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