arch/arm64/kernel/hibernate.c

   1 /*:
   2  * Hibernate support specific for ARM64
   3  *
   4  * Derived from work on ARM hibernation support by:
   5  *
   6  * Ubuntu project, hibernation support for mach-dove
   7  * Copyright (C) 2010 Nokia Corporation (Hiroshi Doyu)
   8  * Copyright (C) 2010 Texas Instruments, Inc. (Teerth Reddy et al.)
   9  *  https://lkml.org/lkml/2010/6/18/4
  10  *  https://lists.linux-foundation.org/pipermail/linux-pm/2010-June/027422.html
  11  *  https://patchwork.kernel.org/patch/96442/
  12  *
  13  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
  14  *
  15  * License terms: GNU General Public License (GPL) version 2
  16  */
  17 #define pr_fmt(x) "hibernate: " x
  18 #include <linux/cpu.h>
  19 #include <linux/kvm_host.h>
  20 #include <linux/mm.h>
  21 #include <linux/pm.h>
  22 #include <linux/sched.h>
  23 #include <linux/suspend.h>
  24 #include <linux/utsname.h>
  25 #include <linux/version.h>
  26
  27 #include <asm/barrier.h>
  28 #include <asm/cacheflush.h>
  29 #include <asm/cputype.h>
  30 #include <asm/irqflags.h>
  31 #include <asm/kexec.h>
  32 #include <asm/memory.h>
  33 #include <asm/mmu_context.h>
  34 #include <asm/pgalloc.h>
  35 #include <asm/pgtable.h>
  36 #include <asm/pgtable-hwdef.h>
  37 #include <asm/sections.h>
  38 #include <asm/smp.h>
  39 #include <asm/smp_plat.h>
  40 #include <asm/suspend.h>
  41 #include <asm/sysreg.h>
  42 #include <asm/virt.h>
  43
  44 /*
  45  * Hibernate core relies on this value being 0 on resume, and marks it
  46  * __nosavedata assuming it will keep the resume kernel's '0' value. This
  47  * doesn't happen with either KASLR.
  48  *
  49  * defined as "__visible int in_suspend __nosavedata" in
  50  * kernel/power/hibernate.c
  51  */
  52 extern int in_suspend;
  53
  54 /* Do we need to reset el2? */
  55 #define el2_reset_needed() (is_hyp_mode_available() && !is_kernel_in_hyp_mode())
  56
  57 /* temporary el2 vectors in the __hibernate_exit_text section. */
  58 extern char hibernate_el2_vectors[];
  59
  60 /* hyp-stub vectors, used to restore el2 during resume from hibernate. */
  61 extern char __hyp_stub_vectors[];
  62
  63 /*
  64  * The logical cpu number we should resume on, initialised to a non-cpu
  65  * number.
  66  */
  67 static int sleep_cpu = -EINVAL;
  68
  69 /*
  70  * Values that may not change over hibernate/resume. We put the build number
  71  * and date in here so that we guarantee not to resume with a different
  72  * kernel.
  73  */
  74 struct arch_hibernate_hdr_invariants {
  75         char            uts_version[__NEW_UTS_LEN + 1];
  76 };
  77
  78 /* These values need to be know across a hibernate/restore. */
  79 static struct arch_hibernate_hdr {
  80         struct arch_hibernate_hdr_invariants invariants;
  81
  82         /* These are needed to find the relocated kernel if built with kaslr */
  83         phys_addr_t     ttbr1_el1;
  84         void            (*reenter_kernel)(void);
  85
  86         /*
  87          * We need to know where the __hyp_stub_vectors are after restore to
  88          * re-configure el2.
  89          */
  90         phys_addr_t     __hyp_stub_vectors;
  91
  92         u64             sleep_cpu_mpidr;
  93 } resume_hdr;
  94
  95 static inline void arch_hdr_invariants(struct arch_hibernate_hdr_invariants *i)
  96 {
  97         memset(i, 0, sizeof(*i));
  98         memcpy(i->uts_version, init_utsname()->version, sizeof(i->uts_version));
  99 }
 100
 101 int pfn_is_nosave(unsigned long pfn)
 102 {
 103         unsigned long nosave_begin_pfn = sym_to_pfn(&__nosave_begin);
 104         unsigned long nosave_end_pfn = sym_to_pfn(&__nosave_end - 1);
 105
 106         return ((pfn >= nosave_begin_pfn) && (pfn <= nosave_end_pfn)) ||
 107                 crash_is_nosave(pfn);
 108 }
 109
 110 void notrace save_processor_state(void)
 111 {
 112         WARN_ON(num_online_cpus() != 1);
 113 }
 114
 115 void notrace restore_processor_state(void)
 116 {
 117 }
 118
 119 int arch_hibernation_header_save(void *addr, unsigned int max_size)
 120 {
 121         struct arch_hibernate_hdr *hdr = addr;
 122
 123         if (max_size < sizeof(*hdr))
 124                 return -EOVERFLOW;
 125
 126         arch_hdr_invariants(&hdr->invariants);
 127         hdr->ttbr1_el1          = __pa_symbol(swapper_pg_dir);
 128         hdr->reenter_kernel     = _cpu_resume;
 129
 130         /* We can't use __hyp_get_vectors() because kvm may still be loaded */
 131         if (el2_reset_needed())
 132                 hdr->__hyp_stub_vectors = __pa_symbol(__hyp_stub_vectors);
 133         else
 134                 hdr->__hyp_stub_vectors = 0;
 135
 136         /* Save the mpidr of the cpu we called cpu_suspend() on... */
 137         if (sleep_cpu < 0) {
 138                 pr_err("Failing to hibernate on an unknown CPU.\n");
 139                 return -ENODEV;
 140         }
 141         hdr->sleep_cpu_mpidr = cpu_logical_map(sleep_cpu);
 142         pr_info("Hibernating on CPU %d [mpidr:0x%llx]\n", sleep_cpu,
 143                 hdr->sleep_cpu_mpidr);
 144
 145         return 0;
 146 }
 147 EXPORT_SYMBOL(arch_hibernation_header_save);
 148
 149 int arch_hibernation_header_restore(void *addr)
 150 {
 151         int ret;
 152         struct arch_hibernate_hdr_invariants invariants;
 153         struct arch_hibernate_hdr *hdr = addr;
 154
 155         arch_hdr_invariants(&invariants);
 156         if (memcmp(&hdr->invariants, &invariants, sizeof(invariants))) {
 157                 pr_crit("Hibernate image not generated by this kernel!\n");
 158                 return -EINVAL;
 159         }
 160
 161         sleep_cpu = get_logical_index(hdr->sleep_cpu_mpidr);
 162         pr_info("Hibernated on CPU %d [mpidr:0x%llx]\n", sleep_cpu,
 163                 hdr->sleep_cpu_mpidr);
 164         if (sleep_cpu < 0) {
 165                 pr_crit("Hibernated on a CPU not known to this kernel!\n");
 166                 sleep_cpu = -EINVAL;
 167                 return -EINVAL;
 168         }
 169         if (!cpu_online(sleep_cpu)) {
 170                 pr_info("Hibernated on a CPU that is offline! Bringing CPU up.\n");
 171                 ret = cpu_up(sleep_cpu);
 172                 if (ret) {
 173                         pr_err("Failed to bring hibernate-CPU up!\n");
 174                         sleep_cpu = -EINVAL;
 175                         return ret;
 176                 }
 177         }
 178
 179         resume_hdr = *hdr;
 180
 181         return 0;
 182 }
 183 EXPORT_SYMBOL(arch_hibernation_header_restore);
 184
 185 /*
 186  * Copies length bytes, starting at src_start into an new page,
 187  * perform cache maintentance, then maps it at the specified address low
 188  * address as executable.
 189  *
 190  * This is used by hibernate to copy the code it needs to execute when
 191  * overwriting the kernel text. This function generates a new set of page
 192  * tables, which it loads into ttbr0.
 193  *
 194  * Length is provided as we probably only want 4K of data, even on a 64K
 195  * page system.
 196  */
 197 static int create_safe_exec_page(void *src_start, size_t length,
 198                                  unsigned long dst_addr,
 199                                  phys_addr_t *phys_dst_addr,
 200                                  void *(*allocator)(gfp_t mask),
 201                                  gfp_t mask)
 202 {
 203         int rc = 0;
 204         pgd_t *pgd;
 205         pud_t *pud;
 206         pmd_t *pmd;
 207         pte_t *pte;
 208         unsigned long dst = (unsigned long)allocator(mask);
 209
 210         if (!dst) {
 211                 rc = -ENOMEM;
 212                 goto out;
 213         }
 214
 215         memcpy((void *)dst, src_start, length);
 216         flush_icache_range(dst, dst + length);
 217
 218         pgd = pgd_offset_raw(allocator(mask), dst_addr);
 219         if (pgd_none(*pgd)) {
 220                 pud = allocator(mask);
 221                 if (!pud) {
 222                         rc = -ENOMEM;
 223                         goto out;
 224                 }
 225                 pgd_populate(&init_mm, pgd, pud);
 226         }
 227
 228         pud = pud_offset(pgd, dst_addr);
 229         if (pud_none(*pud)) {
 230                 pmd = allocator(mask);
 231                 if (!pmd) {
 232                         rc = -ENOMEM;
 233                         goto out;
 234                 }
 235                 pud_populate(&init_mm, pud, pmd);
 236         }
 237
 238         pmd = pmd_offset(pud, dst_addr);
 239         if (pmd_none(*pmd)) {
 240                 pte = allocator(mask);
 241                 if (!pte) {
 242                         rc = -ENOMEM;
 243                         goto out;
 244                 }
 245                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, pte);
 246         }
 247
 248         pte = pte_offset_kernel(pmd, dst_addr);
 249         set_pte(pte, __pte(virt_to_phys((void *)dst) |
 250                          pgprot_val(PAGE_KERNEL_EXEC)));
 251
 252         /*
 253          * Load our new page tables. A strict BBM approach requires that we
 254          * ensure that TLBs are free of any entries that may overlap with the
 255          * global mappings we are about to install.
 256          *
 257          * For a real hibernate/resume cycle TTBR0 currently points to a zero
 258          * page, but TLBs may contain stale ASID-tagged entries (e.g. for EFI
 259          * runtime services), while for a userspace-driven test_resume cycle it
 260          * points to userspace page tables (and we must point it at a zero page
 261          * ourselves). Elsewhere we only (un)install the idmap with preemption
 262          * disabled, so T0SZ should be as required regardless.
 263          */
 264         cpu_set_reserved_ttbr0();
 265         local_flush_tlb_all();
 266         write_sysreg(virt_to_phys(pgd), ttbr0_el1);
 267         isb();
 268
 269         *phys_dst_addr = virt_to_phys((void *)dst);
 270
 271 out:
 272         return rc;
 273 }
 274
 275 #define dcache_clean_range(start, end)  __flush_dcache_area(start, (end - start))
 276
 277 int swsusp_arch_suspend(void)
 278 {
 279         int ret = 0;
 280         unsigned long flags;
 281         struct sleep_stack_data state;
 282
 283         if (cpus_are_stuck_in_kernel()) {
 284                 pr_err("Can't hibernate: no mechanism to offline secondary CPUs.\n");
 285                 return -EBUSY;
 286         }
 287
 288         local_dbg_save(flags);
 289
 290         if (__cpu_suspend_enter(&state)) {
 291                 /* make the crash dump kernel image visible/saveable */
 292                 crash_prepare_suspend();
 293
 294                 sleep_cpu = smp_processor_id();
 295                 ret = swsusp_save();
 296         } else {
 297                 /* Clean kernel core startup/idle code to PoC*/
 298                 dcache_clean_range(__mmuoff_data_start, __mmuoff_data_end);
 299                 dcache_clean_range(__idmap_text_start, __idmap_text_end);
 300
 301                 /* Clean kvm setup code to PoC? */
 302                 if (el2_reset_needed())
 303                         dcache_clean_range(__hyp_idmap_text_start, __hyp_idmap_text_end);
 304
 305                 /* make the crash dump kernel image protected again */
 306                 crash_post_resume();
 307
 308                 /*
 309                  * Tell the hibernation core that we've just restored
 310                  * the memory
 311                  */
 312                 in_suspend = 0;
 313
 314                 sleep_cpu = -EINVAL;
 315                 __cpu_suspend_exit();
 316         }
 317
 318         local_dbg_restore(flags);
 319
 320         return ret;
 321 }
 322
 323 static void _copy_pte(pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr)
 324 {
 325         pte_t pte = *src_pte;
 326
 327         if (pte_valid(pte)) {
 328                 /*
 329                  * Resume will overwrite areas that may be marked
 330                  * read only (code, rodata). Clear the RDONLY bit from
 331                  * the temporary mappings we use during restore.
 332                  */
 333                 set_pte(dst_pte, pte_clear_rdonly(pte));
 334         } else if (debug_pagealloc_enabled() && !pte_none(pte)) {
 335                 /*
 336                  * debug_pagealloc will removed the PTE_VALID bit if
 337                  * the page isn't in use by the resume kernel. It may have
 338                  * been in use by the original kernel, in which case we need
 339                  * to put it back in our copy to do the restore.
 340                  *
 341                  * Before marking this entry valid, check the pfn should
 342                  * be mapped.
 343                  */
 344                 BUG_ON(!pfn_valid(pte_pfn(pte)));
 345
 346                 set_pte(dst_pte, pte_mkpresent(pte_clear_rdonly(pte)));
 347         }
 348 }
 349
 350 static int copy_pte(pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long start,
 351                     unsigned long end)
 352 {
 353         pte_t *src_pte;
 354         pte_t *dst_pte;
 355         unsigned long addr = start;
 356
 357         dst_pte = (pte_t *)get_safe_page(GFP_ATOMIC);
 358         if (!dst_pte)
 359                 return -ENOMEM;
 360         pmd_populate_kernel(&init_mm, dst_pmd, dst_pte);
 361         dst_pte = pte_offset_kernel(dst_pmd, start);
 362
 363         src_pte = pte_offset_kernel(src_pmd, start);
 364         do {
 365                 _copy_pte(dst_pte, src_pte, addr);
 366         } while (dst_pte++, src_pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 367
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 static int copy_pmd(pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long start,
 372                     unsigned long end)
 373 {
 374         pmd_t *src_pmd;
 375         pmd_t *dst_pmd;
 376         unsigned long next;
 377         unsigned long addr = start;
 378
 379         if (pud_none(*dst_pud)) {
 380                 dst_pmd = (pmd_t *)get_safe_page(GFP_ATOMIC);
 381                 if (!dst_pmd)
 382                         return -ENOMEM;
 383                 pud_populate(&init_mm, dst_pud, dst_pmd);
 384         }
 385         dst_pmd = pmd_offset(dst_pud, start);
 386
 387         src_pmd = pmd_offset(src_pud, start);
 388         do {
 389                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 390                 if (pmd_none(*src_pmd))
 391                         continue;
 392                 if (pmd_table(*src_pmd)) {
 393                         if (copy_pte(dst_pmd, src_pmd, addr, next))
 394                                 return -ENOMEM;
 395                 } else {
 396                         set_pmd(dst_pmd,
 397                                 __pmd(pmd_val(*src_pmd) & ~PMD_SECT_RDONLY));
 398                 }
 399         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
 400
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 static int copy_pud(pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long start,
 405                     unsigned long end)
 406 {
 407         pud_t *dst_pud;
 408         pud_t *src_pud;
 409         unsigned long next;
 410         unsigned long addr = start;
 411
 412         if (pgd_none(*dst_pgd)) {
 413                 dst_pud = (pud_t *)get_safe_page(GFP_ATOMIC);
 414                 if (!dst_pud)
 415                         return -ENOMEM;
 416                 pgd_populate(&init_mm, dst_pgd, dst_pud);
 417         }
 418         dst_pud = pud_offset(dst_pgd, start);
 419
 420         src_pud = pud_offset(src_pgd, start);
 421         do {
 422                 next = pud_addr_end(addr, end);
 423                 if (pud_none(*src_pud))
 424                         continue;
 425                 if (pud_table(*(src_pud))) {
 426                         if (copy_pmd(dst_pud, src_pud, addr, next))
 427                                 return -ENOMEM;
 428                 } else {
 429                         set_pud(dst_pud,
 430                                 __pud(pud_val(*src_pud) & ~PMD_SECT_RDONLY));
 431                 }
 432         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
 433
 434         return 0;
 435 }
 436
 437 static int copy_page_tables(pgd_t *dst_pgd, unsigned long start,
 438                             unsigned long end)
 439 {
 440         unsigned long next;
 441         unsigned long addr = start;
 442         pgd_t *src_pgd = pgd_offset_k(start);
 443
 444         dst_pgd = pgd_offset_raw(dst_pgd, start);
 445         do {
 446                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 447                 if (pgd_none(*src_pgd))
 448                         continue;
 449                 if (copy_pud(dst_pgd, src_pgd, addr, next))
 450                         return -ENOMEM;
 451         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
 452
 453         return 0;
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Setup then Resume from the hibernate image using swsusp_arch_suspend_exit().
 458  *
 459  * Memory allocated by get_safe_page() will be dealt with by the hibernate code,
 460  * we don't need to free it here.
 461  */
 462 int swsusp_arch_resume(void)
 463 {
 464         int rc = 0;
 465         void *zero_page;
 466         size_t exit_size;
 467         pgd_t *tmp_pg_dir;
 468         phys_addr_t phys_hibernate_exit;
 469         void __noreturn (*hibernate_exit)(phys_addr_t, phys_addr_t, void *,
 470                                           void *, phys_addr_t, phys_addr_t);
 471
 472         /*
 473          * Restoring the memory image will overwrite the ttbr1 page tables.
 474          * Create a second copy of just the linear map, and use this when
 475          * restoring.
 476          */
 477         tmp_pg_dir = (pgd_t *)get_safe_page(GFP_ATOMIC);
 478         if (!tmp_pg_dir) {
 479                 pr_err("Failed to allocate memory for temporary page tables.\n");
 480                 rc = -ENOMEM;
 481                 goto out;
 482         }
 483         rc = copy_page_tables(tmp_pg_dir, PAGE_OFFSET, 0);
 484         if (rc)
 485                 goto out;
 486
 487         /*
 488          * We need a zero page that is zero before & after resume in order to
 489          * to break before make on the ttbr1 page tables.
 490          */
 491         zero_page = (void *)get_safe_page(GFP_ATOMIC);
 492         if (!zero_page) {
 493                 pr_err("Failed to allocate zero page.\n");
 494                 rc = -ENOMEM;
 495                 goto out;
 496         }
 497
 498         /*
 499          * Locate the exit code in the bottom-but-one page, so that *NULL
 500          * still has disastrous affects.
 501          */
 502         hibernate_exit = (void *)PAGE_SIZE;
 503         exit_size = __hibernate_exit_text_end - __hibernate_exit_text_start;
 504         /*
 505          * Copy swsusp_arch_suspend_exit() to a safe page. This will generate
 506          * a new set of ttbr0 page tables and load them.
 507          */
 508         rc = create_safe_exec_page(__hibernate_exit_text_start, exit_size,
 509                                    (unsigned long)hibernate_exit,
 510                                    &phys_hibernate_exit,
 511                                    (void *)get_safe_page, GFP_ATOMIC);
 512         if (rc) {
 513                 pr_err("Failed to create safe executable page for hibernate_exit code.\n");
 514                 goto out;
 515         }
 516
 517         /*
 518          * The hibernate exit text contains a set of el2 vectors, that will
 519          * be executed at el2 with the mmu off in order to reload hyp-stub.
 520          */
 521         __flush_dcache_area(hibernate_exit, exit_size);
 522
 523         /*
 524          * KASLR will cause the el2 vectors to be in a different location in
 525          * the resumed kernel. Load hibernate's temporary copy into el2.
 526          *
 527          * We can skip this step if we booted at EL1, or are running with VHE.
 528          */
 529         if (el2_reset_needed()) {
 530                 phys_addr_t el2_vectors = phys_hibernate_exit;  /* base */
 531                 el2_vectors += hibernate_el2_vectors -
 532                                __hibernate_exit_text_start;     /* offset */
 533
 534                 __hyp_set_vectors(el2_vectors);
 535         }
 536
 537         hibernate_exit(virt_to_phys(tmp_pg_dir), resume_hdr.ttbr1_el1,
 538                        resume_hdr.reenter_kernel, restore_pblist,
 539                        resume_hdr.__hyp_stub_vectors, virt_to_phys(zero_page));
 540
 541 out:
 542         return rc;
 543 }
 544
 545 int hibernate_resume_nonboot_cpu_disable(void)
 546 {
 547         if (sleep_cpu < 0) {
 548                 pr_err("Failing to resume from hibernate on an unknown CPU.\n");
 549                 return -ENODEV;
 550         }
 551
 552         return freeze_secondary_cpus(sleep_cpu);
 553 }