arch/x86/kernel/alternative.c

   1 #define pr_fmt(fmt) "SMP alternatives: " fmt
   2
   3 #include <linux/module.h>
   4 #include <linux/sched.h>
   5 #include <linux/mutex.h>
   6 #include <linux/list.h>
   7 #include <linux/stringify.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10 #include <linux/memory.h>
  11 #include <linux/stop_machine.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/kdebug.h>
  14 #include <asm/alternative.h>
  15 #include <asm/sections.h>
  16 #include <asm/pgtable.h>
  17 #include <asm/mce.h>
  18 #include <asm/nmi.h>
  19 #include <asm/cacheflush.h>
  20 #include <asm/tlbflush.h>
  21 #include <asm/io.h>
  22 #include <asm/fixmap.h>
  23
  24 int __read_mostly alternatives_patched;
  25
  26 EXPORT_SYMBOL_GPL(alternatives_patched);
  27
  28 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
  29
  30 static int __initdata_or_module debug_alternative;
  31
  32 static int __init debug_alt(char *str)
  33 {
  34         debug_alternative = 1;
  35         return 1;
  36 }
  37 __setup("debug-alternative", debug_alt);
  38
  39 static int noreplace_smp;
  40
  41 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
  42 {
  43         noreplace_smp = 1;
  44         return 1;
  45 }
  46 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
  47
  48 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
  49 static int __initdata_or_module noreplace_paravirt = 0;
  50
  51 static int __init setup_noreplace_paravirt(char *str)
  52 {
  53         noreplace_paravirt = 1;
  54         return 1;
  55 }
  56 __setup("noreplace-paravirt", setup_noreplace_paravirt);
  57 #endif
  58
  59 #define DPRINTK(fmt, args...)                                           \
  60 do {                                                                    \
  61         if (debug_alternative)                                          \
  62                 printk(KERN_DEBUG "%s: " fmt "\n", __func__, ##args);   \
  63 } while (0)
  64
  65 #define DUMP_BYTES(buf, len, fmt, args...)                              \
  66 do {                                                                    \
  67         if (unlikely(debug_alternative)) {                              \
  68                 int j;                                                  \
  69                                                                         \
  70                 if (!(len))                                             \
  71                         break;                                          \
  72                                                                         \
  73                 printk(KERN_DEBUG fmt, ##args);                         \
  74                 for (j = 0; j < (len) - 1; j++)                         \
  75                         printk(KERN_CONT "%02hhx ", buf[j]);            \
  76                 printk(KERN_CONT "%02hhx\n", buf[j]);                   \
  77         }                                                               \
  78 } while (0)
  79
  80 /*
  81  * Each GENERIC_NOPX is of X bytes, and defined as an array of bytes
  82  * that correspond to that nop. Getting from one nop to the next, we
  83  * add to the array the offset that is equal to the sum of all sizes of
  84  * nops preceding the one we are after.
  85  *
  86  * Note: The GENERIC_NOP5_ATOMIC is at the end, as it breaks the
  87  * nice symmetry of sizes of the previous nops.
  88  */
  89 #if defined(GENERIC_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
  90 static const unsigned char intelnops[] =
  91 {
  92         GENERIC_NOP1,
  93         GENERIC_NOP2,
  94         GENERIC_NOP3,
  95         GENERIC_NOP4,
  96         GENERIC_NOP5,
  97         GENERIC_NOP6,
  98         GENERIC_NOP7,
  99         GENERIC_NOP8,
 100         GENERIC_NOP5_ATOMIC
 101 };
 102 static const unsigned char * const intel_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 103 {
 104         NULL,
 105         intelnops,
 106         intelnops + 1,
 107         intelnops + 1 + 2,
 108         intelnops + 1 + 2 + 3,
 109         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4,
 110         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 111         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 112         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 113         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 114 };
 115 #endif
 116
 117 #ifdef K8_NOP1
 118 static const unsigned char k8nops[] =
 119 {
 120         K8_NOP1,
 121         K8_NOP2,
 122         K8_NOP3,
 123         K8_NOP4,
 124         K8_NOP5,
 125         K8_NOP6,
 126         K8_NOP7,
 127         K8_NOP8,
 128         K8_NOP5_ATOMIC
 129 };
 130 static const unsigned char * const k8_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 131 {
 132         NULL,
 133         k8nops,
 134         k8nops + 1,
 135         k8nops + 1 + 2,
 136         k8nops + 1 + 2 + 3,
 137         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 138         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 139         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 140         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 141         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 142 };
 143 #endif
 144
 145 #if defined(K7_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
 146 static const unsigned char k7nops[] =
 147 {
 148         K7_NOP1,
 149         K7_NOP2,
 150         K7_NOP3,
 151         K7_NOP4,
 152         K7_NOP5,
 153         K7_NOP6,
 154         K7_NOP7,
 155         K7_NOP8,
 156         K7_NOP5_ATOMIC
 157 };
 158 static const unsigned char * const k7_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 159 {
 160         NULL,
 161         k7nops,
 162         k7nops + 1,
 163         k7nops + 1 + 2,
 164         k7nops + 1 + 2 + 3,
 165         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 166         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 167         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 168         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 169         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 170 };
 171 #endif
 172
 173 #ifdef P6_NOP1
 174 static const unsigned char p6nops[] =
 175 {
 176         P6_NOP1,
 177         P6_NOP2,
 178         P6_NOP3,
 179         P6_NOP4,
 180         P6_NOP5,
 181         P6_NOP6,
 182         P6_NOP7,
 183         P6_NOP8,
 184         P6_NOP5_ATOMIC
 185 };
 186 static const unsigned char * const p6_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 187 {
 188         NULL,
 189         p6nops,
 190         p6nops + 1,
 191         p6nops + 1 + 2,
 192         p6nops + 1 + 2 + 3,
 193         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 194         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 195         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 196         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 197         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 198 };
 199 #endif
 200
 201 /* Initialize these to a safe default */
 202 #ifdef CONFIG_X86_64
 203 const unsigned char * const *ideal_nops = p6_nops;
 204 #else
 205 const unsigned char * const *ideal_nops = intel_nops;
 206 #endif
 207
 208 void __init arch_init_ideal_nops(void)
 209 {
 210         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 211         case X86_VENDOR_INTEL:
 212                 /*
 213                  * Due to a decoder implementation quirk, some
 214                  * specific Intel CPUs actually perform better with
 215                  * the "k8_nops" than with the SDM-recommended NOPs.
 216                  */
 217                 if (boot_cpu_data.x86 == 6 &&
 218                     boot_cpu_data.x86_model >= 0x0f &&
 219                     boot_cpu_data.x86_model != 0x1c &&
 220                     boot_cpu_data.x86_model != 0x26 &&
 221                     boot_cpu_data.x86_model != 0x27 &&
 222                     boot_cpu_data.x86_model < 0x30) {
 223                         ideal_nops = k8_nops;
 224                 } else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL)) {
 225                            ideal_nops = p6_nops;
 226                 } else {
 227 #ifdef CONFIG_X86_64
 228                         ideal_nops = k8_nops;
 229 #else
 230                         ideal_nops = intel_nops;
 231 #endif
 232                 }
 233                 break;
 234
 235         case X86_VENDOR_AMD:
 236                 if (boot_cpu_data.x86 > 0xf) {
 237                         ideal_nops = p6_nops;
 238                         return;
 239                 }
 240
 241                 /* fall through */
 242
 243         default:
 244 #ifdef CONFIG_X86_64
 245                 ideal_nops = k8_nops;
 246 #else
 247                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K8))
 248                         ideal_nops = k8_nops;
 249                 else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K7))
 250                         ideal_nops = k7_nops;
 251                 else
 252                         ideal_nops = intel_nops;
 253 #endif
 254         }
 255 }
 256
 257 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
 258 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
 259 {
 260         while (len > 0) {
 261                 unsigned int noplen = len;
 262                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
 263                         noplen = ASM_NOP_MAX;
 264                 memcpy(insns, ideal_nops[noplen], noplen);
 265                 insns += noplen;
 266                 len -= noplen;
 267         }
 268 }
 269
 270 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
 271 extern s32 __smp_locks[], __smp_locks_end[];
 272 void *text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
 273
 274 /*
 275  * Are we looking at a near JMP with a 1 or 4-byte displacement.
 276  */
 277 static inline bool is_jmp(const u8 opcode)
 278 {
 279         return opcode == 0xeb || opcode == 0xe9;
 280 }
 281
 282 static void __init_or_module
 283 recompute_jump(struct alt_instr *a, u8 *orig_insn, u8 *repl_insn, u8 *insnbuf)
 284 {
 285         u8 *next_rip, *tgt_rip;
 286         s32 n_dspl, o_dspl;
 287         int repl_len;
 288
 289         if (a->replacementlen != 5)
 290                 return;
 291
 292         o_dspl = *(s32 *)(insnbuf + 1);
 293
 294         /* next_rip of the replacement JMP */
 295         next_rip = repl_insn + a->replacementlen;
 296         /* target rip of the replacement JMP */
 297         tgt_rip  = next_rip + o_dspl;
 298         n_dspl = tgt_rip - orig_insn;
 299
 300         DPRINTK("target RIP: %p, new_displ: 0x%x", tgt_rip, n_dspl);
 301
 302         if (tgt_rip - orig_insn >= 0) {
 303                 if (n_dspl - 2 <= 127)
 304                         goto two_byte_jmp;
 305                 else
 306                         goto five_byte_jmp;
 307         /* negative offset */
 308         } else {
 309                 if (((n_dspl - 2) & 0xff) == (n_dspl - 2))
 310                         goto two_byte_jmp;
 311                 else
 312                         goto five_byte_jmp;
 313         }
 314
 315 two_byte_jmp:
 316         n_dspl -= 2;
 317
 318         insnbuf[0] = 0xeb;
 319         insnbuf[1] = (s8)n_dspl;
 320         add_nops(insnbuf + 2, 3);
 321
 322         repl_len = 2;
 323         goto done;
 324
 325 five_byte_jmp:
 326         n_dspl -= 5;
 327
 328         insnbuf[0] = 0xe9;
 329         *(s32 *)&insnbuf[1] = n_dspl;
 330
 331         repl_len = 5;
 332
 333 done:
 334
 335         DPRINTK("final displ: 0x%08x, JMP 0x%lx",
 336                 n_dspl, (unsigned long)orig_insn + n_dspl + repl_len);
 337 }
 338
 339 static void __init_or_module optimize_nops(struct alt_instr *a, u8 *instr)
 340 {
 341         if (instr[0] != 0x90)
 342                 return;
 343
 344         add_nops(instr + (a->instrlen - a->padlen), a->padlen);
 345
 346         DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%p: [%d:%d) optimized NOPs: ",
 347                    instr, a->instrlen - a->padlen, a->padlen);
 348 }
 349
 350 /*
 351  * Replace instructions with better alternatives for this CPU type. This runs
 352  * before SMP is initialized to avoid SMP problems with self modifying code.
 353  * This implies that asymmetric systems where APs have less capabilities than
 354  * the boot processor are not handled. Tough. Make sure you disable such
 355  * features by hand.
 356  */
 357 void __init_or_module apply_alternatives(struct alt_instr *start,
 358                                          struct alt_instr *end)
 359 {
 360         struct alt_instr *a;
 361         u8 *instr, *replacement;
 362         u8 insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 363
 364         DPRINTK("alt table %p -> %p", start, end);
 365         /*
 366          * The scan order should be from start to end. A later scanned
 367          * alternative code can overwrite previously scanned alternative code.
 368          * Some kernel functions (e.g. memcpy, memset, etc) use this order to
 369          * patch code.
 370          *
 371          * So be careful if you want to change the scan order to any other
 372          * order.
 373          */
 374         for (a = start; a < end; a++) {
 375                 int insnbuf_sz = 0;
 376
 377                 instr = (u8 *)&a->instr_offset + a->instr_offset;
 378                 replacement = (u8 *)&a->repl_offset + a->repl_offset;
 379                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insnbuf));
 380                 BUG_ON(a->cpuid >= (NCAPINTS + NBUGINTS) * 32);
 381                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid)) {
 382                         if (a->padlen > 1)
 383                                 optimize_nops(a, instr);
 384
 385                         continue;
 386                 }
 387
 388                 DPRINTK("feat: %d*32+%d, old: (%p, len: %d), repl: (%p, len: %d), pad: %d",
 389                         a->cpuid >> 5,
 390                         a->cpuid & 0x1f,
 391                         instr, a->instrlen,
 392                         replacement, a->replacementlen, a->padlen);
 393
 394                 DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%p: old_insn: ", instr);
 395                 DUMP_BYTES(replacement, a->replacementlen, "%p: rpl_insn: ", replacement);
 396
 397                 memcpy(insnbuf, replacement, a->replacementlen);
 398                 insnbuf_sz = a->replacementlen;
 399
 400                 /* 0xe8 is a relative jump; fix the offset. */
 401                 if (*insnbuf == 0xe8 && a->replacementlen == 5) {
 402                         *(s32 *)(insnbuf + 1) += replacement - instr;
 403                         DPRINTK("Fix CALL offset: 0x%x, CALL 0x%lx",
 404                                 *(s32 *)(insnbuf + 1),
 405                                 (unsigned long)instr + *(s32 *)(insnbuf + 1) + 5);
 406                 }
 407
 408                 if (a->replacementlen && is_jmp(replacement[0]))
 409                         recompute_jump(a, instr, replacement, insnbuf);
 410
 411                 if (a->instrlen > a->replacementlen) {
 412                         add_nops(insnbuf + a->replacementlen,
 413                                  a->instrlen - a->replacementlen);
 414                         insnbuf_sz += a->instrlen - a->replacementlen;
 415                 }
 416                 DUMP_BYTES(insnbuf, insnbuf_sz, "%p: final_insn: ", instr);
 417
 418                 text_poke_early(instr, insnbuf, insnbuf_sz);
 419         }
 420 }
 421
 422 #ifdef CONFIG_SMP
 423 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
 424                                   u8 *text, u8 *text_end)
 425 {
 426         const s32 *poff;
 427
 428         mutex_lock(&text_mutex);
 429         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 430                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 431
 432                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 433                         continue;
 434                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
 435                 if (*ptr == 0x3e)
 436                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
 437         }
 438         mutex_unlock(&text_mutex);
 439 }
 440
 441 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
 442                                     u8 *text, u8 *text_end)
 443 {
 444         const s32 *poff;
 445
 446         mutex_lock(&text_mutex);
 447         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 448                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 449
 450                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 451                         continue;
 452                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
 453                 if (*ptr == 0xf0)
 454                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
 455         }
 456         mutex_unlock(&text_mutex);
 457 }
 458
 459 struct smp_alt_module {
 460         /* what is this ??? */
 461         struct module   *mod;
 462         char            *name;
 463
 464         /* ptrs to lock prefixes */
 465         const s32       *locks;
 466         const s32       *locks_end;
 467
 468         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
 469         u8              *text;
 470         u8              *text_end;
 471
 472         struct list_head next;
 473 };
 474 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
 475 static DEFINE_MUTEX(smp_alt);
 476 static bool uniproc_patched = false;    /* protected by smp_alt */
 477
 478 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
 479                                                   char *name,
 480                                                   void *locks, void *locks_end,
 481                                                   void *text,  void *text_end)
 482 {
 483         struct smp_alt_module *smp;
 484
 485         mutex_lock(&smp_alt);
 486         if (!uniproc_patched)
 487                 goto unlock;
 488
 489         if (num_possible_cpus() == 1)
 490                 /* Don't bother remembering, we'll never have to undo it. */
 491                 goto smp_unlock;
 492
 493         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
 494         if (NULL == smp)
 495                 /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
 496                 goto unlock;
 497
 498         smp->mod        = mod;
 499         smp->name       = name;
 500         smp->locks      = locks;
 501         smp->locks_end  = locks_end;
 502         smp->text       = text;
 503         smp->text_end   = text_end;
 504         DPRINTK("locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
 505                 smp->locks, smp->locks_end,
 506                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
 507
 508         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
 509 smp_unlock:
 510         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end, text, text_end);
 511 unlock:
 512         mutex_unlock(&smp_alt);
 513 }
 514
 515 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
 516 {
 517         struct smp_alt_module *item;
 518
 519         mutex_lock(&smp_alt);
 520         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
 521                 if (mod != item->mod)
 522                         continue;
 523                 list_del(&item->next);
 524                 kfree(item);
 525                 break;
 526         }
 527         mutex_unlock(&smp_alt);
 528 }
 529
 530 void alternatives_enable_smp(void)
 531 {
 532         struct smp_alt_module *mod;
 533
 534         /* Why bother if there are no other CPUs? */
 535         BUG_ON(num_possible_cpus() == 1);
 536
 537         mutex_lock(&smp_alt);
 538
 539         if (uniproc_patched) {
 540                 pr_info("switching to SMP code\n");
 541                 BUG_ON(num_online_cpus() != 1);
 542                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
 543                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
 544                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
 545                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
 546                                               mod->text, mod->text_end);
 547                 uniproc_patched = false;
 548         }
 549         mutex_unlock(&smp_alt);
 550 }
 551
 552 /* Return 1 if the address range is reserved for smp-alternatives */
 553 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
 554 {
 555         struct smp_alt_module *mod;
 556         const s32 *poff;
 557         u8 *text_start = start;
 558         u8 *text_end = end;
 559
 560         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
 561                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
 562                         continue;
 563                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
 564                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
 565
 566                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
 567                                 return 1;
 568                 }
 569         }
 570
 571         return 0;
 572 }
 573 #endif /* CONFIG_SMP */
 574
 575 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 576 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
 577                                      struct paravirt_patch_site *end)
 578 {
 579         struct paravirt_patch_site *p;
 580         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 581
 582         if (noreplace_paravirt)
 583                 return;
 584
 585         for (p = start; p < end; p++) {
 586                 unsigned int used;
 587
 588                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
 589                 /* prep the buffer with the original instructions */
 590                 memcpy(insnbuf, p->instr, p->len);
 591                 used = pv_init_ops.patch(p->instrtype, p->clobbers, insnbuf,
 592                                          (unsigned long)p->instr, p->len);
 593
 594                 BUG_ON(used > p->len);
 595
 596                 /* Pad the rest with nops */
 597                 add_nops(insnbuf + used, p->len - used);
 598                 text_poke_early(p->instr, insnbuf, p->len);
 599         }
 600 }
 601 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
 602         __stop_parainstructions[];
 603 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
 604
 605 void __init alternative_instructions(void)
 606 {
 607         /* The patching is not fully atomic, so try to avoid local interruptions
 608            that might execute the to be patched code.
 609            Other CPUs are not running. */
 610         stop_nmi();
 611
 612         /*
 613          * Don't stop machine check exceptions while patching.
 614          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
 615          * case we must do something about the corruption.
 616          * Ignoring it is worse than a unlikely patching race.
 617          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
 618          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
 619          * expect a machine check to cause undue problems during to code
 620          * patching.
 621          */
 622
 623         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
 624
 625 #ifdef CONFIG_SMP
 626         /* Patch to UP if other cpus not imminent. */
 627         if (!noreplace_smp && (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)) {
 628                 uniproc_patched = true;
 629                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
 630                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
 631                                             _text, _etext);
 632         }
 633
 634         if (!uniproc_patched || num_possible_cpus() == 1)
 635                 free_init_pages("SMP alternatives",
 636                                 (unsigned long)__smp_locks,
 637                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
 638 #endif
 639
 640         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
 641
 642         restart_nmi();
 643         alternatives_patched = 1;
 644 }
 645
 646 /**
 647  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
 648  * @addr: address to modify
 649  * @opcode: source of the copy
 650  * @len: length to copy
 651  *
 652  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
 653  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
 654  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
 655  * instructions. And on the local CPU you need to be protected again NMI or MCE
 656  * handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
 657  */
 658 void *__init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
 659                                               size_t len)
 660 {
 661         unsigned long flags;
 662         local_irq_save(flags);
 663         memcpy(addr, opcode, len);
 664         sync_core();
 665         local_irq_restore(flags);
 666         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
 667            that causes hangs on some VIA CPUs. */
 668         return addr;
 669 }
 670
 671 /**
 672  * text_poke - Update instructions on a live kernel
 673  * @addr: address to modify
 674  * @opcode: source of the copy
 675  * @len: length to copy
 676  *
 677  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
 678  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
 679  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
 680  * page.
 681  *
 682  * Note: Must be called under text_mutex.
 683  */
 684 void *text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
 685 {
 686         unsigned long flags;
 687         char *vaddr;
 688         struct page *pages[2];
 689         int i;
 690
 691         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
 692                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
 693                 pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 694         } else {
 695                 pages[0] = virt_to_page(addr);
 696                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
 697                 pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 698         }
 699         BUG_ON(!pages[0]);
 700         local_irq_save(flags);
 701         set_fixmap(FIX_TEXT_POKE0, page_to_phys(pages[0]));
 702         if (pages[1])
 703                 set_fixmap(FIX_TEXT_POKE1, page_to_phys(pages[1]));
 704         vaddr = (char *)fix_to_virt(FIX_TEXT_POKE0);
 705         memcpy(&vaddr[(unsigned long)addr & ~PAGE_MASK], opcode, len);
 706         clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE0);
 707         if (pages[1])
 708                 clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE1);
 709         local_flush_tlb();
 710         sync_core();
 711         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
 712            that causes hangs on some VIA CPUs. */
 713         for (i = 0; i < len; i++)
 714                 BUG_ON(((char *)addr)[i] != ((char *)opcode)[i]);
 715         local_irq_restore(flags);
 716         return addr;
 717 }
 718
 719 static void do_sync_core(void *info)
 720 {
 721         sync_core();
 722 }
 723
 724 static bool bp_patching_in_progress;
 725 static void *bp_int3_handler, *bp_int3_addr;
 726
 727 int poke_int3_handler(struct pt_regs *regs)
 728 {
 729         /* bp_patching_in_progress */
 730         smp_rmb();
 731
 732         if (likely(!bp_patching_in_progress))
 733                 return 0;
 734
 735         if (user_mode(regs) || regs->ip != (unsigned long)bp_int3_addr)
 736                 return 0;
 737
 738         /* set up the specified breakpoint handler */
 739         regs->ip = (unsigned long) bp_int3_handler;
 740
 741         return 1;
 742
 743 }
 744
 745 /**
 746  * text_poke_bp() -- update instructions on live kernel on SMP
 747  * @addr:       address to patch
 748  * @opcode:     opcode of new instruction
 749  * @len:        length to copy
 750  * @handler:    address to jump to when the temporary breakpoint is hit
 751  *
 752  * Modify multi-byte instruction by using int3 breakpoint on SMP.
 753  * We completely avoid stop_machine() here, and achieve the
 754  * synchronization using int3 breakpoint.
 755  *
 756  * The way it is done:
 757  *      - add a int3 trap to the address that will be patched
 758  *      - sync cores
 759  *      - update all but the first byte of the patched range
 760  *      - sync cores
 761  *      - replace the first byte (int3) by the first byte of
 762  *        replacing opcode
 763  *      - sync cores
 764  *
 765  * Note: must be called under text_mutex.
 766  */
 767 void *text_poke_bp(void *addr, const void *opcode, size_t len, void *handler)
 768 {
 769         unsigned char int3 = 0xcc;
 770
 771         bp_int3_handler = handler;
 772         bp_int3_addr = (u8 *)addr + sizeof(int3);
 773         bp_patching_in_progress = true;
 774         /*
 775          * Corresponding read barrier in int3 notifier for
 776          * making sure the in_progress flags is correctly ordered wrt.
 777          * patching
 778          */
 779         smp_wmb();
 780
 781         text_poke(addr, &int3, sizeof(int3));
 782
 783         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 784
 785         if (len - sizeof(int3) > 0) {
 786                 /* patch all but the first byte */
 787                 text_poke((char *)addr + sizeof(int3),
 788                           (const char *) opcode + sizeof(int3),
 789                           len - sizeof(int3));
 790                 /*
 791                  * According to Intel, this core syncing is very likely
 792                  * not necessary and we'd be safe even without it. But
 793                  * better safe than sorry (plus there's not only Intel).
 794                  */
 795                 on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 796         }
 797
 798         /* patch the first byte */
 799         text_poke(addr, opcode, sizeof(int3));
 800
 801         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 802
 803         bp_patching_in_progress = false;
 804         smp_wmb();
 805
 806         return addr;
 807 }
 808