x86/retpoline: Simplify retpolines
authorPeter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Fri, 26 Mar 2021 15:12:02 +0000 (16:12 +0100)
committerIngo Molnar <mingo@kernel.org>
Fri, 2 Apr 2021 10:42:04 +0000 (12:42 +0200)
commit119251855f9adf9421cb5eb409933092141ab2c7
tree00ba7bae553b629194bcd6fe615274026d4c5953
parent23c1ad538f4f371bdb67d8a112314842d5db7e5a
x86/retpoline: Simplify retpolines

Due to:

  c9c324dc22aa ("objtool: Support stack layout changes in alternatives")

it is now possible to simplify the retpolines.

Currently our retpolines consist of 2 symbols:

 - __x86_indirect_thunk_\reg: the compiler target
 - __x86_retpoline_\reg:  the actual retpoline.

Both are consecutive in code and aligned such that for any one register
they both live in the same cacheline:

  0000000000000000 <__x86_indirect_thunk_rax>:
   0:   ff e0                   jmpq   *%rax
   2:   90                      nop
   3:   90                      nop
   4:   90                      nop

  0000000000000005 <__x86_retpoline_rax>:
   5:   e8 07 00 00 00          callq  11 <__x86_retpoline_rax+0xc>
   a:   f3 90                   pause
   c:   0f ae e8                lfence
   f:   eb f9                   jmp    a <__x86_retpoline_rax+0x5>
  11:   48 89 04 24             mov    %rax,(%rsp)
  15:   c3                      retq
  16:   66 2e 0f 1f 84 00 00 00 00 00   nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)

The thunk is an alternative_2, where one option is a JMP to the
retpoline. This was done so that objtool didn't need to deal with
alternatives with stack ops. But that problem has been solved, so now
it is possible to fold the entire retpoline into the alternative to
simplify and consolidate unused bytes:

  0000000000000000 <__x86_indirect_thunk_rax>:
   0:   ff e0                   jmpq   *%rax
   2:   90                      nop
   3:   90                      nop
   4:   90                      nop
   5:   90                      nop
   6:   90                      nop
   7:   90                      nop
   8:   90                      nop
   9:   90                      nop
   a:   90                      nop
   b:   90                      nop
   c:   90                      nop
   d:   90                      nop
   e:   90                      nop
   f:   90                      nop
  10:   90                      nop
  11:   66 66 2e 0f 1f 84 00 00 00 00 00        data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
  1c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)

Notice that since the longest alternative sequence is now:

   0:   e8 07 00 00 00          callq  c <.altinstr_replacement+0xc>
   5:   f3 90                   pause
   7:   0f ae e8                lfence
   a:   eb f9                   jmp    5 <.altinstr_replacement+0x5>
   c:   48 89 04 24             mov    %rax,(%rsp)
  10:   c3                      retq

17 bytes, we have 15 bytes NOP at the end of our 32 byte slot. (IOW, if
we can shrink the retpoline by 1 byte we can pack it more densely).

 [ bp: Massage commit message. ]

Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Signed-off-by: Borislav Petkov <bp@suse.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
Link: https://lkml.kernel.org/r/20210326151259.506071949@infradead.org
arch/x86/include/asm/asm-prototypes.h
arch/x86/include/asm/nospec-branch.h
arch/x86/lib/retpoline.S
tools/objtool/check.c