arch/x86/boot/compressed/misc.c

   1 /*
   2  * misc.c
   3  *
   4  * This is a collection of several routines from gzip-1.0.3
   5  * adapted for Linux.
   6  *
   7  * malloc by Hannu Savolainen 1993 and Matthias Urlichs 1994
   8  * puts by Nick Holloway 1993, better puts by Martin Mares 1995
   9  * High loaded stuff by Hans Lermen & Werner Almesberger, Feb. 1996
  10  */
  11
  12 #include "misc.h"
  13
  14 /* WARNING!!
  15  * This code is compiled with -fPIC and it is relocated dynamically
  16  * at run time, but no relocation processing is performed.
  17  * This means that it is not safe to place pointers in static structures.
  18  */
  19
  20 /*
  21  * Getting to provable safe in place decompression is hard.
  22  * Worst case behaviours need to be analyzed.
  23  * Background information:
  24  *
  25  * The file layout is:
  26  *    magic[2]
  27  *    method[1]
  28  *    flags[1]
  29  *    timestamp[4]
  30  *    extraflags[1]
  31  *    os[1]
  32  *    compressed data blocks[N]
  33  *    crc[4] orig_len[4]
  34  *
  35  * resulting in 18 bytes of non compressed data overhead.
  36  *
  37  * Files divided into blocks
  38  * 1 bit (last block flag)
  39  * 2 bits (block type)
  40  *
  41  * 1 block occurs every 32K -1 bytes or when there 50% compression
  42  * has been achieved. The smallest block type encoding is always used.
  43  *
  44  * stored:
  45  *    32 bits length in bytes.
  46  *
  47  * fixed:
  48  *    magic fixed tree.
  49  *    symbols.
  50  *
  51  * dynamic:
  52  *    dynamic tree encoding.
  53  *    symbols.
  54  *
  55  *
  56  * The buffer for decompression in place is the length of the
  57  * uncompressed data, plus a small amount extra to keep the algorithm safe.
  58  * The compressed data is placed at the end of the buffer.  The output
  59  * pointer is placed at the start of the buffer and the input pointer
  60  * is placed where the compressed data starts.  Problems will occur
  61  * when the output pointer overruns the input pointer.
  62  *
  63  * The output pointer can only overrun the input pointer if the input
  64  * pointer is moving faster than the output pointer.  A condition only
  65  * triggered by data whose compressed form is larger than the uncompressed
  66  * form.
  67  *
  68  * The worst case at the block level is a growth of the compressed data
  69  * of 5 bytes per 32767 bytes.
  70  *
  71  * The worst case internal to a compressed block is very hard to figure.
  72  * The worst case can at least be boundined by having one bit that represents
  73  * 32764 bytes and then all of the rest of the bytes representing the very
  74  * very last byte.
  75  *
  76  * All of which is enough to compute an amount of extra data that is required
  77  * to be safe.  To avoid problems at the block level allocating 5 extra bytes
  78  * per 32767 bytes of data is sufficient.  To avoind problems internal to a
  79  * block adding an extra 32767 bytes (the worst case uncompressed block size)
  80  * is sufficient, to ensure that in the worst case the decompressed data for
  81  * block will stop the byte before the compressed data for a block begins.
  82  * To avoid problems with the compressed data's meta information an extra 18
  83  * bytes are needed.  Leading to the formula:
  84  *
  85  * extra_bytes = (uncompressed_size >> 12) + 32768 + 18 + decompressor_size.
  86  *
  87  * Adding 8 bytes per 32K is a bit excessive but much easier to calculate.
  88  * Adding 32768 instead of 32767 just makes for round numbers.
  89  * Adding the decompressor_size is necessary as it musht live after all
  90  * of the data as well.  Last I measured the decompressor is about 14K.
  91  * 10K of actual data and 4K of bss.
  92  *
  93  */
  94
  95 /*
  96  * gzip declarations
  97  */
  98 #define STATIC          static
  99
 100 #undef memset
 101 #undef memcpy
 102 #define memzero(s, n)   memset((s), 0, (n))
 103
 104
 105 static void error(char *m);
 106
 107 /*
 108  * This is set up by the setup-routine at boot-time
 109  */
 110 struct boot_params *real_mode;          /* Pointer to real-mode data */
 111 static int debug;
 112
 113 void *memset(void *s, int c, size_t n);
 114 void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
 115
 116 #ifdef CONFIG_X86_64
 117 #define memptr long
 118 #else
 119 #define memptr unsigned
 120 #endif
 121
 122 static memptr free_mem_ptr;
 123 static memptr free_mem_end_ptr;
 124
 125 static char *vidmem;
 126 static int vidport;
 127 static int lines, cols;
 128
 129 #ifdef CONFIG_KERNEL_GZIP
 130 #include "../../../../lib/decompress_inflate.c"
 131 #endif
 132
 133 #ifdef CONFIG_KERNEL_BZIP2
 134 #include "../../../../lib/decompress_bunzip2.c"
 135 #endif
 136
 137 #ifdef CONFIG_KERNEL_LZMA
 138 #include "../../../../lib/decompress_unlzma.c"
 139 #endif
 140
 141 #ifdef CONFIG_KERNEL_XZ
 142 #include "../../../../lib/decompress_unxz.c"
 143 #endif
 144
 145 #ifdef CONFIG_KERNEL_LZO
 146 #include "../../../../lib/decompress_unlzo.c"
 147 #endif
 148
 149 static void scroll(void)
 150 {
 151         int i;
 152
 153         memcpy(vidmem, vidmem + cols * 2, (lines - 1) * cols * 2);
 154         for (i = (lines - 1) * cols * 2; i < lines * cols * 2; i += 2)
 155                 vidmem[i] = ' ';
 156 }
 157
 158 #define XMTRDY          0x20
 159
 160 #define TXR             0       /*  Transmit register (WRITE) */
 161 #define LSR             5       /*  Line Status               */
 162 static void serial_putchar(int ch)
 163 {
 164         unsigned timeout = 0xffff;
 165
 166         while ((inb(early_serial_base + LSR) & XMTRDY) == 0 && --timeout)
 167                 cpu_relax();
 168
 169         outb(ch, early_serial_base + TXR);
 170 }
 171
 172 void __putstr(int error, const char *s)
 173 {
 174         int x, y, pos;
 175         char c;
 176
 177 #ifndef CONFIG_X86_VERBOSE_BOOTUP
 178         if (!error)
 179                 return;
 180 #endif
 181         if (early_serial_base) {
 182                 const char *str = s;
 183                 while (*str) {
 184                         if (*str == '\n')
 185                                 serial_putchar('\r');
 186                         serial_putchar(*str++);
 187                 }
 188         }
 189
 190         if (real_mode->screen_info.orig_video_mode == 0 &&
 191             lines == 0 && cols == 0)
 192                 return;
 193
 194         x = real_mode->screen_info.orig_x;
 195         y = real_mode->screen_info.orig_y;
 196
 197         while ((c = *s++) != '\0') {
 198                 if (c == '\n') {
 199                         x = 0;
 200                         if (++y >= lines) {
 201                                 scroll();
 202                                 y--;
 203                         }
 204                 } else {
 205                         vidmem[(x + cols * y) * 2] = c;
 206                         if (++x >= cols) {
 207                                 x = 0;
 208                                 if (++y >= lines) {
 209                                         scroll();
 210                                         y--;
 211                                 }
 212                         }
 213                 }
 214         }
 215
 216         real_mode->screen_info.orig_x = x;
 217         real_mode->screen_info.orig_y = y;
 218
 219         pos = (x + cols * y) * 2;       /* Update cursor position */
 220         outb(14, vidport);
 221         outb(0xff & (pos >> 9), vidport+1);
 222         outb(15, vidport);
 223         outb(0xff & (pos >> 1), vidport+1);
 224 }
 225
 226 void *memset(void *s, int c, size_t n)
 227 {
 228         int i;
 229         char *ss = s;
 230
 231         for (i = 0; i < n; i++)
 232                 ss[i] = c;
 233         return s;
 234 }
 235 #ifdef CONFIG_X86_32
 236 void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)
 237 {
 238         int d0, d1, d2;
 239         asm volatile(
 240                 "rep ; movsl\n\t"
 241                 "movl %4,%%ecx\n\t"
 242                 "rep ; movsb\n\t"
 243                 : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
 244                 : "0" (n >> 2), "g" (n & 3), "1" (dest), "2" (src)
 245                 : "memory");
 246
 247         return dest;
 248 }
 249 #else
 250 void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)
 251 {
 252         long d0, d1, d2;
 253         asm volatile(
 254                 "rep ; movsq\n\t"
 255                 "movq %4,%%rcx\n\t"
 256                 "rep ; movsb\n\t"
 257                 : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
 258                 : "0" (n >> 3), "g" (n & 7), "1" (dest), "2" (src)
 259                 : "memory");
 260
 261         return dest;
 262 }
 263 #endif
 264
 265 static void error(char *x)
 266 {
 267         __putstr(1, "\n\n");
 268         __putstr(1, x);
 269         __putstr(1, "\n\n -- System halted");
 270
 271         while (1)
 272                 asm("hlt");
 273 }
 274
 275 static void parse_elf(void *output)
 276 {
 277 #ifdef CONFIG_X86_64
 278         Elf64_Ehdr ehdr;
 279         Elf64_Phdr *phdrs, *phdr;
 280 #else
 281         Elf32_Ehdr ehdr;
 282         Elf32_Phdr *phdrs, *phdr;
 283 #endif
 284         void *dest;
 285         int i;
 286
 287         memcpy(&ehdr, output, sizeof(ehdr));
 288         if (ehdr.e_ident[EI_MAG0] != ELFMAG0 ||
 289            ehdr.e_ident[EI_MAG1] != ELFMAG1 ||
 290            ehdr.e_ident[EI_MAG2] != ELFMAG2 ||
 291            ehdr.e_ident[EI_MAG3] != ELFMAG3) {
 292                 error("Kernel is not a valid ELF file");
 293                 return;
 294         }
 295
 296         if (debug)
 297                 putstr("Parsing ELF... ");
 298
 299         phdrs = malloc(sizeof(*phdrs) * ehdr.e_phnum);
 300         if (!phdrs)
 301                 error("Failed to allocate space for phdrs");
 302
 303         memcpy(phdrs, output + ehdr.e_phoff, sizeof(*phdrs) * ehdr.e_phnum);
 304
 305         for (i = 0; i < ehdr.e_phnum; i++) {
 306                 phdr = &phdrs[i];
 307
 308                 switch (phdr->p_type) {
 309                 case PT_LOAD:
 310 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 311                         dest = output;
 312                         dest += (phdr->p_paddr - LOAD_PHYSICAL_ADDR);
 313 #else
 314                         dest = (void *)(phdr->p_paddr);
 315 #endif
 316                         memcpy(dest,
 317                                output + phdr->p_offset,
 318                                phdr->p_filesz);
 319                         break;
 320                 default: /* Ignore other PT_* */ break;
 321                 }
 322         }
 323
 324         free(phdrs);
 325 }
 326
 327 asmlinkage void decompress_kernel(void *rmode, memptr heap,
 328                                   unsigned char *input_data,
 329                                   unsigned long input_len,
 330                                   unsigned char *output)
 331 {
 332         real_mode = rmode;
 333
 334         if (cmdline_find_option_bool("debug"))
 335                 debug = 1;
 336
 337         if (real_mode->screen_info.orig_video_mode == 7) {
 338                 vidmem = (char *) 0xb0000;
 339                 vidport = 0x3b4;
 340         } else {
 341                 vidmem = (char *) 0xb8000;
 342                 vidport = 0x3d4;
 343         }
 344
 345         lines = real_mode->screen_info.orig_video_lines;
 346         cols = real_mode->screen_info.orig_video_cols;
 347
 348         console_init();
 349         if (debug)
 350                 putstr("early console in decompress_kernel\n");
 351
 352         free_mem_ptr     = heap;        /* Heap */
 353         free_mem_end_ptr = heap + BOOT_HEAP_SIZE;
 354
 355         if ((unsigned long)output & (MIN_KERNEL_ALIGN - 1))
 356                 error("Destination address inappropriately aligned");
 357 #ifdef CONFIG_X86_64
 358         if (heap > 0x3fffffffffffUL)
 359                 error("Destination address too large");
 360 #else
 361         if (heap > ((-__PAGE_OFFSET-(128<<20)-1) & 0x7fffffff))
 362                 error("Destination address too large");
 363 #endif
 364 #ifndef CONFIG_RELOCATABLE
 365         if ((unsigned long)output != LOAD_PHYSICAL_ADDR)
 366                 error("Wrong destination address");
 367 #endif
 368
 369         if (debug)
 370                 putstr("\nDecompressing Linux... ");
 371         decompress(input_data, input_len, NULL, NULL, output, NULL, error);
 372         parse_elf(output);
 373         if (debug)
 374                 putstr("done.\nBooting the kernel.\n");
 375         return;
 376 }