]> git.karo-electronics.de Git - mv-sheeva.git/blob - arch/x86/kernel/alternative.c
x86: Issue at least one memory barrier in stop_machine_text_poke()
[mv-sheeva.git] / arch / x86 / kernel / alternative.c
1 #include <linux/module.h>
2 #include <linux/sched.h>
3 #include <linux/mutex.h>
4 #include <linux/list.h>
5 #include <linux/stringify.h>
6 #include <linux/kprobes.h>
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/vmalloc.h>
9 #include <linux/memory.h>
10 #include <linux/stop_machine.h>
11 #include <asm/alternative.h>
12 #include <asm/sections.h>
13 #include <asm/pgtable.h>
14 #include <asm/mce.h>
15 #include <asm/nmi.h>
16 #include <asm/vsyscall.h>
17 #include <asm/cacheflush.h>
18 #include <asm/tlbflush.h>
19 #include <asm/io.h>
20 #include <asm/fixmap.h>
21
22 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
23
24 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
25 static int smp_alt_once;
26
27 static int __init bootonly(char *str)
28 {
29         smp_alt_once = 1;
30         return 1;
31 }
32 __setup("smp-alt-boot", bootonly);
33 #else
34 #define smp_alt_once 1
35 #endif
36
37 static int __initdata_or_module debug_alternative;
38
39 static int __init debug_alt(char *str)
40 {
41         debug_alternative = 1;
42         return 1;
43 }
44 __setup("debug-alternative", debug_alt);
45
46 static int noreplace_smp;
47
48 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
49 {
50         noreplace_smp = 1;
51         return 1;
52 }
53 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
54
55 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
56 static int __initdata_or_module noreplace_paravirt = 0;
57
58 static int __init setup_noreplace_paravirt(char *str)
59 {
60         noreplace_paravirt = 1;
61         return 1;
62 }
63 __setup("noreplace-paravirt", setup_noreplace_paravirt);
64 #endif
65
66 #define DPRINTK(fmt, args...) if (debug_alternative) \
67         printk(KERN_DEBUG fmt, args)
68
69 #if defined(GENERIC_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
70 /* Use inline assembly to define this because the nops are defined
71    as inline assembly strings in the include files and we cannot
72    get them easily into strings. */
73 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nintelnops: "
74         GENERIC_NOP1 GENERIC_NOP2 GENERIC_NOP3 GENERIC_NOP4 GENERIC_NOP5 GENERIC_NOP6
75         GENERIC_NOP7 GENERIC_NOP8
76     "\t.previous");
77 extern const unsigned char intelnops[];
78 static const unsigned char *const __initconst_or_module
79 intel_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
80         NULL,
81         intelnops,
82         intelnops + 1,
83         intelnops + 1 + 2,
84         intelnops + 1 + 2 + 3,
85         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4,
86         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
87         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
88         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
89 };
90 #endif
91
92 #ifdef K8_NOP1
93 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nk8nops: "
94         K8_NOP1 K8_NOP2 K8_NOP3 K8_NOP4 K8_NOP5 K8_NOP6
95         K8_NOP7 K8_NOP8
96     "\t.previous");
97 extern const unsigned char k8nops[];
98 static const unsigned char *const __initconst_or_module
99 k8_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
100         NULL,
101         k8nops,
102         k8nops + 1,
103         k8nops + 1 + 2,
104         k8nops + 1 + 2 + 3,
105         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4,
106         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
107         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
108         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
109 };
110 #endif
111
112 #if defined(K7_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
113 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nk7nops: "
114         K7_NOP1 K7_NOP2 K7_NOP3 K7_NOP4 K7_NOP5 K7_NOP6
115         K7_NOP7 K7_NOP8
116     "\t.previous");
117 extern const unsigned char k7nops[];
118 static const unsigned char *const __initconst_or_module
119 k7_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
120         NULL,
121         k7nops,
122         k7nops + 1,
123         k7nops + 1 + 2,
124         k7nops + 1 + 2 + 3,
125         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4,
126         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
127         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
128         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
129 };
130 #endif
131
132 #ifdef P6_NOP1
133 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\np6nops: "
134         P6_NOP1 P6_NOP2 P6_NOP3 P6_NOP4 P6_NOP5 P6_NOP6
135         P6_NOP7 P6_NOP8
136     "\t.previous");
137 extern const unsigned char p6nops[];
138 static const unsigned char *const __initconst_or_module
139 p6_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
140         NULL,
141         p6nops,
142         p6nops + 1,
143         p6nops + 1 + 2,
144         p6nops + 1 + 2 + 3,
145         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4,
146         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
147         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
148         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
149 };
150 #endif
151
152 #ifdef CONFIG_X86_64
153
154 extern char __vsyscall_0;
155 static const unsigned char *const *__init_or_module find_nop_table(void)
156 {
157         if (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_INTEL &&
158             boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL))
159                 return p6_nops;
160         else
161                 return k8_nops;
162 }
163
164 #else /* CONFIG_X86_64 */
165
166 static const unsigned char *const *__init_or_module find_nop_table(void)
167 {
168         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K8))
169                 return k8_nops;
170         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K7))
171                 return k7_nops;
172         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL))
173                 return p6_nops;
174         else
175                 return intel_nops;
176 }
177
178 #endif /* CONFIG_X86_64 */
179
180 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
181 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
182 {
183         const unsigned char *const *noptable = find_nop_table();
184
185         while (len > 0) {
186                 unsigned int noplen = len;
187                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
188                         noplen = ASM_NOP_MAX;
189                 memcpy(insns, noptable[noplen], noplen);
190                 insns += noplen;
191                 len -= noplen;
192         }
193 }
194
195 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
196 extern u8 *__smp_locks[], *__smp_locks_end[];
197 static void *text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
198
199 /* Replace instructions with better alternatives for this CPU type.
200    This runs before SMP is initialized to avoid SMP problems with
201    self modifying code. This implies that assymetric systems where
202    APs have less capabilities than the boot processor are not handled.
203    Tough. Make sure you disable such features by hand. */
204
205 void __init_or_module apply_alternatives(struct alt_instr *start,
206                                          struct alt_instr *end)
207 {
208         struct alt_instr *a;
209         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
210
211         DPRINTK("%s: alt table %p -> %p\n", __func__, start, end);
212         for (a = start; a < end; a++) {
213                 u8 *instr = a->instr;
214                 BUG_ON(a->replacementlen > a->instrlen);
215                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insnbuf));
216                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid))
217                         continue;
218 #ifdef CONFIG_X86_64
219                 /* vsyscall code is not mapped yet. resolve it manually. */
220                 if (instr >= (u8 *)VSYSCALL_START && instr < (u8*)VSYSCALL_END) {
221                         instr = __va(instr - (u8*)VSYSCALL_START + (u8*)__pa_symbol(&__vsyscall_0));
222                         DPRINTK("%s: vsyscall fixup: %p => %p\n",
223                                 __func__, a->instr, instr);
224                 }
225 #endif
226                 memcpy(insnbuf, a->replacement, a->replacementlen);
227                 add_nops(insnbuf + a->replacementlen,
228                          a->instrlen - a->replacementlen);
229                 text_poke_early(instr, insnbuf, a->instrlen);
230         }
231 }
232
233 #ifdef CONFIG_SMP
234
235 static void alternatives_smp_lock(u8 **start, u8 **end, u8 *text, u8 *text_end)
236 {
237         u8 **ptr;
238
239         mutex_lock(&text_mutex);
240         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
241                 if (*ptr < text)
242                         continue;
243                 if (*ptr > text_end)
244                         continue;
245                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
246                 text_poke(*ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
247         };
248         mutex_unlock(&text_mutex);
249 }
250
251 static void alternatives_smp_unlock(u8 **start, u8 **end, u8 *text, u8 *text_end)
252 {
253         u8 **ptr;
254
255         if (noreplace_smp)
256                 return;
257
258         mutex_lock(&text_mutex);
259         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
260                 if (*ptr < text)
261                         continue;
262                 if (*ptr > text_end)
263                         continue;
264                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
265                 text_poke(*ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
266         };
267         mutex_unlock(&text_mutex);
268 }
269
270 struct smp_alt_module {
271         /* what is this ??? */
272         struct module   *mod;
273         char            *name;
274
275         /* ptrs to lock prefixes */
276         u8              **locks;
277         u8              **locks_end;
278
279         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
280         u8              *text;
281         u8              *text_end;
282
283         struct list_head next;
284 };
285 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
286 static DEFINE_MUTEX(smp_alt);
287 static int smp_mode = 1;        /* protected by smp_alt */
288
289 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
290                                                   char *name,
291                                                   void *locks, void *locks_end,
292                                                   void *text,  void *text_end)
293 {
294         struct smp_alt_module *smp;
295
296         if (noreplace_smp)
297                 return;
298
299         if (smp_alt_once) {
300                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_UP))
301                         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end,
302                                                 text, text_end);
303                 return;
304         }
305
306         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
307         if (NULL == smp)
308                 return; /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
309
310         smp->mod        = mod;
311         smp->name       = name;
312         smp->locks      = locks;
313         smp->locks_end  = locks_end;
314         smp->text       = text;
315         smp->text_end   = text_end;
316         DPRINTK("%s: locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
317                 __func__, smp->locks, smp->locks_end,
318                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
319
320         mutex_lock(&smp_alt);
321         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
322         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_UP))
323                 alternatives_smp_unlock(smp->locks, smp->locks_end,
324                                         smp->text, smp->text_end);
325         mutex_unlock(&smp_alt);
326 }
327
328 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
329 {
330         struct smp_alt_module *item;
331
332         if (smp_alt_once || noreplace_smp)
333                 return;
334
335         mutex_lock(&smp_alt);
336         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
337                 if (mod != item->mod)
338                         continue;
339                 list_del(&item->next);
340                 mutex_unlock(&smp_alt);
341                 DPRINTK("%s: %s\n", __func__, item->name);
342                 kfree(item);
343                 return;
344         }
345         mutex_unlock(&smp_alt);
346 }
347
348 void alternatives_smp_switch(int smp)
349 {
350         struct smp_alt_module *mod;
351
352 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
353         /*
354          * Older binutils section handling bug prevented
355          * alternatives-replacement from working reliably.
356          *
357          * If this still occurs then you should see a hang
358          * or crash shortly after this line:
359          */
360         printk("lockdep: fixing up alternatives.\n");
361 #endif
362
363         if (noreplace_smp || smp_alt_once)
364                 return;
365         BUG_ON(!smp && (num_online_cpus() > 1));
366
367         mutex_lock(&smp_alt);
368
369         /*
370          * Avoid unnecessary switches because it forces JIT based VMs to
371          * throw away all cached translations, which can be quite costly.
372          */
373         if (smp == smp_mode) {
374                 /* nothing */
375         } else if (smp) {
376                 printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to SMP code\n");
377                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
378                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
379                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
380                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
381                                               mod->text, mod->text_end);
382         } else {
383                 printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to UP code\n");
384                 set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
385                 set_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
386                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
387                         alternatives_smp_unlock(mod->locks, mod->locks_end,
388                                                 mod->text, mod->text_end);
389         }
390         smp_mode = smp;
391         mutex_unlock(&smp_alt);
392 }
393
394 /* Return 1 if the address range is reserved for smp-alternatives */
395 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
396 {
397         struct smp_alt_module *mod;
398         u8 **ptr;
399         u8 *text_start = start;
400         u8 *text_end = end;
401
402         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
403                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
404                         continue;
405                 for (ptr = mod->locks; ptr < mod->locks_end; ptr++)
406                         if (text_start <= *ptr && text_end >= *ptr)
407                                 return 1;
408         }
409
410         return 0;
411 }
412 #endif
413
414 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
415 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
416                                      struct paravirt_patch_site *end)
417 {
418         struct paravirt_patch_site *p;
419         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
420
421         if (noreplace_paravirt)
422                 return;
423
424         for (p = start; p < end; p++) {
425                 unsigned int used;
426
427                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
428                 /* prep the buffer with the original instructions */
429                 memcpy(insnbuf, p->instr, p->len);
430                 used = pv_init_ops.patch(p->instrtype, p->clobbers, insnbuf,
431                                          (unsigned long)p->instr, p->len);
432
433                 BUG_ON(used > p->len);
434
435                 /* Pad the rest with nops */
436                 add_nops(insnbuf + used, p->len - used);
437                 text_poke_early(p->instr, insnbuf, p->len);
438         }
439 }
440 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
441         __stop_parainstructions[];
442 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
443
444 void __init alternative_instructions(void)
445 {
446         /* The patching is not fully atomic, so try to avoid local interruptions
447            that might execute the to be patched code.
448            Other CPUs are not running. */
449         stop_nmi();
450
451         /*
452          * Don't stop machine check exceptions while patching.
453          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
454          * case we must do something about the corruption.
455          * Ignoring it is worse than a unlikely patching race.
456          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
457          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
458          * expect a machine check to cause undue problems during to code
459          * patching.
460          */
461
462         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
463
464         /* switch to patch-once-at-boottime-only mode and free the
465          * tables in case we know the number of CPUs will never ever
466          * change */
467 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
468         if (num_possible_cpus() < 2)
469                 smp_alt_once = 1;
470 #endif
471
472 #ifdef CONFIG_SMP
473         if (smp_alt_once) {
474                 if (1 == num_possible_cpus()) {
475                         printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to UP code\n");
476                         set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
477                         set_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
478
479                         alternatives_smp_unlock(__smp_locks, __smp_locks_end,
480                                                 _text, _etext);
481                 }
482         } else {
483                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
484                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
485                                             _text, _etext);
486
487                 /* Only switch to UP mode if we don't immediately boot others */
488                 if (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)
489                         alternatives_smp_switch(0);
490         }
491 #endif
492         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
493
494         if (smp_alt_once)
495                 free_init_pages("SMP alternatives",
496                                 (unsigned long)__smp_locks,
497                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
498
499         restart_nmi();
500 }
501
502 /**
503  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
504  * @addr: address to modify
505  * @opcode: source of the copy
506  * @len: length to copy
507  *
508  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
509  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
510  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
511  * instructions. And on the local CPU you need to be protected again NMI or MCE
512  * handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
513  */
514 static void *__init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
515                                               size_t len)
516 {
517         unsigned long flags;
518         local_irq_save(flags);
519         memcpy(addr, opcode, len);
520         sync_core();
521         local_irq_restore(flags);
522         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
523            that causes hangs on some VIA CPUs. */
524         return addr;
525 }
526
527 /**
528  * text_poke - Update instructions on a live kernel
529  * @addr: address to modify
530  * @opcode: source of the copy
531  * @len: length to copy
532  *
533  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
534  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
535  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
536  * page.
537  *
538  * Note: Must be called under text_mutex.
539  */
540 void *__kprobes text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
541 {
542         unsigned long flags;
543         char *vaddr;
544         struct page *pages[2];
545         int i;
546
547         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
548                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
549                 pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
550         } else {
551                 pages[0] = virt_to_page(addr);
552                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
553                 pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
554         }
555         BUG_ON(!pages[0]);
556         local_irq_save(flags);
557         set_fixmap(FIX_TEXT_POKE0, page_to_phys(pages[0]));
558         if (pages[1])
559                 set_fixmap(FIX_TEXT_POKE1, page_to_phys(pages[1]));
560         vaddr = (char *)fix_to_virt(FIX_TEXT_POKE0);
561         memcpy(&vaddr[(unsigned long)addr & ~PAGE_MASK], opcode, len);
562         clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE0);
563         if (pages[1])
564                 clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE1);
565         local_flush_tlb();
566         sync_core();
567         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
568            that causes hangs on some VIA CPUs. */
569         for (i = 0; i < len; i++)
570                 BUG_ON(((char *)addr)[i] != ((char *)opcode)[i]);
571         local_irq_restore(flags);
572         return addr;
573 }
574
575 /*
576  * Cross-modifying kernel text with stop_machine().
577  * This code originally comes from immediate value.
578  */
579 static atomic_t stop_machine_first;
580 static int wrote_text;
581
582 struct text_poke_params {
583         void *addr;
584         const void *opcode;
585         size_t len;
586 };
587
588 static int __kprobes stop_machine_text_poke(void *data)
589 {
590         struct text_poke_params *tpp = data;
591
592         if (atomic_dec_and_test(&stop_machine_first)) {
593                 text_poke(tpp->addr, tpp->opcode, tpp->len);
594                 smp_wmb();      /* Make sure other cpus see that this has run */
595                 wrote_text = 1;
596         } else {
597                 while (!wrote_text)
598                         cpu_relax();
599                 smp_mb();       /* Load wrote_text before following execution */
600         }
601
602         flush_icache_range((unsigned long)tpp->addr,
603                            (unsigned long)tpp->addr + tpp->len);
604         return 0;
605 }
606
607 /**
608  * text_poke_smp - Update instructions on a live kernel on SMP
609  * @addr: address to modify
610  * @opcode: source of the copy
611  * @len: length to copy
612  *
613  * Modify multi-byte instruction by using stop_machine() on SMP. This allows
614  * user to poke/set multi-byte text on SMP. Only non-NMI/MCE code modifying
615  * should be allowed, since stop_machine() does _not_ protect code against
616  * NMI and MCE.
617  *
618  * Note: Must be called under get_online_cpus() and text_mutex.
619  */
620 void *__kprobes text_poke_smp(void *addr, const void *opcode, size_t len)
621 {
622         struct text_poke_params tpp;
623
624         tpp.addr = addr;
625         tpp.opcode = opcode;
626         tpp.len = len;
627         atomic_set(&stop_machine_first, 1);
628         wrote_text = 0;
629         stop_machine(stop_machine_text_poke, (void *)&tpp, NULL);
630         return addr;
631 }
632