Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[cascardo/linux.git] / arch / x86 / kernel / crash.c
1 /*
2  * Architecture specific (i386/x86_64) functions for kexec based crash dumps.
3  *
4  * Created by: Hariprasad Nellitheertha (hari@in.ibm.com)
5  *
6  * Copyright (C) IBM Corporation, 2004. All rights reserved.
7  * Copyright (C) Red Hat Inc., 2014. All rights reserved.
8  * Authors:
9  *      Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
10  *
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt)     "kexec: " fmt
14
15 #include <linux/types.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/smp.h>
18 #include <linux/reboot.h>
19 #include <linux/kexec.h>
20 #include <linux/delay.h>
21 #include <linux/elf.h>
22 #include <linux/elfcore.h>
23 #include <linux/export.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/vmalloc.h>
26
27 #include <asm/processor.h>
28 #include <asm/hardirq.h>
29 #include <asm/nmi.h>
30 #include <asm/hw_irq.h>
31 #include <asm/apic.h>
32 #include <asm/io_apic.h>
33 #include <asm/hpet.h>
34 #include <linux/kdebug.h>
35 #include <asm/cpu.h>
36 #include <asm/reboot.h>
37 #include <asm/virtext.h>
38 #include <asm/intel_pt.h>
39
40 /* Alignment required for elf header segment */
41 #define ELF_CORE_HEADER_ALIGN   4096
42
43 /* This primarily represents number of split ranges due to exclusion */
44 #define CRASH_MAX_RANGES        16
45
46 struct crash_mem_range {
47         u64 start, end;
48 };
49
50 struct crash_mem {
51         unsigned int nr_ranges;
52         struct crash_mem_range ranges[CRASH_MAX_RANGES];
53 };
54
55 /* Misc data about ram ranges needed to prepare elf headers */
56 struct crash_elf_data {
57         struct kimage *image;
58         /*
59          * Total number of ram ranges we have after various adjustments for
60          * crash reserved region, etc.
61          */
62         unsigned int max_nr_ranges;
63
64         /* Pointer to elf header */
65         void *ehdr;
66         /* Pointer to next phdr */
67         void *bufp;
68         struct crash_mem mem;
69 };
70
71 /* Used while preparing memory map entries for second kernel */
72 struct crash_memmap_data {
73         struct boot_params *params;
74         /* Type of memory */
75         unsigned int type;
76 };
77
78 /*
79  * This is used to VMCLEAR all VMCSs loaded on the
80  * processor. And when loading kvm_intel module, the
81  * callback function pointer will be assigned.
82  *
83  * protected by rcu.
84  */
85 crash_vmclear_fn __rcu *crash_vmclear_loaded_vmcss = NULL;
86 EXPORT_SYMBOL_GPL(crash_vmclear_loaded_vmcss);
87 unsigned long crash_zero_bytes;
88
89 static inline void cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss(void)
90 {
91         crash_vmclear_fn *do_vmclear_operation = NULL;
92
93         rcu_read_lock();
94         do_vmclear_operation = rcu_dereference(crash_vmclear_loaded_vmcss);
95         if (do_vmclear_operation)
96                 do_vmclear_operation();
97         rcu_read_unlock();
98 }
99
100 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_X86_LOCAL_APIC)
101
102 static void kdump_nmi_callback(int cpu, struct pt_regs *regs)
103 {
104 #ifdef CONFIG_X86_32
105         struct pt_regs fixed_regs;
106
107         if (!user_mode(regs)) {
108                 crash_fixup_ss_esp(&fixed_regs, regs);
109                 regs = &fixed_regs;
110         }
111 #endif
112         crash_save_cpu(regs, cpu);
113
114         /*
115          * VMCLEAR VMCSs loaded on all cpus if needed.
116          */
117         cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss();
118
119         /* Disable VMX or SVM if needed.
120          *
121          * We need to disable virtualization on all CPUs.
122          * Having VMX or SVM enabled on any CPU may break rebooting
123          * after the kdump kernel has finished its task.
124          */
125         cpu_emergency_vmxoff();
126         cpu_emergency_svm_disable();
127
128         /*
129          * Disable Intel PT to stop its logging
130          */
131         cpu_emergency_stop_pt();
132
133         disable_local_APIC();
134 }
135
136 void kdump_nmi_shootdown_cpus(void)
137 {
138         nmi_shootdown_cpus(kdump_nmi_callback);
139
140         disable_local_APIC();
141 }
142
143 /* Override the weak function in kernel/panic.c */
144 void crash_smp_send_stop(void)
145 {
146         static int cpus_stopped;
147
148         if (cpus_stopped)
149                 return;
150
151         if (smp_ops.crash_stop_other_cpus)
152                 smp_ops.crash_stop_other_cpus();
153         else
154                 smp_send_stop();
155
156         cpus_stopped = 1;
157 }
158
159 #else
160 void crash_smp_send_stop(void)
161 {
162         /* There are no cpus to shootdown */
163 }
164 #endif
165
166 void native_machine_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
167 {
168         /* This function is only called after the system
169          * has panicked or is otherwise in a critical state.
170          * The minimum amount of code to allow a kexec'd kernel
171          * to run successfully needs to happen here.
172          *
173          * In practice this means shooting down the other cpus in
174          * an SMP system.
175          */
176         /* The kernel is broken so disable interrupts */
177         local_irq_disable();
178
179         crash_smp_send_stop();
180
181         /*
182          * VMCLEAR VMCSs loaded on this cpu if needed.
183          */
184         cpu_crash_vmclear_loaded_vmcss();
185
186         /* Booting kdump kernel with VMX or SVM enabled won't work,
187          * because (among other limitations) we can't disable paging
188          * with the virt flags.
189          */
190         cpu_emergency_vmxoff();
191         cpu_emergency_svm_disable();
192
193         /*
194          * Disable Intel PT to stop its logging
195          */
196         cpu_emergency_stop_pt();
197
198 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
199         /* Prevent crash_kexec() from deadlocking on ioapic_lock. */
200         ioapic_zap_locks();
201         disable_IO_APIC();
202 #endif
203         lapic_shutdown();
204 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
205         hpet_disable();
206 #endif
207         crash_save_cpu(regs, safe_smp_processor_id());
208 }
209
210 #ifdef CONFIG_KEXEC_FILE
211 static int get_nr_ram_ranges_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
212 {
213         unsigned int *nr_ranges = arg;
214
215         (*nr_ranges)++;
216         return 0;
217 }
218
219
220 /* Gather all the required information to prepare elf headers for ram regions */
221 static void fill_up_crash_elf_data(struct crash_elf_data *ced,
222                                    struct kimage *image)
223 {
224         unsigned int nr_ranges = 0;
225
226         ced->image = image;
227
228         walk_system_ram_res(0, -1, &nr_ranges,
229                                 get_nr_ram_ranges_callback);
230
231         ced->max_nr_ranges = nr_ranges;
232
233         /* Exclusion of crash region could split memory ranges */
234         ced->max_nr_ranges++;
235
236         /* If crashk_low_res is not 0, another range split possible */
237         if (crashk_low_res.end)
238                 ced->max_nr_ranges++;
239 }
240
241 static int exclude_mem_range(struct crash_mem *mem,
242                 unsigned long long mstart, unsigned long long mend)
243 {
244         int i, j;
245         unsigned long long start, end;
246         struct crash_mem_range temp_range = {0, 0};
247
248         for (i = 0; i < mem->nr_ranges; i++) {
249                 start = mem->ranges[i].start;
250                 end = mem->ranges[i].end;
251
252                 if (mstart > end || mend < start)
253                         continue;
254
255                 /* Truncate any area outside of range */
256                 if (mstart < start)
257                         mstart = start;
258                 if (mend > end)
259                         mend = end;
260
261                 /* Found completely overlapping range */
262                 if (mstart == start && mend == end) {
263                         mem->ranges[i].start = 0;
264                         mem->ranges[i].end = 0;
265                         if (i < mem->nr_ranges - 1) {
266                                 /* Shift rest of the ranges to left */
267                                 for (j = i; j < mem->nr_ranges - 1; j++) {
268                                         mem->ranges[j].start =
269                                                 mem->ranges[j+1].start;
270                                         mem->ranges[j].end =
271                                                         mem->ranges[j+1].end;
272                                 }
273                         }
274                         mem->nr_ranges--;
275                         return 0;
276                 }
277
278                 if (mstart > start && mend < end) {
279                         /* Split original range */
280                         mem->ranges[i].end = mstart - 1;
281                         temp_range.start = mend + 1;
282                         temp_range.end = end;
283                 } else if (mstart != start)
284                         mem->ranges[i].end = mstart - 1;
285                 else
286                         mem->ranges[i].start = mend + 1;
287                 break;
288         }
289
290         /* If a split happend, add the split to array */
291         if (!temp_range.end)
292                 return 0;
293
294         /* Split happened */
295         if (i == CRASH_MAX_RANGES - 1) {
296                 pr_err("Too many crash ranges after split\n");
297                 return -ENOMEM;
298         }
299
300         /* Location where new range should go */
301         j = i + 1;
302         if (j < mem->nr_ranges) {
303                 /* Move over all ranges one slot towards the end */
304                 for (i = mem->nr_ranges - 1; i >= j; i--)
305                         mem->ranges[i + 1] = mem->ranges[i];
306         }
307
308         mem->ranges[j].start = temp_range.start;
309         mem->ranges[j].end = temp_range.end;
310         mem->nr_ranges++;
311         return 0;
312 }
313
314 /*
315  * Look for any unwanted ranges between mstart, mend and remove them. This
316  * might lead to split and split ranges are put in ced->mem.ranges[] array
317  */
318 static int elf_header_exclude_ranges(struct crash_elf_data *ced,
319                 unsigned long long mstart, unsigned long long mend)
320 {
321         struct crash_mem *cmem = &ced->mem;
322         int ret = 0;
323
324         memset(cmem->ranges, 0, sizeof(cmem->ranges));
325
326         cmem->ranges[0].start = mstart;
327         cmem->ranges[0].end = mend;
328         cmem->nr_ranges = 1;
329
330         /* Exclude crashkernel region */
331         ret = exclude_mem_range(cmem, crashk_res.start, crashk_res.end);
332         if (ret)
333                 return ret;
334
335         if (crashk_low_res.end) {
336                 ret = exclude_mem_range(cmem, crashk_low_res.start, crashk_low_res.end);
337                 if (ret)
338                         return ret;
339         }
340
341         return ret;
342 }
343
344 static int prepare_elf64_ram_headers_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
345 {
346         struct crash_elf_data *ced = arg;
347         Elf64_Ehdr *ehdr;
348         Elf64_Phdr *phdr;
349         unsigned long mstart, mend;
350         struct kimage *image = ced->image;
351         struct crash_mem *cmem;
352         int ret, i;
353
354         ehdr = ced->ehdr;
355
356         /* Exclude unwanted mem ranges */
357         ret = elf_header_exclude_ranges(ced, start, end);
358         if (ret)
359                 return ret;
360
361         /* Go through all the ranges in ced->mem.ranges[] and prepare phdr */
362         cmem = &ced->mem;
363
364         for (i = 0; i < cmem->nr_ranges; i++) {
365                 mstart = cmem->ranges[i].start;
366                 mend = cmem->ranges[i].end;
367
368                 phdr = ced->bufp;
369                 ced->bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
370
371                 phdr->p_type = PT_LOAD;
372                 phdr->p_flags = PF_R|PF_W|PF_X;
373                 phdr->p_offset  = mstart;
374
375                 /*
376                  * If a range matches backup region, adjust offset to backup
377                  * segment.
378                  */
379                 if (mstart == image->arch.backup_src_start &&
380                     (mend - mstart + 1) == image->arch.backup_src_sz)
381                         phdr->p_offset = image->arch.backup_load_addr;
382
383                 phdr->p_paddr = mstart;
384                 phdr->p_vaddr = (unsigned long long) __va(mstart);
385                 phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = mend - mstart + 1;
386                 phdr->p_align = 0;
387                 ehdr->e_phnum++;
388                 pr_debug("Crash PT_LOAD elf header. phdr=%p vaddr=0x%llx, paddr=0x%llx, sz=0x%llx e_phnum=%d p_offset=0x%llx\n",
389                         phdr, phdr->p_vaddr, phdr->p_paddr, phdr->p_filesz,
390                         ehdr->e_phnum, phdr->p_offset);
391         }
392
393         return ret;
394 }
395
396 static int prepare_elf64_headers(struct crash_elf_data *ced,
397                 void **addr, unsigned long *sz)
398 {
399         Elf64_Ehdr *ehdr;
400         Elf64_Phdr *phdr;
401         unsigned long nr_cpus = num_possible_cpus(), nr_phdr, elf_sz;
402         unsigned char *buf, *bufp;
403         unsigned int cpu;
404         unsigned long long notes_addr;
405         int ret;
406
407         /* extra phdr for vmcoreinfo elf note */
408         nr_phdr = nr_cpus + 1;
409         nr_phdr += ced->max_nr_ranges;
410
411         /*
412          * kexec-tools creates an extra PT_LOAD phdr for kernel text mapping
413          * area on x86_64 (ffffffff80000000 - ffffffffa0000000).
414          * I think this is required by tools like gdb. So same physical
415          * memory will be mapped in two elf headers. One will contain kernel
416          * text virtual addresses and other will have __va(physical) addresses.
417          */
418
419         nr_phdr++;
420         elf_sz = sizeof(Elf64_Ehdr) + nr_phdr * sizeof(Elf64_Phdr);
421         elf_sz = ALIGN(elf_sz, ELF_CORE_HEADER_ALIGN);
422
423         buf = vzalloc(elf_sz);
424         if (!buf)
425                 return -ENOMEM;
426
427         bufp = buf;
428         ehdr = (Elf64_Ehdr *)bufp;
429         bufp += sizeof(Elf64_Ehdr);
430         memcpy(ehdr->e_ident, ELFMAG, SELFMAG);
431         ehdr->e_ident[EI_CLASS] = ELFCLASS64;
432         ehdr->e_ident[EI_DATA] = ELFDATA2LSB;
433         ehdr->e_ident[EI_VERSION] = EV_CURRENT;
434         ehdr->e_ident[EI_OSABI] = ELF_OSABI;
435         memset(ehdr->e_ident + EI_PAD, 0, EI_NIDENT - EI_PAD);
436         ehdr->e_type = ET_CORE;
437         ehdr->e_machine = ELF_ARCH;
438         ehdr->e_version = EV_CURRENT;
439         ehdr->e_phoff = sizeof(Elf64_Ehdr);
440         ehdr->e_ehsize = sizeof(Elf64_Ehdr);
441         ehdr->e_phentsize = sizeof(Elf64_Phdr);
442
443         /* Prepare one phdr of type PT_NOTE for each present cpu */
444         for_each_present_cpu(cpu) {
445                 phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
446                 bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
447                 phdr->p_type = PT_NOTE;
448                 notes_addr = per_cpu_ptr_to_phys(per_cpu_ptr(crash_notes, cpu));
449                 phdr->p_offset = phdr->p_paddr = notes_addr;
450                 phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = sizeof(note_buf_t);
451                 (ehdr->e_phnum)++;
452         }
453
454         /* Prepare one PT_NOTE header for vmcoreinfo */
455         phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
456         bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
457         phdr->p_type = PT_NOTE;
458         phdr->p_offset = phdr->p_paddr = paddr_vmcoreinfo_note();
459         phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = sizeof(vmcoreinfo_note);
460         (ehdr->e_phnum)++;
461
462 #ifdef CONFIG_X86_64
463         /* Prepare PT_LOAD type program header for kernel text region */
464         phdr = (Elf64_Phdr *)bufp;
465         bufp += sizeof(Elf64_Phdr);
466         phdr->p_type = PT_LOAD;
467         phdr->p_flags = PF_R|PF_W|PF_X;
468         phdr->p_vaddr = (Elf64_Addr)_text;
469         phdr->p_filesz = phdr->p_memsz = _end - _text;
470         phdr->p_offset = phdr->p_paddr = __pa_symbol(_text);
471         (ehdr->e_phnum)++;
472 #endif
473
474         /* Prepare PT_LOAD headers for system ram chunks. */
475         ced->ehdr = ehdr;
476         ced->bufp = bufp;
477         ret = walk_system_ram_res(0, -1, ced,
478                         prepare_elf64_ram_headers_callback);
479         if (ret < 0)
480                 return ret;
481
482         *addr = buf;
483         *sz = elf_sz;
484         return 0;
485 }
486
487 /* Prepare elf headers. Return addr and size */
488 static int prepare_elf_headers(struct kimage *image, void **addr,
489                                         unsigned long *sz)
490 {
491         struct crash_elf_data *ced;
492         int ret;
493
494         ced = kzalloc(sizeof(*ced), GFP_KERNEL);
495         if (!ced)
496                 return -ENOMEM;
497
498         fill_up_crash_elf_data(ced, image);
499
500         /* By default prepare 64bit headers */
501         ret =  prepare_elf64_headers(ced, addr, sz);
502         kfree(ced);
503         return ret;
504 }
505
506 static int add_e820_entry(struct boot_params *params, struct e820entry *entry)
507 {
508         unsigned int nr_e820_entries;
509
510         nr_e820_entries = params->e820_entries;
511         if (nr_e820_entries >= E820MAX)
512                 return 1;
513
514         memcpy(&params->e820_map[nr_e820_entries], entry,
515                         sizeof(struct e820entry));
516         params->e820_entries++;
517         return 0;
518 }
519
520 static int memmap_entry_callback(u64 start, u64 end, void *arg)
521 {
522         struct crash_memmap_data *cmd = arg;
523         struct boot_params *params = cmd->params;
524         struct e820entry ei;
525
526         ei.addr = start;
527         ei.size = end - start + 1;
528         ei.type = cmd->type;
529         add_e820_entry(params, &ei);
530
531         return 0;
532 }
533
534 static int memmap_exclude_ranges(struct kimage *image, struct crash_mem *cmem,
535                                  unsigned long long mstart,
536                                  unsigned long long mend)
537 {
538         unsigned long start, end;
539         int ret = 0;
540
541         cmem->ranges[0].start = mstart;
542         cmem->ranges[0].end = mend;
543         cmem->nr_ranges = 1;
544
545         /* Exclude Backup region */
546         start = image->arch.backup_load_addr;
547         end = start + image->arch.backup_src_sz - 1;
548         ret = exclude_mem_range(cmem, start, end);
549         if (ret)
550                 return ret;
551
552         /* Exclude elf header region */
553         start = image->arch.elf_load_addr;
554         end = start + image->arch.elf_headers_sz - 1;
555         return exclude_mem_range(cmem, start, end);
556 }
557
558 /* Prepare memory map for crash dump kernel */
559 int crash_setup_memmap_entries(struct kimage *image, struct boot_params *params)
560 {
561         int i, ret = 0;
562         unsigned long flags;
563         struct e820entry ei;
564         struct crash_memmap_data cmd;
565         struct crash_mem *cmem;
566
567         cmem = vzalloc(sizeof(struct crash_mem));
568         if (!cmem)
569                 return -ENOMEM;
570
571         memset(&cmd, 0, sizeof(struct crash_memmap_data));
572         cmd.params = params;
573
574         /* Add first 640K segment */
575         ei.addr = image->arch.backup_src_start;
576         ei.size = image->arch.backup_src_sz;
577         ei.type = E820_RAM;
578         add_e820_entry(params, &ei);
579
580         /* Add ACPI tables */
581         cmd.type = E820_ACPI;
582         flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
583         walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_ACPI_TABLES, flags, 0, -1, &cmd,
584                        memmap_entry_callback);
585
586         /* Add ACPI Non-volatile Storage */
587         cmd.type = E820_NVS;
588         walk_iomem_res_desc(IORES_DESC_ACPI_NV_STORAGE, flags, 0, -1, &cmd,
589                         memmap_entry_callback);
590
591         /* Add crashk_low_res region */
592         if (crashk_low_res.end) {
593                 ei.addr = crashk_low_res.start;
594                 ei.size = crashk_low_res.end - crashk_low_res.start + 1;
595                 ei.type = E820_RAM;
596                 add_e820_entry(params, &ei);
597         }
598
599         /* Exclude some ranges from crashk_res and add rest to memmap */
600         ret = memmap_exclude_ranges(image, cmem, crashk_res.start,
601                                                 crashk_res.end);
602         if (ret)
603                 goto out;
604
605         for (i = 0; i < cmem->nr_ranges; i++) {
606                 ei.size = cmem->ranges[i].end - cmem->ranges[i].start + 1;
607
608                 /* If entry is less than a page, skip it */
609                 if (ei.size < PAGE_SIZE)
610                         continue;
611                 ei.addr = cmem->ranges[i].start;
612                 ei.type = E820_RAM;
613                 add_e820_entry(params, &ei);
614         }
615
616 out:
617         vfree(cmem);
618         return ret;
619 }
620
621 static int determine_backup_region(u64 start, u64 end, void *arg)
622 {
623         struct kimage *image = arg;
624
625         image->arch.backup_src_start = start;
626         image->arch.backup_src_sz = end - start + 1;
627
628         /* Expecting only one range for backup region */
629         return 1;
630 }
631
632 int crash_load_segments(struct kimage *image)
633 {
634         unsigned long src_start, src_sz, elf_sz;
635         void *elf_addr;
636         int ret;
637
638         /*
639          * Determine and load a segment for backup area. First 640K RAM
640          * region is backup source
641          */
642
643         ret = walk_system_ram_res(KEXEC_BACKUP_SRC_START, KEXEC_BACKUP_SRC_END,
644                                 image, determine_backup_region);
645
646         /* Zero or postive return values are ok */
647         if (ret < 0)
648                 return ret;
649
650         src_start = image->arch.backup_src_start;
651         src_sz = image->arch.backup_src_sz;
652
653         /* Add backup segment. */
654         if (src_sz) {
655                 /*
656                  * Ideally there is no source for backup segment. This is
657                  * copied in purgatory after crash. Just add a zero filled
658                  * segment for now to make sure checksum logic works fine.
659                  */
660                 ret = kexec_add_buffer(image, (char *)&crash_zero_bytes,
661                                        sizeof(crash_zero_bytes), src_sz,
662                                        PAGE_SIZE, 0, -1, 0,
663                                        &image->arch.backup_load_addr);
664                 if (ret)
665                         return ret;
666                 pr_debug("Loaded backup region at 0x%lx backup_start=0x%lx memsz=0x%lx\n",
667                          image->arch.backup_load_addr, src_start, src_sz);
668         }
669
670         /* Prepare elf headers and add a segment */
671         ret = prepare_elf_headers(image, &elf_addr, &elf_sz);
672         if (ret)
673                 return ret;
674
675         image->arch.elf_headers = elf_addr;
676         image->arch.elf_headers_sz = elf_sz;
677
678         ret = kexec_add_buffer(image, (char *)elf_addr, elf_sz, elf_sz,
679                         ELF_CORE_HEADER_ALIGN, 0, -1, 0,
680                         &image->arch.elf_load_addr);
681         if (ret) {
682                 vfree((void *)image->arch.elf_headers);
683                 return ret;
684         }
685         pr_debug("Loaded ELF headers at 0x%lx bufsz=0x%lx memsz=0x%lx\n",
686                  image->arch.elf_load_addr, elf_sz, elf_sz);
687
688         return ret;
689 }
690 #endif /* CONFIG_KEXEC_FILE */