Quelle  map_kernel.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
// Copyright 2023 Google LLC
// Author: Ard Biesheuvel <ardb@google.com>

#include <linux/init.h>
#include <linux/libfdt.h>
#include <linux/linkage.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/sizes.h>
#include <linux/string.h>

#include <asm/memory.h>
#include <asm/pgalloc.h>
#include <asm/pgtable.h>
#include <asm/tlbflush.h>

#include "pi.h"

extern const u8 __eh_frame_start[], __eh_frame_end[];

extern void idmap_cpu_replace_ttbr1(void *pgdir);

static void __init map_segment(pgd_t *pg_dir, u64 *pgd, u64 va_offset,
          void *start, void *end, pgprot_t prot,
          bool may_use_cont, int root_level)
{
 map_range(pgd, ((u64)start + va_offset) & ~PAGE_OFFSET,
    ((u64)end + va_offset) & ~PAGE_OFFSET, (u64)start,
    prot, root_level, (pte_t *)pg_dir, may_use_cont, 0);
}

static void __init unmap_segment(pgd_t *pg_dir, u64 va_offset, void *start,
     void *end, int root_level)
{
 map_segment(pg_dir, NULL, va_offset, start, end, __pgprot(0),
      false, root_level);
}

static void __init map_kernel(u64 kaslr_offset, u64 va_offset, int root_level)
{
 bool enable_scs = IS_ENABLED(CONFIG_UNWIND_PATCH_PAC_INTO_SCS);
 bool twopass = IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE);
 u64 pgdp = (u64)init_pg_dir + PAGE_SIZE;
 pgprot_t text_prot = PAGE_KERNEL_ROX;
 pgprot_t data_prot = PAGE_KERNEL;
 pgprot_t prot;

 /*
 * External debuggers may need to write directly to the text mapping to
 * install SW breakpoints. Allow this (only) when explicitly requested
 * with rodata=off.
 */
 if (arm64_test_sw_feature_override(ARM64_SW_FEATURE_OVERRIDE_RODATA_OFF))
  text_prot = PAGE_KERNEL_EXEC;

 /*
 * We only enable the shadow call stack dynamically if we are running
 * on a system that does not implement PAC or BTI. PAC and SCS provide
 * roughly the same level of protection, and BTI relies on the PACIASP
 * instructions serving as landing pads, preventing us from patching
 * those instructions into something else.
 */
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH_KERNEL) && cpu_has_pac())
  enable_scs = false;

 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_BTI_KERNEL) && cpu_has_bti()) {
  enable_scs = false;

  /*
 * If we have a CPU that supports BTI and a kernel built for
 * BTI then mark the kernel executable text as guarded pages
 * now so we don't have to rewrite the page tables later.
 */
  text_prot = __pgprot_modify(text_prot, PTE_GP, PTE_GP);
 }

 /* Map all code read-write on the first pass if needed */
 twopass |= enable_scs;
 prot = twopass ? data_prot : text_prot;

 /*
 * [_stext, _text) isn't executed after boot and contains some
 * non-executable, unpredictable data, so map it non-executable.
 */
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, _text, _stext, data_prot,
      false, root_level);
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, _stext, _etext, prot,
      !twopass, root_level);
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, __start_rodata,
      __inittext_begin, data_prot, false, root_level);
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, __inittext_begin,
      __inittext_end, prot, false, root_level);
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, __initdata_begin,
      __initdata_end, data_prot, false, root_level);
 map_segment(init_pg_dir, &pgdp, va_offset, _data, _end, data_prot,
      true, root_level);
 dsb(ishst);

 idmap_cpu_replace_ttbr1(init_pg_dir);

 if (twopass) {
  if (IS_ENABLED(CONFIG_RELOCATABLE))
   relocate_kernel(kaslr_offset);

  if (enable_scs) {
   scs_patch(__eh_frame_start + va_offset,
      __eh_frame_end - __eh_frame_start);
   asm("ic ialluis");

   dynamic_scs_is_enabled = true;
  }

  /*
 * Unmap the text region before remapping it, to avoid
 * potential TLB conflicts when creating the contiguous
 * descriptors.
 */
  unmap_segment(init_pg_dir, va_offset, _stext, _etext,
         root_level);
  dsb(ishst);
  isb();
  __tlbi(vmalle1);
  isb();

  /*
 * Remap these segments with different permissions
 * No new page table allocations should be needed
 */
  map_segment(init_pg_dir, NULL, va_offset, _stext, _etext,
       text_prot, true, root_level);
  map_segment(init_pg_dir, NULL, va_offset, __inittext_begin,
       __inittext_end, text_prot, false, root_level);
 }

 /* Copy the root page table to its final location */
 memcpy((void *)swapper_pg_dir + va_offset, init_pg_dir, PAGE_SIZE);
 dsb(ishst);
 idmap_cpu_replace_ttbr1(swapper_pg_dir);
}

static void noinline __section(".idmap.text") set_ttbr0_for_lpa2(u64 ttbr)
{
 u64 sctlr = read_sysreg(sctlr_el1);
 u64 tcr = read_sysreg(tcr_el1) | TCR_DS;
 u64 mmfr0 = read_sysreg(id_aa64mmfr0_el1);
 u64 parange = cpuid_feature_extract_unsigned_field(mmfr0,
          ID_AA64MMFR0_EL1_PARANGE_SHIFT);

 tcr &= ~TCR_IPS_MASK;
 tcr |= parange << TCR_IPS_SHIFT;

 asm(" msr sctlr_el1, %0 ;"
     " isb ;"
     " msr ttbr0_el1, %1 ;"
     " msr tcr_el1, %2 ;"
     " isb ;"
     " tlbi vmalle1 ;"
     " dsb nsh ;"
     " isb ;"
     " msr sctlr_el1, %3 ;"
     " isb ;"
     :: "r"(sctlr & ~SCTLR_ELx_M), "r"(ttbr), "r"(tcr), "r"(sctlr));
}

static void __init remap_idmap_for_lpa2(void)
{
 /* clear the bits that change meaning once LPA2 is turned on */
 ptdesc_t mask = PTE_SHARED;

 /*
 * We have to clear bits [9:8] in all block or page descriptors in the
 * initial ID map, as otherwise they will be (mis)interpreted as
 * physical address bits once we flick the LPA2 switch (TCR.DS). Since
 * we cannot manipulate live descriptors in that way without creating
 * potential TLB conflicts, let's create another temporary ID map in a
 * LPA2 compatible fashion, and update the initial ID map while running
 * from that.
 */
 create_init_idmap(init_pg_dir, mask);
 dsb(ishst);
 set_ttbr0_for_lpa2((u64)init_pg_dir);

 /*
 * Recreate the initial ID map with the same granularity as before.
 * Don't bother with the FDT, we no longer need it after this.
 */
 memset(init_idmap_pg_dir, 0,
        (u64)init_idmap_pg_end - (u64)init_idmap_pg_dir);

 create_init_idmap(init_idmap_pg_dir, mask);
 dsb(ishst);

 /* switch back to the updated initial ID map */
 set_ttbr0_for_lpa2((u64)init_idmap_pg_dir);

 /* wipe the temporary ID map from memory */
 memset(init_pg_dir, 0, (u64)init_pg_end - (u64)init_pg_dir);
}

static void __init map_fdt(u64 fdt)
{
 static u8 ptes[INIT_IDMAP_FDT_SIZE] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
 u64 efdt = fdt + MAX_FDT_SIZE;
 u64 ptep = (u64)ptes;

 /*
 * Map up to MAX_FDT_SIZE bytes, but avoid overlap with
 * the kernel image.
 */
 map_range(&ptep, fdt, (u64)_text > fdt ? min((u64)_text, efdt) : efdt,
    fdt, PAGE_KERNEL, IDMAP_ROOT_LEVEL,
    (pte_t *)init_idmap_pg_dir, false, 0);
 dsb(ishst);
}

/*
 * PI version of the Cavium Eratum 27456 detection, which makes it
 * impossible to use non-global mappings.
 */
static bool __init ng_mappings_allowed(void)
{
 static const struct midr_range cavium_erratum_27456_cpus[] __initconst = {
  /* Cavium ThunderX, T88 pass 1.x - 2.1 */
  MIDR_RANGE(MIDR_THUNDERX, 0, 0, 1, 1),
  /* Cavium ThunderX, T81 pass 1.0 */
  MIDR_REV(MIDR_THUNDERX_81XX, 0, 0),
  {},
 };

 for (const struct midr_range *r = cavium_erratum_27456_cpus; r->model; r++) {
  if (midr_is_cpu_model_range(read_cpuid_id(), r->model,
         r->rv_min, r->rv_max))
   return false;
 }

 return true;
}

asmlinkage void __init early_map_kernel(u64 boot_status, void *fdt)
{
 static char const chosen_str[] __initconst = "/chosen";
 u64 va_base, pa_base = (u64)&_text;
 u64 kaslr_offset = pa_base % MIN_KIMG_ALIGN;
 int root_level = 4 - CONFIG_PGTABLE_LEVELS;
 int va_bits = VA_BITS;
 int chosen;

 map_fdt((u64)fdt);

 /* Clear BSS and the initial page tables */
 memset(__bss_start, 0, (u64)init_pg_end - (u64)__bss_start);

 /* Parse the command line for CPU feature overrides */
 chosen = fdt_path_offset(fdt, chosen_str);
 init_feature_override(boot_status, fdt, chosen);

 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_64K_PAGES) && !cpu_has_lva()) {
  va_bits = VA_BITS_MIN;
 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_LPA2) && !cpu_has_lpa2()) {
  va_bits = VA_BITS_MIN;
  root_level++;
 }

 if (va_bits > VA_BITS_MIN)
  sysreg_clear_set(tcr_el1, TCR_T1SZ_MASK, TCR_T1SZ(va_bits));

 /*
 * The virtual KASLR displacement modulo 2MiB is decided by the
 * physical placement of the image, as otherwise, we might not be able
 * to create the early kernel mapping using 2 MiB block descriptors. So
 * take the low bits of the KASLR offset from the physical address, and
 * fill in the high bits from the seed.
 */
 if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_BASE)) {
  u64 kaslr_seed = kaslr_early_init(fdt, chosen);

  if (kaslr_seed && kaslr_requires_kpti())
   arm64_use_ng_mappings = ng_mappings_allowed();

  kaslr_offset |= kaslr_seed & ~(MIN_KIMG_ALIGN - 1);
 }

 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_LPA2) && va_bits > VA_BITS_MIN)
  remap_idmap_for_lpa2();

 va_base = KIMAGE_VADDR + kaslr_offset;
 map_kernel(kaslr_offset, va_base - pa_base, root_level);
}