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/text-patching.h>
  15 #include <asm/alternative.h>
  16 #include <asm/sections.h>
  17 #include <asm/pgtable.h>
  18 #include <asm/mce.h>
  19 #include <asm/nmi.h>
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/tlbflush.h>
  22 #include <asm/io.h>
  23 #include <asm/fixmap.h>
  24
  25 int __read_mostly alternatives_patched;
  26
  27 EXPORT_SYMBOL_GPL(alternatives_patched);
  28
  29 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
  30
  31 static int __initdata_or_module debug_alternative;
  32
  33 static int __init debug_alt(char *str)
  34 {
  35         debug_alternative = 1;
  36         return 1;
  37 }
  38 __setup("debug-alternative", debug_alt);
  39
  40 static int noreplace_smp;
  41
  42 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
  43 {
  44         noreplace_smp = 1;
  45         return 1;
  46 }
  47 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
  48
  49 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
  50 static int __initdata_or_module noreplace_paravirt = 0;
  51
  52 static int __init setup_noreplace_paravirt(char *str)
  53 {
  54         noreplace_paravirt = 1;
  55         return 1;
  56 }
  57 __setup("noreplace-paravirt", setup_noreplace_paravirt);
  58 #endif
  59
  60 #define DPRINTK(fmt, args...)                                           \
  61 do {                                                                    \
  62         if (debug_alternative)                                          \
  63                 printk(KERN_DEBUG "%s: " fmt "\n", __func__, ##args);   \
  64 } while (0)
  65
  66 #define DUMP_BYTES(buf, len, fmt, args...)                              \
  67 do {                                                                    \
  68         if (unlikely(debug_alternative)) {                              \
  69                 int j;                                                  \
  70                                                                         \
  71                 if (!(len))                                             \
  72                         break;                                          \
  73                                                                         \
  74                 printk(KERN_DEBUG fmt, ##args);                         \
  75                 for (j = 0; j < (len) - 1; j++)                         \
  76                         printk(KERN_CONT "%02hhx ", buf[j]);            \
  77                 printk(KERN_CONT "%02hhx\n", buf[j]);                   \
  78         }                                                               \
  79 } while (0)
  80
  81 /*
  82  * Each GENERIC_NOPX is of X bytes, and defined as an array of bytes
  83  * that correspond to that nop. Getting from one nop to the next, we
  84  * add to the array the offset that is equal to the sum of all sizes of
  85  * nops preceding the one we are after.
  86  *
  87  * Note: The GENERIC_NOP5_ATOMIC is at the end, as it breaks the
  88  * nice symmetry of sizes of the previous nops.
  89  */
  90 #if defined(GENERIC_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
  91 static const unsigned char intelnops[] =
  92 {
  93         GENERIC_NOP1,
  94         GENERIC_NOP2,
  95         GENERIC_NOP3,
  96         GENERIC_NOP4,
  97         GENERIC_NOP5,
  98         GENERIC_NOP6,
  99         GENERIC_NOP7,
 100         GENERIC_NOP8,
 101         GENERIC_NOP5_ATOMIC
 102 };
 103 static const unsigned char * const intel_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 104 {
 105         NULL,
 106         intelnops,
 107         intelnops + 1,
 108         intelnops + 1 + 2,
 109         intelnops + 1 + 2 + 3,
 110         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4,
 111         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 112         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 113         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 114         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 115 };
 116 #endif
 117
 118 #ifdef K8_NOP1
 119 static const unsigned char k8nops[] =
 120 {
 121         K8_NOP1,
 122         K8_NOP2,
 123         K8_NOP3,
 124         K8_NOP4,
 125         K8_NOP5,
 126         K8_NOP6,
 127         K8_NOP7,
 128         K8_NOP8,
 129         K8_NOP5_ATOMIC
 130 };
 131 static const unsigned char * const k8_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 132 {
 133         NULL,
 134         k8nops,
 135         k8nops + 1,
 136         k8nops + 1 + 2,
 137         k8nops + 1 + 2 + 3,
 138         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 139         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 140         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 141         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 142         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 143 };
 144 #endif
 145
 146 #if defined(K7_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
 147 static const unsigned char k7nops[] =
 148 {
 149         K7_NOP1,
 150         K7_NOP2,
 151         K7_NOP3,
 152         K7_NOP4,
 153         K7_NOP5,
 154         K7_NOP6,
 155         K7_NOP7,
 156         K7_NOP8,
 157         K7_NOP5_ATOMIC
 158 };
 159 static const unsigned char * const k7_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 160 {
 161         NULL,
 162         k7nops,
 163         k7nops + 1,
 164         k7nops + 1 + 2,
 165         k7nops + 1 + 2 + 3,
 166         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 167         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 168         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 169         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 170         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 171 };
 172 #endif
 173
 174 #ifdef P6_NOP1
 175 static const unsigned char p6nops[] =
 176 {
 177         P6_NOP1,
 178         P6_NOP2,
 179         P6_NOP3,
 180         P6_NOP4,
 181         P6_NOP5,
 182         P6_NOP6,
 183         P6_NOP7,
 184         P6_NOP8,
 185         P6_NOP5_ATOMIC
 186 };
 187 static const unsigned char * const p6_nops[ASM_NOP_MAX+2] =
 188 {
 189         NULL,
 190         p6nops,
 191         p6nops + 1,
 192         p6nops + 1 + 2,
 193         p6nops + 1 + 2 + 3,
 194         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4,
 195         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
 196         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
 197         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
 198         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8,
 199 };
 200 #endif
 201
 202 /* Initialize these to a safe default */
 203 #ifdef CONFIG_X86_64
 204 const unsigned char * const *ideal_nops = p6_nops;
 205 #else
 206 const unsigned char * const *ideal_nops = intel_nops;
 207 #endif
 208
 209 void __init arch_init_ideal_nops(void)
 210 {
 211         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 212         case X86_VENDOR_INTEL:
 213                 /*
 214                  * Due to a decoder implementation quirk, some
 215                  * specific Intel CPUs actually perform better with
 216                  * the "k8_nops" than with the SDM-recommended NOPs.
 217                  */
 218                 if (boot_cpu_data.x86 == 6 &&
 219                     boot_cpu_data.x86_model >= 0x0f &&
 220                     boot_cpu_data.x86_model != 0x1c &&
 221                     boot_cpu_data.x86_model != 0x26 &&
 222                     boot_cpu_data.x86_model != 0x27 &&
 223                     boot_cpu_data.x86_model < 0x30) {
 224                         ideal_nops = k8_nops;
 225                 } else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL)) {
 226                            ideal_nops = p6_nops;
 227                 } else {
 228 #ifdef CONFIG_X86_64
 229                         ideal_nops = k8_nops;
 230 #else
 231                         ideal_nops = intel_nops;
 232 #endif
 233                 }
 234                 break;
 235
 236         case X86_VENDOR_AMD:
 237                 if (boot_cpu_data.x86 > 0xf) {
 238                         ideal_nops = p6_nops;
 239                         return;
 240                 }
 241
 242                 /* fall through */
 243
 244         default:
 245 #ifdef CONFIG_X86_64
 246                 ideal_nops = k8_nops;
 247 #else
 248                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K8))
 249                         ideal_nops = k8_nops;
 250                 else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K7))
 251                         ideal_nops = k7_nops;
 252                 else
 253                         ideal_nops = intel_nops;
 254 #endif
 255         }
 256 }
 257
 258 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
 259 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
 260 {
 261         while (len > 0) {
 262                 unsigned int noplen = len;
 263                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
 264                         noplen = ASM_NOP_MAX;
 265                 memcpy(insns, ideal_nops[noplen], noplen);
 266                 insns += noplen;
 267                 len -= noplen;
 268         }
 269 }
 270
 271 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
 272 extern s32 __smp_locks[], __smp_locks_end[];
 273 void *text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
 274
 275 /*
 276  * Are we looking at a near JMP with a 1 or 4-byte displacement.
 277  */
 278 static inline bool is_jmp(const u8 opcode)
 279 {
 280         return opcode == 0xeb || opcode == 0xe9;
 281 }
 282
 283 static void __init_or_module
 284 recompute_jump(struct alt_instr *a, u8 *orig_insn, u8 *repl_insn, u8 *insnbuf)
 285 {
 286         u8 *next_rip, *tgt_rip;
 287         s32 n_dspl, o_dspl;
 288         int repl_len;
 289
 290         if (a->replacementlen != 5)
 291                 return;
 292
 293         o_dspl = *(s32 *)(insnbuf + 1);
 294
 295         /* next_rip of the replacement JMP */
 296         next_rip = repl_insn + a->replacementlen;
 297         /* target rip of the replacement JMP */
 298         tgt_rip  = next_rip + o_dspl;
 299         n_dspl = tgt_rip - orig_insn;
 300
 301         DPRINTK("target RIP: %p, new_displ: 0x%x", tgt_rip, n_dspl);
 302
 303         if (tgt_rip - orig_insn >= 0) {
 304                 if (n_dspl - 2 <= 127)
 305                         goto two_byte_jmp;
 306                 else
 307                         goto five_byte_jmp;
 308         /* negative offset */
 309         } else {
 310                 if (((n_dspl - 2) & 0xff) == (n_dspl - 2))
 311                         goto two_byte_jmp;
 312                 else
 313                         goto five_byte_jmp;
 314         }
 315
 316 two_byte_jmp:
 317         n_dspl -= 2;
 318
 319         insnbuf[0] = 0xeb;
 320         insnbuf[1] = (s8)n_dspl;
 321         add_nops(insnbuf + 2, 3);
 322
 323         repl_len = 2;
 324         goto done;
 325
 326 five_byte_jmp:
 327         n_dspl -= 5;
 328
 329         insnbuf[0] = 0xe9;
 330         *(s32 *)&insnbuf[1] = n_dspl;
 331
 332         repl_len = 5;
 333
 334 done:
 335
 336         DPRINTK("final displ: 0x%08x, JMP 0x%lx",
 337                 n_dspl, (unsigned long)orig_insn + n_dspl + repl_len);
 338 }
 339
 340 static void __init_or_module optimize_nops(struct alt_instr *a, u8 *instr)
 341 {
 342         unsigned long flags;
 343
 344         if (instr[0] != 0x90)
 345                 return;
 346
 347         local_irq_save(flags);
 348         add_nops(instr + (a->instrlen - a->padlen), a->padlen);
 349         sync_core();
 350         local_irq_restore(flags);
 351
 352         DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%p: [%d:%d) optimized NOPs: ",
 353                    instr, a->instrlen - a->padlen, a->padlen);
 354 }
 355
 356 /*
 357  * Replace instructions with better alternatives for this CPU type. This runs
 358  * before SMP is initialized to avoid SMP problems with self modifying code.
 359  * This implies that asymmetric systems where APs have less capabilities than
 360  * the boot processor are not handled. Tough. Make sure you disable such
 361  * features by hand.
 362  */
 363 void __init_or_module apply_alternatives(struct alt_instr *start,
 364                                          struct alt_instr *end)
 365 {
 366         struct alt_instr *a;
 367         u8 *instr, *replacement;
 368         u8 insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 369
 370         DPRINTK("alt table %p -> %p", start, end);
 371         /*
 372          * The scan order should be from start to end. A later scanned
 373          * alternative code can overwrite previously scanned alternative code.
 374          * Some kernel functions (e.g. memcpy, memset, etc) use this order to
 375          * patch code.
 376          *
 377          * So be careful if you want to change the scan order to any other
 378          * order.
 379          */
 380         for (a = start; a < end; a++) {
 381                 int insnbuf_sz = 0;
 382
 383                 instr = (u8 *)&a->instr_offset + a->instr_offset;
 384                 replacement = (u8 *)&a->repl_offset + a->repl_offset;
 385                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insnbuf));
 386                 BUG_ON(a->cpuid >= (NCAPINTS + NBUGINTS) * 32);
 387                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid)) {
 388                         if (a->padlen > 1)
 389                                 optimize_nops(a, instr);
 390
 391                         continue;
 392                 }
 393
 394                 DPRINTK("feat: %d*32+%d, old: (%p, len: %d), repl: (%p, len: %d), pad: %d",
 395                         a->cpuid >> 5,
 396                         a->cpuid & 0x1f,
 397                         instr, a->instrlen,
 398                         replacement, a->replacementlen, a->padlen);
 399
 400                 DUMP_BYTES(instr, a->instrlen, "%p: old_insn: ", instr);
 401                 DUMP_BYTES(replacement, a->replacementlen, "%p: rpl_insn: ", replacement);
 402
 403                 memcpy(insnbuf, replacement, a->replacementlen);
 404                 insnbuf_sz = a->replacementlen;
 405
 406                 /* 0xe8 is a relative jump; fix the offset. */
 407                 if (*insnbuf == 0xe8 && a->replacementlen == 5) {
 408                         *(s32 *)(insnbuf + 1) += replacement - instr;
 409                         DPRINTK("Fix CALL offset: 0x%x, CALL 0x%lx",
 410                                 *(s32 *)(insnbuf + 1),
 411                                 (unsigned long)instr + *(s32 *)(insnbuf + 1) + 5);
 412                 }
 413
 414                 if (a->replacementlen && is_jmp(replacement[0]))
 415                         recompute_jump(a, instr, replacement, insnbuf);
 416
 417                 if (a->instrlen > a->replacementlen) {
 418                         add_nops(insnbuf + a->replacementlen,
 419                                  a->instrlen - a->replacementlen);
 420                         insnbuf_sz += a->instrlen - a->replacementlen;
 421                 }
 422                 DUMP_BYTES(insnbuf, insnbuf_sz, "%p: final_insn: ", instr);
 423
 424                 text_poke_early(instr, insnbuf, insnbuf_sz);
 425         }
 426 }
 427
 428 #ifdef CONFIG_SMP
 429 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
 430                                   u8 *text, u8 *text_end)
 431 {
 432         const s32 *poff;
 433
 434         mutex_lock(&text_mutex);
 435         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 436                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 437
 438                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 439                         continue;
 440                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
 441                 if (*ptr == 0x3e)
 442                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
 443         }
 444         mutex_unlock(&text_mutex);
 445 }
 446
 447 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
 448                                     u8 *text, u8 *text_end)
 449 {
 450         const s32 *poff;
 451
 452         mutex_lock(&text_mutex);
 453         for (poff = start; poff < end; poff++) {
 454                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
 455
 456                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
 457                         continue;
 458                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
 459                 if (*ptr == 0xf0)
 460                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
 461         }
 462         mutex_unlock(&text_mutex);
 463 }
 464
 465 struct smp_alt_module {
 466         /* what is this ??? */
 467         struct module   *mod;
 468         char            *name;
 469
 470         /* ptrs to lock prefixes */
 471         const s32       *locks;
 472         const s32       *locks_end;
 473
 474         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
 475         u8              *text;
 476         u8              *text_end;
 477
 478         struct list_head next;
 479 };
 480 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
 481 static DEFINE_MUTEX(smp_alt);
 482 static bool uniproc_patched = false;    /* protected by smp_alt */
 483
 484 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
 485                                                   char *name,
 486                                                   void *locks, void *locks_end,
 487                                                   void *text,  void *text_end)
 488 {
 489         struct smp_alt_module *smp;
 490
 491         mutex_lock(&smp_alt);
 492         if (!uniproc_patched)
 493                 goto unlock;
 494
 495         if (num_possible_cpus() == 1)
 496                 /* Don't bother remembering, we'll never have to undo it. */
 497                 goto smp_unlock;
 498
 499         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
 500         if (NULL == smp)
 501                 /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
 502                 goto unlock;
 503
 504         smp->mod        = mod;
 505         smp->name       = name;
 506         smp->locks      = locks;
 507         smp->locks_end  = locks_end;
 508         smp->text       = text;
 509         smp->text_end   = text_end;
 510         DPRINTK("locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
 511                 smp->locks, smp->locks_end,
 512                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
 513
 514         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
 515 smp_unlock:
 516         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end, text, text_end);
 517 unlock:
 518         mutex_unlock(&smp_alt);
 519 }
 520
 521 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
 522 {
 523         struct smp_alt_module *item;
 524
 525         mutex_lock(&smp_alt);
 526         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
 527                 if (mod != item->mod)
 528                         continue;
 529                 list_del(&item->next);
 530                 kfree(item);
 531                 break;
 532         }
 533         mutex_unlock(&smp_alt);
 534 }
 535
 536 void alternatives_enable_smp(void)
 537 {
 538         struct smp_alt_module *mod;
 539
 540         /* Why bother if there are no other CPUs? */
 541         BUG_ON(num_possible_cpus() == 1);
 542
 543         mutex_lock(&smp_alt);
 544
 545         if (uniproc_patched) {
 546                 pr_info("switching to SMP code\n");
 547                 BUG_ON(num_online_cpus() != 1);
 548                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
 549                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
 550                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
 551                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
 552                                               mod->text, mod->text_end);
 553                 uniproc_patched = false;
 554         }
 555         mutex_unlock(&smp_alt);
 556 }
 557
 558 /* Return 1 if the address range is reserved for smp-alternatives */
 559 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
 560 {
 561         struct smp_alt_module *mod;
 562         const s32 *poff;
 563         u8 *text_start = start;
 564         u8 *text_end = end;
 565
 566         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
 567                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
 568                         continue;
 569                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
 570                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
 571
 572                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
 573                                 return 1;
 574                 }
 575         }
 576
 577         return 0;
 578 }
 579 #endif /* CONFIG_SMP */
 580
 581 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 582 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
 583                                      struct paravirt_patch_site *end)
 584 {
 585         struct paravirt_patch_site *p;
 586         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
 587
 588         if (noreplace_paravirt)
 589                 return;
 590
 591         for (p = start; p < end; p++) {
 592                 unsigned int used;
 593
 594                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
 595                 /* prep the buffer with the original instructions */
 596                 memcpy(insnbuf, p->instr, p->len);
 597                 used = pv_init_ops.patch(p->instrtype, p->clobbers, insnbuf,
 598                                          (unsigned long)p->instr, p->len);
 599
 600                 BUG_ON(used > p->len);
 601
 602                 /* Pad the rest with nops */
 603                 add_nops(insnbuf + used, p->len - used);
 604                 text_poke_early(p->instr, insnbuf, p->len);
 605         }
 606 }
 607 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
 608         __stop_parainstructions[];
 609 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
 610
 611 void __init alternative_instructions(void)
 612 {
 613         /* The patching is not fully atomic, so try to avoid local interruptions
 614            that might execute the to be patched code.
 615            Other CPUs are not running. */
 616         stop_nmi();
 617
 618         /*
 619          * Don't stop machine check exceptions while patching.
 620          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
 621          * case we must do something about the corruption.
 622          * Ignoring it is worse than a unlikely patching race.
 623          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
 624          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
 625          * expect a machine check to cause undue problems during to code
 626          * patching.
 627          */
 628
 629         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
 630
 631 #ifdef CONFIG_SMP
 632         /* Patch to UP if other cpus not imminent. */
 633         if (!noreplace_smp && (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)) {
 634                 uniproc_patched = true;
 635                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
 636                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
 637                                             _text, _etext);
 638         }
 639
 640         if (!uniproc_patched || num_possible_cpus() == 1)
 641                 free_init_pages("SMP alternatives",
 642                                 (unsigned long)__smp_locks,
 643                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
 644 #endif
 645
 646         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
 647
 648         restart_nmi();
 649         alternatives_patched = 1;
 650 }
 651
 652 /**
 653  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
 654  * @addr: address to modify
 655  * @opcode: source of the copy
 656  * @len: length to copy
 657  *
 658  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
 659  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
 660  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
 661  * instructions. And on the local CPU you need to be protected again NMI or MCE
 662  * handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
 663  */
 664 void *__init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
 665                                               size_t len)
 666 {
 667         unsigned long flags;
 668         local_irq_save(flags);
 669         memcpy(addr, opcode, len);
 670         sync_core();
 671         local_irq_restore(flags);
 672         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
 673            that causes hangs on some VIA CPUs. */
 674         return addr;
 675 }
 676
 677 /**
 678  * text_poke - Update instructions on a live kernel
 679  * @addr: address to modify
 680  * @opcode: source of the copy
 681  * @len: length to copy
 682  *
 683  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
 684  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
 685  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
 686  * page.
 687  *
 688  * Note: Must be called under text_mutex.
 689  */
 690 void *text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
 691 {
 692         unsigned long flags;
 693         char *vaddr;
 694         struct page *pages[2];
 695         int i;
 696
 697         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
 698                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
 699                 pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 700         } else {
 701                 pages[0] = virt_to_page(addr);
 702                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
 703                 pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
 704         }
 705         BUG_ON(!pages[0]);
 706         local_irq_save(flags);
 707         set_fixmap(FIX_TEXT_POKE0, page_to_phys(pages[0]));
 708         if (pages[1])
 709                 set_fixmap(FIX_TEXT_POKE1, page_to_phys(pages[1]));
 710         vaddr = (char *)fix_to_virt(FIX_TEXT_POKE0);
 711         memcpy(&vaddr[(unsigned long)addr & ~PAGE_MASK], opcode, len);
 712         clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE0);
 713         if (pages[1])
 714                 clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE1);
 715         local_flush_tlb();
 716         sync_core();
 717         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
 718            that causes hangs on some VIA CPUs. */
 719         for (i = 0; i < len; i++)
 720                 BUG_ON(((char *)addr)[i] != ((char *)opcode)[i]);
 721         local_irq_restore(flags);
 722         return addr;
 723 }
 724
 725 static void do_sync_core(void *info)
 726 {
 727         sync_core();
 728 }
 729
 730 static bool bp_patching_in_progress;
 731 static void *bp_int3_handler, *bp_int3_addr;
 732
 733 int poke_int3_handler(struct pt_regs *regs)
 734 {
 735         /* bp_patching_in_progress */
 736         smp_rmb();
 737
 738         if (likely(!bp_patching_in_progress))
 739                 return 0;
 740
 741         if (user_mode(regs) || regs->ip != (unsigned long)bp_int3_addr)
 742                 return 0;
 743
 744         /* set up the specified breakpoint handler */
 745         regs->ip = (unsigned long) bp_int3_handler;
 746
 747         return 1;
 748
 749 }
 750
 751 /**
 752  * text_poke_bp() -- update instructions on live kernel on SMP
 753  * @addr:       address to patch
 754  * @opcode:     opcode of new instruction
 755  * @len:        length to copy
 756  * @handler:    address to jump to when the temporary breakpoint is hit
 757  *
 758  * Modify multi-byte instruction by using int3 breakpoint on SMP.
 759  * We completely avoid stop_machine() here, and achieve the
 760  * synchronization using int3 breakpoint.
 761  *
 762  * The way it is done:
 763  *      - add a int3 trap to the address that will be patched
 764  *      - sync cores
 765  *      - update all but the first byte of the patched range
 766  *      - sync cores
 767  *      - replace the first byte (int3) by the first byte of
 768  *        replacing opcode
 769  *      - sync cores
 770  *
 771  * Note: must be called under text_mutex.
 772  */
 773 void *text_poke_bp(void *addr, const void *opcode, size_t len, void *handler)
 774 {
 775         unsigned char int3 = 0xcc;
 776
 777         bp_int3_handler = handler;
 778         bp_int3_addr = (u8 *)addr + sizeof(int3);
 779         bp_patching_in_progress = true;
 780         /*
 781          * Corresponding read barrier in int3 notifier for
 782          * making sure the in_progress flags is correctly ordered wrt.
 783          * patching
 784          */
 785         smp_wmb();
 786
 787         text_poke(addr, &int3, sizeof(int3));
 788
 789         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 790
 791         if (len - sizeof(int3) > 0) {
 792                 /* patch all but the first byte */
 793                 text_poke((char *)addr + sizeof(int3),
 794                           (const char *) opcode + sizeof(int3),
 795                           len - sizeof(int3));
 796                 /*
 797                  * According to Intel, this core syncing is very likely
 798                  * not necessary and we'd be safe even without it. But
 799                  * better safe than sorry (plus there's not only Intel).
 800                  */
 801                 on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 802         }
 803
 804         /* patch the first byte */
 805         text_poke(addr, opcode, sizeof(int3));
 806
 807         on_each_cpu(do_sync_core, NULL, 1);
 808
 809         bp_patching_in_progress = false;
 810         smp_wmb();
 811
 812         return addr;
 813 }
 814