xref: /linux/arch/arm64/kernel/alternative.c (revision ef5e724b25c9f90b7683bb2d45833ebac0989dcb)
1e039ee4eSAndre Przywara /*
2e039ee4eSAndre Przywara  * alternative runtime patching
3e039ee4eSAndre Przywara  * inspired by the x86 version
4e039ee4eSAndre Przywara  *
5e039ee4eSAndre Przywara  * Copyright (C) 2014 ARM Ltd.
6e039ee4eSAndre Przywara  *
7e039ee4eSAndre Przywara  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8e039ee4eSAndre Przywara  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9e039ee4eSAndre Przywara  * published by the Free Software Foundation.
10e039ee4eSAndre Przywara  *
11e039ee4eSAndre Przywara  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
12e039ee4eSAndre Przywara  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13e039ee4eSAndre Przywara  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14e039ee4eSAndre Przywara  * GNU General Public License for more details.
15e039ee4eSAndre Przywara  *
16e039ee4eSAndre Przywara  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17e039ee4eSAndre Przywara  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18e039ee4eSAndre Przywara  */
19e039ee4eSAndre Przywara 
20e039ee4eSAndre Przywara #define pr_fmt(fmt) "alternatives: " fmt
21e039ee4eSAndre Przywara 
22e039ee4eSAndre Przywara #include <linux/init.h>
23e039ee4eSAndre Przywara #include <linux/cpu.h>
24e039ee4eSAndre Przywara #include <asm/cacheflush.h>
25e039ee4eSAndre Przywara #include <asm/alternative.h>
26e039ee4eSAndre Przywara #include <asm/cpufeature.h>
277616fc8bSMarc Zyngier #include <asm/insn.h>
28e039ee4eSAndre Przywara #include <linux/stop_machine.h>
29e039ee4eSAndre Przywara 
307616fc8bSMarc Zyngier #define __ALT_PTR(a,f)		(u32 *)((void *)&(a)->f + (a)->f)
317616fc8bSMarc Zyngier #define ALT_ORIG_PTR(a)		__ALT_PTR(a, orig_offset)
327616fc8bSMarc Zyngier #define ALT_REPL_PTR(a)		__ALT_PTR(a, alt_offset)
337616fc8bSMarc Zyngier 
34e039ee4eSAndre Przywara extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
35e039ee4eSAndre Przywara 
36932ded4bSAndre Przywara struct alt_region {
37932ded4bSAndre Przywara 	struct alt_instr *begin;
38932ded4bSAndre Przywara 	struct alt_instr *end;
39932ded4bSAndre Przywara };
40932ded4bSAndre Przywara 
417616fc8bSMarc Zyngier /*
427616fc8bSMarc Zyngier  * Check if the target PC is within an alternative block.
437616fc8bSMarc Zyngier  */
447616fc8bSMarc Zyngier static bool branch_insn_requires_update(struct alt_instr *alt, unsigned long pc)
457616fc8bSMarc Zyngier {
467616fc8bSMarc Zyngier 	unsigned long replptr;
477616fc8bSMarc Zyngier 
487616fc8bSMarc Zyngier 	if (kernel_text_address(pc))
497616fc8bSMarc Zyngier 		return 1;
507616fc8bSMarc Zyngier 
517616fc8bSMarc Zyngier 	replptr = (unsigned long)ALT_REPL_PTR(alt);
527616fc8bSMarc Zyngier 	if (pc >= replptr && pc <= (replptr + alt->alt_len))
537616fc8bSMarc Zyngier 		return 0;
547616fc8bSMarc Zyngier 
557616fc8bSMarc Zyngier 	/*
567616fc8bSMarc Zyngier 	 * Branching into *another* alternate sequence is doomed, and
577616fc8bSMarc Zyngier 	 * we're not even trying to fix it up.
587616fc8bSMarc Zyngier 	 */
597616fc8bSMarc Zyngier 	BUG();
607616fc8bSMarc Zyngier }
617616fc8bSMarc Zyngier 
627616fc8bSMarc Zyngier static u32 get_alt_insn(struct alt_instr *alt, u32 *insnptr, u32 *altinsnptr)
637616fc8bSMarc Zyngier {
647616fc8bSMarc Zyngier 	u32 insn;
657616fc8bSMarc Zyngier 
667616fc8bSMarc Zyngier 	insn = le32_to_cpu(*altinsnptr);
677616fc8bSMarc Zyngier 
687616fc8bSMarc Zyngier 	if (aarch64_insn_is_branch_imm(insn)) {
697616fc8bSMarc Zyngier 		s32 offset = aarch64_get_branch_offset(insn);
707616fc8bSMarc Zyngier 		unsigned long target;
717616fc8bSMarc Zyngier 
727616fc8bSMarc Zyngier 		target = (unsigned long)altinsnptr + offset;
737616fc8bSMarc Zyngier 
747616fc8bSMarc Zyngier 		/*
757616fc8bSMarc Zyngier 		 * If we're branching inside the alternate sequence,
767616fc8bSMarc Zyngier 		 * do not rewrite the instruction, as it is already
777616fc8bSMarc Zyngier 		 * correct. Otherwise, generate the new instruction.
787616fc8bSMarc Zyngier 		 */
797616fc8bSMarc Zyngier 		if (branch_insn_requires_update(alt, target)) {
807616fc8bSMarc Zyngier 			offset = target - (unsigned long)insnptr;
817616fc8bSMarc Zyngier 			insn = aarch64_set_branch_offset(insn, offset);
827616fc8bSMarc Zyngier 		}
837616fc8bSMarc Zyngier 	}
847616fc8bSMarc Zyngier 
857616fc8bSMarc Zyngier 	return insn;
867616fc8bSMarc Zyngier }
877616fc8bSMarc Zyngier 
88*ef5e724bSWill Deacon static void __apply_alternatives(void *alt_region)
89e039ee4eSAndre Przywara {
90e039ee4eSAndre Przywara 	struct alt_instr *alt;
91932ded4bSAndre Przywara 	struct alt_region *region = alt_region;
927616fc8bSMarc Zyngier 	u32 *origptr, *replptr;
93e039ee4eSAndre Przywara 
94932ded4bSAndre Przywara 	for (alt = region->begin; alt < region->end; alt++) {
957616fc8bSMarc Zyngier 		u32 insn;
967616fc8bSMarc Zyngier 		int i, nr_inst;
977616fc8bSMarc Zyngier 
98e039ee4eSAndre Przywara 		if (!cpus_have_cap(alt->cpufeature))
99e039ee4eSAndre Przywara 			continue;
100e039ee4eSAndre Przywara 
101fef7f2b2SMarc Zyngier 		BUG_ON(alt->alt_len != alt->orig_len);
102e039ee4eSAndre Przywara 
103e039ee4eSAndre Przywara 		pr_info_once("patching kernel code\n");
104e039ee4eSAndre Przywara 
1057616fc8bSMarc Zyngier 		origptr = ALT_ORIG_PTR(alt);
1067616fc8bSMarc Zyngier 		replptr = ALT_REPL_PTR(alt);
1077616fc8bSMarc Zyngier 		nr_inst = alt->alt_len / sizeof(insn);
1087616fc8bSMarc Zyngier 
1097616fc8bSMarc Zyngier 		for (i = 0; i < nr_inst; i++) {
1107616fc8bSMarc Zyngier 			insn = get_alt_insn(alt, origptr + i, replptr + i);
1117616fc8bSMarc Zyngier 			*(origptr + i) = cpu_to_le32(insn);
1127616fc8bSMarc Zyngier 		}
1137616fc8bSMarc Zyngier 
114e039ee4eSAndre Przywara 		flush_icache_range((uintptr_t)origptr,
1157616fc8bSMarc Zyngier 				   (uintptr_t)(origptr + nr_inst));
116e039ee4eSAndre Przywara 	}
117e039ee4eSAndre Przywara }
118e039ee4eSAndre Przywara 
119*ef5e724bSWill Deacon /*
120*ef5e724bSWill Deacon  * We might be patching the stop_machine state machine, so implement a
121*ef5e724bSWill Deacon  * really simple polling protocol here.
122*ef5e724bSWill Deacon  */
123*ef5e724bSWill Deacon static int __apply_alternatives_multi_stop(void *unused)
124e039ee4eSAndre Przywara {
125*ef5e724bSWill Deacon 	static int patched = 0;
126932ded4bSAndre Przywara 	struct alt_region region = {
127932ded4bSAndre Przywara 		.begin	= __alt_instructions,
128932ded4bSAndre Przywara 		.end	= __alt_instructions_end,
129932ded4bSAndre Przywara 	};
130932ded4bSAndre Przywara 
131*ef5e724bSWill Deacon 	/* We always have a CPU 0 at this point (__init) */
132*ef5e724bSWill Deacon 	if (smp_processor_id()) {
133*ef5e724bSWill Deacon 		while (!READ_ONCE(patched))
134*ef5e724bSWill Deacon 			cpu_relax();
135*ef5e724bSWill Deacon 	} else {
136*ef5e724bSWill Deacon 		BUG_ON(patched);
137*ef5e724bSWill Deacon 		__apply_alternatives(&region);
138*ef5e724bSWill Deacon 		/* Barriers provided by the cache flushing */
139*ef5e724bSWill Deacon 		WRITE_ONCE(patched, 1);
140*ef5e724bSWill Deacon 	}
141*ef5e724bSWill Deacon 
142*ef5e724bSWill Deacon 	return 0;
143*ef5e724bSWill Deacon }
144*ef5e724bSWill Deacon 
145*ef5e724bSWill Deacon void __init apply_alternatives_all(void)
146*ef5e724bSWill Deacon {
147e039ee4eSAndre Przywara 	/* better not try code patching on a live SMP system */
148*ef5e724bSWill Deacon 	stop_machine(__apply_alternatives_multi_stop, NULL, cpu_online_mask);
149932ded4bSAndre Przywara }
150932ded4bSAndre Przywara 
151932ded4bSAndre Przywara void apply_alternatives(void *start, size_t length)
152932ded4bSAndre Przywara {
153932ded4bSAndre Przywara 	struct alt_region region = {
154932ded4bSAndre Przywara 		.begin	= start,
155932ded4bSAndre Przywara 		.end	= start + length,
156932ded4bSAndre Przywara 	};
157932ded4bSAndre Przywara 
158932ded4bSAndre Przywara 	__apply_alternatives(&region);
159e039ee4eSAndre Przywara }
160e039ee4eSAndre Przywara 
161e039ee4eSAndre Przywara void free_alternatives_memory(void)
162e039ee4eSAndre Przywara {
163e039ee4eSAndre Przywara 	free_reserved_area(__alt_instructions, __alt_instructions_end,
164e039ee4eSAndre Przywara 			   0, "alternatives");
165e039ee4eSAndre Przywara }
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