunk;
 867
 868                 page = boot_pfn_to_page(maddr >> PAGE_SHIFT);
 869                 if (!page) {
 870                         result  = -ENOMEM;
 871                         goto out;
 872                 }
 873                 arch_kexec_post_alloc_pages(page_address(page), 1, 0);
 874                 ptr = kmap_local_page(page);
 875                 ptr += maddr & ~PAGE_MASK;
 876                 mchunk = min_t(size_t, mbytes,
 877                                 PAGE_SIZE - (maddr & ~PAGE_MASK));
 878                 uchunk = min(ubytes, mchunk);
 879                 if (mchunk > uchunk) {
 880                         /* Zero the trailing part of the page */
 881                         memset(ptr + uchunk, 0, mchunk - uchunk);
 882                 }
 883
 884                 /* For file based kexec, source pages are in kernel memory */
 885                 if (image->file_mode)
 886                         memcpy(ptr, kbuf, uchunk);
 887                 else
 888                         result = copy_from_user(ptr, buf, uchunk);
 889                 kexec_flush_icache_page(page);
 890                 kunmap_local(ptr);
 891                 arch_kexec_pre_free_pages(page_address(page), 1);
 892                 if (result) {
 893                         result = -EFAULT;
 894                         goto out;
 895                 }
 896                 ubytes -= uchunk;
 897                 maddr  += mchunk;
 898                 if (image->file_mode)
 899                         kbuf += mchunk;
 900                 else
 901                         buf += mchunk;
 902                 mbytes -= mchunk;
 903
 904                 cond_resched();
 905         }
 906 out:
 907         return result;
 908 }
 909
 910 int kimage_load_segment(struct kimage *image,
 911                                 struct kexec_segment *segment)
 912 {
 913         int result = -ENOMEM;
 914
 915         switch (image->type) {
 916         case KEXEC_TYPE_DEFAULT:
 917                 result = kimage_load_normal_segment(image, segment);
 918                 break;
 919         case KEXEC_TYPE_CRASH:
 920                 result = kimage_load_crash_segment(image, segment);
 921                 break;
 922         }
 923
 924         return result;
 925 }
 926
 927 struct kexec_load_limit {
 928         /* Mutex protects the limit count. */
 929         struct mutex mutex;
 930         int limit;
 931 };
 932
 933 static struct kexec_load_limit load_limit_reboot = {
 934         .mutex = __MUTEX_INITIALIZER(load_limit_reboot.mutex),
 935         .limit = -1,
 936 };
 937
 938 static struct kexec_load_limit load_limit_panic = {
 939         .mutex = __MUTEX_INITIALIZER(load_limit_panic.mutex),
 940         .limit = -1,
 941 };
 942
 943 struct kimage *kexec_image;
 944 struct kimage *kexec_crash_image;
 945 static int kexec_load_disabled;
 946
 947 #ifdef CONFIG_SYSCTL
 948 static int kexec_limit_handler(struct ctl_table *table, int write,
 949                                void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
 950 {
 951         struct kexec_load_limit *limit = table->data;
 952         int val;
 953         struct ctl_table tmp = {
 954                 .data = &val,
 955                 .maxlen = sizeof(val),
 956                 .mode = table->mode,
 957         };
 958         int ret;
 959
 960         if (write) {
 961                 ret = proc_dointvec(&tmp, write, buffer, lenp, ppos);
 962                 if (ret)
 963                         return ret;
 964
 965                 if (val < 0)
 966                         return -EINVAL;
 967
 968                 mutex_lock(&limit->mutex);
 969                 if (limit->limit != -1 && val >= limit->limit)
 970                         ret = -EINVAL;
 971                 else
 972                         limit->limit = val;
 973                 mutex_unlock(&limit->mutex);
 974
 975                 return ret;
 976         }
 977
 978         mutex_lock(&limit->mutex);
 979         val = limit->limit;
 980         mutex_unlock(&limit->mutex);
 981
 982         return proc_dointvec(&tmp, write, buffer, lenp, ppos);
 983 }
 984
 985 static struct ctl_table kexec_core_sysctls[] = {
 986         {
 987                 .procname       = "kexec_load_disabled",
 988                 .data           = &kexec_load_disabled,
 989                 .maxlen         = sizeof(int),
 990                 .mode           = 0644,
 991                 /* only handle a transition from default "0" to "1" */
 992                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
 993                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
 994                 .extra2         = SYSCTL_ONE,
 995         },
 996         {
 997                 .procname       = "kexec_load_limit_panic",
 998                 .data           = &load_limit_panic,
 999                 .mode           = 0644,
1000                 .proc_handler   = kexec_limit_handler,
1001         },
1002         {
1003                 .procname       = "kexec_load_limit_reboot",
1004                 .data           = &load_limit_reboot,
1005                 .mode           = 0644,
1006                 .proc_handler   = kexec_limit_handler,
1007         },
1008         { }
1009 };
1010
1011 static int __init kexec_core_sysctl_init(void)
1012 {
1013         register_sysctl_init("kernel", kexec_core_sysctls);
1014         return 0;
1015 }
1016 late_initcall(kexec_core_sysctl_init);
1017 #endif
1018
1019 bool kexec_load_permitted(int kexec_image_type)
1020 {
1021         struct kexec_load_limit *limit;
1022
1023         /*
1024          * Only the superuser can use the kexec syscall and if it has not
1025          * been disabled.
1026          */
1027         if (!capable(CAP_SYS_BOOT) || kexec_load_disabled)
1028                 return false;
1029
1030         /* Check limit counter and decrease it.*/
1031         limit = (kexec_image_type == KEXEC_TYPE_CRASH) ?
1032                 &load_limit_panic : &load_limit_reboot;
1033         mutex_lock(&limit->mutex);
1034         if (!limit->limit) {
1035                 mutex_unlock(&limit->mutex);
1036                 return false;
1037         }
1038         if (limit->limit != -1)
1039                 limit->limit--;
1040         mutex_unlock(&limit->mutex);
1041
1042         return true;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * No panic_cpu check version of crash_kexec().  This function is called
1047  * only when panic_cpu holds the current CPU number; this is the only CPU
1048  * which processes crash_kexec routines.
1049  */
1050 void __noclone __crash_kexec(struct pt_regs *regs)
1051 {
1052         /* Take the kexec_lock here to prevent sys_kexec_load
1053          * running on one cpu from replacing the crash kernel
1054          * we are using after a panic on a different cpu.
1055          *
1056          * If the crash kernel was not located in a fixed area
1057          * of memory the xchg(&kexec_crash_image) would be
1058          * sufficient.  But since I reuse the memory...
1059          */
1060         if (kexec_trylock()) {
1061                 if (kexec_crash_image) {
1062                         struct pt_regs fixed_regs;
1063
1064                         crash_setup_regs(&fixed_regs, regs);
1065                         crash_save_vmcoreinfo();
1066                         machine_crash_shutdown(&fixed_regs);
1067                         machine_kexec(kexec_crash_image);
1068                 }
1069                 kexec_unlock();
1070         }
1071 }
1072 STACK_FRAME_NON_STANDARD(__crash_kexec);
1073
1074 __bpf_kfunc void crash_kexec(struct pt_regs *regs)
1075 {
1076         int old_cpu, this_cpu;
1077
1078         /*
1079          * Only one CPU is allowed to execute the crash_kexec() code as with
1080          * panic().  Otherwise parallel calls of panic() and crash_kexec()
1081          * may stop each other.  To exclude them, we use panic_cpu here too.
1082          */
1083         this_cpu = raw_smp_processor_id();
1084         old_cpu = atomic_cmpxchg(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID, this_cpu);
1085         if (old_cpu == PANIC_CPU_INVALID) {
1086                 /* This is the 1st CPU which comes here, so go ahead. */
1087                 __crash_kexec(regs);
1088
1089                 /*
1090                  * Reset panic_cpu to allow another panic()/crash_kexec()
1091                  * call.
1092                  */
1093                 atomic_set(&panic_cpu, PANIC_CPU_INVALID);
1094         }
1095 }
1096
1097 static inline resource_size_t crash_resource_size(const struct resource *res)
1098 {
1099         return !res->end ? 0 : resource_size(res);
1100 }
1101
1102 ssize_t crash_get_memory_size(void)
1103 {
1104         ssize_t size = 0;
1105
1106         if (!kexec_trylock())
1107                 return -EBUSY;
1108
1109         size += crash_resource_size(&crashk_res);
1110         size += crash_resource_size(&crashk_low_res);
1111
1112         kexec_unlock();
1113         return size;
1114 }
1115
1116 static int __crash_shrink_memory(struct resource *old_res,
1117                                  unsigned long new_size)
1118 {
1119         struct resource *ram_res;
1120
1121         ram_res = kzalloc(sizeof(*ram_res), GFP_KERNEL);
1122         if (!ram_res)
1123                 return -ENOMEM;
1124
1125         ram_res->start = old_res->start + new_size;
1126         ram_res->end   = old_res->end;
1127         ram_res->flags = IORESOURCE_BUSY | IORESOURCE_SYSTEM_RAM;
1128         ram_res->name  = "System RAM";
1129
1130         if (!new_size) {
1131                 release_resource(old_res);
1132                 old_res->start = 0;
1133                 old_res->end   = 0;
1134         } else {
1135                 crashk_res.end = ram_res->start - 1;
1136         }
1137
1138         crash_free_reserved_phys_range(ram_res->start, ram_res->end);
1139         insert_resource(&iomem_resource, ram_res);
1140
1141         return 0;
1142 }
1143
1144 int crash_shrink_memory(unsigned long new_size)
1145 {
1146         int ret = 0;
1147         unsigned long old_size, low_size;
1148
1149         if (!kexec_trylock())
1150                 return -EBUSY;
1151
1152         if (kexec_crash_image) {
1153                 ret = -ENOENT;
1154                 goto unlock;
1155         }
1156
1157         low_size = crash_resource_size(&crashk_low_res);
1158         old_size = crash_resource_size(&crashk_res) + low_size;
1159         new_size = roundup(new_size, KEXEC_CRASH_MEM_ALIGN);
1160         if (new_size >= old_size) {
1161                 ret = (new_size == old_size) ? 0 : -EINVAL;
1162                 goto unlock;
1163         }
1164
1165         /*
1166          * (low_size > new_size) implies that low_size is greater than zero.
1167          * This also means that if low_size is zero, the else branch is taken.
1168          *
1169          * If low_size is greater than 0, (low_size > new_size) indicates that
1170          * crashk_low_res also needs to be shrunken. Otherwise, only crashk_res
1171          * needs to be shrunken.
1172          */
1173         if (low_size > new_size) {
1174                 ret = __crash_shrink_memory(&crashk_res, 0);
1175                 if (ret)
1176                         goto unlock;
1177
1178                 ret = __crash_shrink_memory(&crashk_low_res, new_size);
1179         } else {
1180                 ret = __crash_shrink_memory(&crashk_res, new_size - low_size);
1181         }
1182
1183         /* Swap crashk_res and crashk_low_res if needed */
1184         if (!crashk_res.end && crashk_low_res.end) {
1185                 crashk_res.start = crashk_low_res.start;
1186                 crashk_res.end   = crashk_low_res.end;
1187                 release_resource(&crashk_low_res);
1188                 crashk_low_res.start = 0;
1189                 crashk_low_res.end   = 0;
1190                 insert_resource(&iomem_resource, &crashk_res);
1191         }
1192
1193 unlock:
1194         kexec_unlock();
1195         return ret;
1196 }
1197
1198 void crash_save_cpu(struct pt_regs *regs, int cpu)
1199 {
1200         struct elf_prstatus prstatus;
1201         u32 *buf;
1202
1203         if ((cpu < 0) || (cpu >= nr_cpu_ids))
1204                 return;
1205
1206         /* Using ELF notes here is opportunistic.
1207          * I need a well defined structure format
1208          * for the data I pass, and I need tags
1209          * on the data to indicate what information I have
1210          * squirrelled away.  ELF notes happen to provide
1211          * all of that, so there is no need to invent something new.
1212          */
1213         buf = (u32 *)per_cpu_ptr(crash_notes, cpu);
1214         if (!buf)
1215                 return;
1216         memset(&prstatus, 0, sizeof(prstatus));
1217         prstatus.common.pr_pid = current->pid;
1218         elf_core_copy_regs(&prstatus.pr_reg, regs);
1219         buf = append_elf_note(buf, KEXEC_CORE_NOTE_NAME, NT_PRSTATUS,
1220                               &prstatus, sizeof(prstatus));
1221         final_note(buf);
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Move into place and start executing a preloaded standalone
1226  * executable.  If nothing was preloaded return an error.
1227  */
1228 int kernel_kexec(void)
1229 {
1230         int error = 0;
1231
1232         if (!kexec_trylock())
1233                 return -EBUSY;
1234         if (!kexec_image) {
1235                 error = -EINVAL;
1236                 goto Unlock;
1237         }
1238
1239 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1240         if (kexec_image->preserve_context) {
1241                 pm_prepare_console();
1242                 error = freeze_processes();
1243                 if (error) {
1244                         error = -EBUSY;
1245                         goto Restore_console;
1246                 }
1247                 suspend_console();
1248                 error = dpm_suspend_start(PMSG_FREEZE);
1249                 if (error)
1250                         goto Resume_console;
1251                 /* At this point, dpm_suspend_start() has been called,
1252                  * but *not* dpm_suspend_end(). We *must* call
1253                  * dpm_suspend_end() now.  Otherwise, drivers for
1254                  * some devices (e.g. interrupt controllers) become
1255                  * desynchronized with the actual state of the
1256                  * hardware at resume time, and evil weirdness ensues.
1257                  */
1258                 error = dpm_suspend_end(PMSG_FREEZE);
1259                 if (error)
1260                         goto Resume_devices;
1261                 error = suspend_disable_secondary_cpus();
1262                 if (error)
1263                         goto Enable_cpus;
1264                 local_irq_disable();
1265                 error = syscore_suspend();
1266                 if (error)
1267                         goto Enable_irqs;
1268         } else
1269 #endif
1270         {
1271                 kexec_in_progress = true;
1272                 kernel_restart_prepare("kexec reboot");
1273                 migrate_to_reboot_cpu();
1274                 syscore_shutdown();
1275
1276                 /*
1277                  * migrate_to_reboot_cpu() disables CPU hotplug assuming that
1278                  * no further code needs to use CPU hotplug (which is true in
1279                  * the reboot case). However, the kexec path depends on using
1280                  * CPU hotplug again; so re-enable it here.
1281                  */
1282                 cpu_hotplug_enable();
1283                 pr_notice("Starting new kernel\n");
1284                 machine_shutdown();
1285         }
1286
1287         kmsg_dump(KMSG_DUMP_SHUTDOWN);
1288         machine_kexec(kexec_image);
1289
1290 #ifdef CONFIG_KEXEC_JUMP
1291         if (kexec_image->preserve_context) {
1292                 syscore_resume();
1293  Enable_irqs:
1294                 local_irq_enable();
1295  Enable_cpus:
1296                 suspend_enable_secondary_cpus();
1297                 dpm_resume_start(PMSG_RESTORE);
1298  Resume_devices:
1299                 dpm_resume_end(PMSG_RESTORE);
1300  Resume_console:
1301                 resume_console();
1302                 thaw_processes();
1303  Restore_console:
1304                 pm_restore_console();
1305         }
1306 #endif
1307
1308  Unlock:
1309         kexec_unlock();
1310         return error;
1311 }