Merge branch 'devel' of master.kernel.org:/home/rmk/linux-2.6-arm
[pandora-kernel.git] / arch / x86 / kernel / alternative.c
1 #include <linux/module.h>
2 #include <linux/sched.h>
3 #include <linux/mutex.h>
4 #include <linux/list.h>
5 #include <linux/stringify.h>
6 #include <linux/kprobes.h>
7 #include <linux/mm.h>
8 #include <linux/vmalloc.h>
9 #include <linux/memory.h>
10 #include <linux/stop_machine.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <asm/alternative.h>
13 #include <asm/sections.h>
14 #include <asm/pgtable.h>
15 #include <asm/mce.h>
16 #include <asm/nmi.h>
17 #include <asm/vsyscall.h>
18 #include <asm/cacheflush.h>
19 #include <asm/tlbflush.h>
20 #include <asm/io.h>
21 #include <asm/fixmap.h>
22
23 #define MAX_PATCH_LEN (255-1)
24
25 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
26 static int smp_alt_once;
27
28 static int __init bootonly(char *str)
29 {
30         smp_alt_once = 1;
31         return 1;
32 }
33 __setup("smp-alt-boot", bootonly);
34 #else
35 #define smp_alt_once 1
36 #endif
37
38 static int __initdata_or_module debug_alternative;
39
40 static int __init debug_alt(char *str)
41 {
42         debug_alternative = 1;
43         return 1;
44 }
45 __setup("debug-alternative", debug_alt);
46
47 static int noreplace_smp;
48
49 static int __init setup_noreplace_smp(char *str)
50 {
51         noreplace_smp = 1;
52         return 1;
53 }
54 __setup("noreplace-smp", setup_noreplace_smp);
55
56 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
57 static int __initdata_or_module noreplace_paravirt = 0;
58
59 static int __init setup_noreplace_paravirt(char *str)
60 {
61         noreplace_paravirt = 1;
62         return 1;
63 }
64 __setup("noreplace-paravirt", setup_noreplace_paravirt);
65 #endif
66
67 #define DPRINTK(fmt, args...) if (debug_alternative) \
68         printk(KERN_DEBUG fmt, args)
69
70 #if defined(GENERIC_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
71 /* Use inline assembly to define this because the nops are defined
72    as inline assembly strings in the include files and we cannot
73    get them easily into strings. */
74 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nintelnops: "
75         GENERIC_NOP1 GENERIC_NOP2 GENERIC_NOP3 GENERIC_NOP4 GENERIC_NOP5 GENERIC_NOP6
76         GENERIC_NOP7 GENERIC_NOP8
77     "\t.previous");
78 extern const unsigned char intelnops[];
79 static const unsigned char *const __initconst_or_module
80 intel_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
81         NULL,
82         intelnops,
83         intelnops + 1,
84         intelnops + 1 + 2,
85         intelnops + 1 + 2 + 3,
86         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4,
87         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
88         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
89         intelnops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
90 };
91 #endif
92
93 #ifdef K8_NOP1
94 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nk8nops: "
95         K8_NOP1 K8_NOP2 K8_NOP3 K8_NOP4 K8_NOP5 K8_NOP6
96         K8_NOP7 K8_NOP8
97     "\t.previous");
98 extern const unsigned char k8nops[];
99 static const unsigned char *const __initconst_or_module
100 k8_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
101         NULL,
102         k8nops,
103         k8nops + 1,
104         k8nops + 1 + 2,
105         k8nops + 1 + 2 + 3,
106         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4,
107         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
108         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
109         k8nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
110 };
111 #endif
112
113 #if defined(K7_NOP1) && !defined(CONFIG_X86_64)
114 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\nk7nops: "
115         K7_NOP1 K7_NOP2 K7_NOP3 K7_NOP4 K7_NOP5 K7_NOP6
116         K7_NOP7 K7_NOP8
117     "\t.previous");
118 extern const unsigned char k7nops[];
119 static const unsigned char *const __initconst_or_module
120 k7_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
121         NULL,
122         k7nops,
123         k7nops + 1,
124         k7nops + 1 + 2,
125         k7nops + 1 + 2 + 3,
126         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4,
127         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
128         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
129         k7nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
130 };
131 #endif
132
133 #ifdef P6_NOP1
134 asm("\t" __stringify(__INITRODATA_OR_MODULE) "\np6nops: "
135         P6_NOP1 P6_NOP2 P6_NOP3 P6_NOP4 P6_NOP5 P6_NOP6
136         P6_NOP7 P6_NOP8
137     "\t.previous");
138 extern const unsigned char p6nops[];
139 static const unsigned char *const __initconst_or_module
140 p6_nops[ASM_NOP_MAX+1] = {
141         NULL,
142         p6nops,
143         p6nops + 1,
144         p6nops + 1 + 2,
145         p6nops + 1 + 2 + 3,
146         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4,
147         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5,
148         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6,
149         p6nops + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7,
150 };
151 #endif
152
153 #ifdef CONFIG_X86_64
154
155 extern char __vsyscall_0;
156 static const unsigned char *const *__init_or_module find_nop_table(void)
157 {
158         if (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_INTEL &&
159             boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL))
160                 return p6_nops;
161         else
162                 return k8_nops;
163 }
164
165 #else /* CONFIG_X86_64 */
166
167 static const unsigned char *const *__init_or_module find_nop_table(void)
168 {
169         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K8))
170                 return k8_nops;
171         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_K7))
172                 return k7_nops;
173         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NOPL))
174                 return p6_nops;
175         else
176                 return intel_nops;
177 }
178
179 #endif /* CONFIG_X86_64 */
180
181 /* Use this to add nops to a buffer, then text_poke the whole buffer. */
182 static void __init_or_module add_nops(void *insns, unsigned int len)
183 {
184         const unsigned char *const *noptable = find_nop_table();
185
186         while (len > 0) {
187                 unsigned int noplen = len;
188                 if (noplen > ASM_NOP_MAX)
189                         noplen = ASM_NOP_MAX;
190                 memcpy(insns, noptable[noplen], noplen);
191                 insns += noplen;
192                 len -= noplen;
193         }
194 }
195
196 extern struct alt_instr __alt_instructions[], __alt_instructions_end[];
197 extern s32 __smp_locks[], __smp_locks_end[];
198 static void *text_poke_early(void *addr, const void *opcode, size_t len);
199
200 /* Replace instructions with better alternatives for this CPU type.
201    This runs before SMP is initialized to avoid SMP problems with
202    self modifying code. This implies that assymetric systems where
203    APs have less capabilities than the boot processor are not handled.
204    Tough. Make sure you disable such features by hand. */
205
206 void __init_or_module apply_alternatives(struct alt_instr *start,
207                                          struct alt_instr *end)
208 {
209         struct alt_instr *a;
210         u8 insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
211
212         DPRINTK("%s: alt table %p -> %p\n", __func__, start, end);
213         for (a = start; a < end; a++) {
214                 u8 *instr = a->instr;
215                 BUG_ON(a->replacementlen > a->instrlen);
216                 BUG_ON(a->instrlen > sizeof(insnbuf));
217                 if (!boot_cpu_has(a->cpuid))
218                         continue;
219 #ifdef CONFIG_X86_64
220                 /* vsyscall code is not mapped yet. resolve it manually. */
221                 if (instr >= (u8 *)VSYSCALL_START && instr < (u8*)VSYSCALL_END) {
222                         instr = __va(instr - (u8*)VSYSCALL_START + (u8*)__pa_symbol(&__vsyscall_0));
223                         DPRINTK("%s: vsyscall fixup: %p => %p\n",
224                                 __func__, a->instr, instr);
225                 }
226 #endif
227                 memcpy(insnbuf, a->replacement, a->replacementlen);
228                 if (*insnbuf == 0xe8 && a->replacementlen == 5)
229                     *(s32 *)(insnbuf + 1) += a->replacement - a->instr;
230                 add_nops(insnbuf + a->replacementlen,
231                          a->instrlen - a->replacementlen);
232                 text_poke_early(instr, insnbuf, a->instrlen);
233         }
234 }
235
236 #ifdef CONFIG_SMP
237
238 static void alternatives_smp_lock(const s32 *start, const s32 *end,
239                                   u8 *text, u8 *text_end)
240 {
241         const s32 *poff;
242
243         mutex_lock(&text_mutex);
244         for (poff = start; poff < end; poff++) {
245                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
246
247                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
248                         continue;
249                 /* turn DS segment override prefix into lock prefix */
250                 if (*ptr == 0x3e)
251                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0xf0}), 1);
252         };
253         mutex_unlock(&text_mutex);
254 }
255
256 static void alternatives_smp_unlock(const s32 *start, const s32 *end,
257                                     u8 *text, u8 *text_end)
258 {
259         const s32 *poff;
260
261         if (noreplace_smp)
262                 return;
263
264         mutex_lock(&text_mutex);
265         for (poff = start; poff < end; poff++) {
266                 u8 *ptr = (u8 *)poff + *poff;
267
268                 if (!*poff || ptr < text || ptr >= text_end)
269                         continue;
270                 /* turn lock prefix into DS segment override prefix */
271                 if (*ptr == 0xf0)
272                         text_poke(ptr, ((unsigned char []){0x3E}), 1);
273         };
274         mutex_unlock(&text_mutex);
275 }
276
277 struct smp_alt_module {
278         /* what is this ??? */
279         struct module   *mod;
280         char            *name;
281
282         /* ptrs to lock prefixes */
283         const s32       *locks;
284         const s32       *locks_end;
285
286         /* .text segment, needed to avoid patching init code ;) */
287         u8              *text;
288         u8              *text_end;
289
290         struct list_head next;
291 };
292 static LIST_HEAD(smp_alt_modules);
293 static DEFINE_MUTEX(smp_alt);
294 static int smp_mode = 1;        /* protected by smp_alt */
295
296 void __init_or_module alternatives_smp_module_add(struct module *mod,
297                                                   char *name,
298                                                   void *locks, void *locks_end,
299                                                   void *text,  void *text_end)
300 {
301         struct smp_alt_module *smp;
302
303         if (noreplace_smp)
304                 return;
305
306         if (smp_alt_once) {
307                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_UP))
308                         alternatives_smp_unlock(locks, locks_end,
309                                                 text, text_end);
310                 return;
311         }
312
313         smp = kzalloc(sizeof(*smp), GFP_KERNEL);
314         if (NULL == smp)
315                 return; /* we'll run the (safe but slow) SMP code then ... */
316
317         smp->mod        = mod;
318         smp->name       = name;
319         smp->locks      = locks;
320         smp->locks_end  = locks_end;
321         smp->text       = text;
322         smp->text_end   = text_end;
323         DPRINTK("%s: locks %p -> %p, text %p -> %p, name %s\n",
324                 __func__, smp->locks, smp->locks_end,
325                 smp->text, smp->text_end, smp->name);
326
327         mutex_lock(&smp_alt);
328         list_add_tail(&smp->next, &smp_alt_modules);
329         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_UP))
330                 alternatives_smp_unlock(smp->locks, smp->locks_end,
331                                         smp->text, smp->text_end);
332         mutex_unlock(&smp_alt);
333 }
334
335 void __init_or_module alternatives_smp_module_del(struct module *mod)
336 {
337         struct smp_alt_module *item;
338
339         if (smp_alt_once || noreplace_smp)
340                 return;
341
342         mutex_lock(&smp_alt);
343         list_for_each_entry(item, &smp_alt_modules, next) {
344                 if (mod != item->mod)
345                         continue;
346                 list_del(&item->next);
347                 mutex_unlock(&smp_alt);
348                 DPRINTK("%s: %s\n", __func__, item->name);
349                 kfree(item);
350                 return;
351         }
352         mutex_unlock(&smp_alt);
353 }
354
355 void alternatives_smp_switch(int smp)
356 {
357         struct smp_alt_module *mod;
358
359 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
360         /*
361          * Older binutils section handling bug prevented
362          * alternatives-replacement from working reliably.
363          *
364          * If this still occurs then you should see a hang
365          * or crash shortly after this line:
366          */
367         printk("lockdep: fixing up alternatives.\n");
368 #endif
369
370         if (noreplace_smp || smp_alt_once)
371                 return;
372         BUG_ON(!smp && (num_online_cpus() > 1));
373
374         mutex_lock(&smp_alt);
375
376         /*
377          * Avoid unnecessary switches because it forces JIT based VMs to
378          * throw away all cached translations, which can be quite costly.
379          */
380         if (smp == smp_mode) {
381                 /* nothing */
382         } else if (smp) {
383                 printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to SMP code\n");
384                 clear_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
385                 clear_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
386                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
387                         alternatives_smp_lock(mod->locks, mod->locks_end,
388                                               mod->text, mod->text_end);
389         } else {
390                 printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to UP code\n");
391                 set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
392                 set_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
393                 list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next)
394                         alternatives_smp_unlock(mod->locks, mod->locks_end,
395                                                 mod->text, mod->text_end);
396         }
397         smp_mode = smp;
398         mutex_unlock(&smp_alt);
399 }
400
401 /* Return 1 if the address range is reserved for smp-alternatives */
402 int alternatives_text_reserved(void *start, void *end)
403 {
404         struct smp_alt_module *mod;
405         const s32 *poff;
406         u8 *text_start = start;
407         u8 *text_end = end;
408
409         list_for_each_entry(mod, &smp_alt_modules, next) {
410                 if (mod->text > text_end || mod->text_end < text_start)
411                         continue;
412                 for (poff = mod->locks; poff < mod->locks_end; poff++) {
413                         const u8 *ptr = (const u8 *)poff + *poff;
414
415                         if (text_start <= ptr && text_end > ptr)
416                                 return 1;
417                 }
418         }
419
420         return 0;
421 }
422 #endif
423
424 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
425 void __init_or_module apply_paravirt(struct paravirt_patch_site *start,
426                                      struct paravirt_patch_site *end)
427 {
428         struct paravirt_patch_site *p;
429         char insnbuf[MAX_PATCH_LEN];
430
431         if (noreplace_paravirt)
432                 return;
433
434         for (p = start; p < end; p++) {
435                 unsigned int used;
436
437                 BUG_ON(p->len > MAX_PATCH_LEN);
438                 /* prep the buffer with the original instructions */
439                 memcpy(insnbuf, p->instr, p->len);
440                 used = pv_init_ops.patch(p->instrtype, p->clobbers, insnbuf,
441                                          (unsigned long)p->instr, p->len);
442
443                 BUG_ON(used > p->len);
444
445                 /* Pad the rest with nops */
446                 add_nops(insnbuf + used, p->len - used);
447                 text_poke_early(p->instr, insnbuf, p->len);
448         }
449 }
450 extern struct paravirt_patch_site __start_parainstructions[],
451         __stop_parainstructions[];
452 #endif  /* CONFIG_PARAVIRT */
453
454 void __init alternative_instructions(void)
455 {
456         /* The patching is not fully atomic, so try to avoid local interruptions
457            that might execute the to be patched code.
458            Other CPUs are not running. */
459         stop_nmi();
460
461         /*
462          * Don't stop machine check exceptions while patching.
463          * MCEs only happen when something got corrupted and in this
464          * case we must do something about the corruption.
465          * Ignoring it is worse than a unlikely patching race.
466          * Also machine checks tend to be broadcast and if one CPU
467          * goes into machine check the others follow quickly, so we don't
468          * expect a machine check to cause undue problems during to code
469          * patching.
470          */
471
472         apply_alternatives(__alt_instructions, __alt_instructions_end);
473
474         /* switch to patch-once-at-boottime-only mode and free the
475          * tables in case we know the number of CPUs will never ever
476          * change */
477 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
478         if (num_possible_cpus() < 2)
479                 smp_alt_once = 1;
480 #endif
481
482 #ifdef CONFIG_SMP
483         if (smp_alt_once) {
484                 if (1 == num_possible_cpus()) {
485                         printk(KERN_INFO "SMP alternatives: switching to UP code\n");
486                         set_cpu_cap(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_UP);
487                         set_cpu_cap(&cpu_data(0), X86_FEATURE_UP);
488
489                         alternatives_smp_unlock(__smp_locks, __smp_locks_end,
490                                                 _text, _etext);
491                 }
492         } else {
493                 alternatives_smp_module_add(NULL, "core kernel",
494                                             __smp_locks, __smp_locks_end,
495                                             _text, _etext);
496
497                 /* Only switch to UP mode if we don't immediately boot others */
498                 if (num_present_cpus() == 1 || setup_max_cpus <= 1)
499                         alternatives_smp_switch(0);
500         }
501 #endif
502         apply_paravirt(__parainstructions, __parainstructions_end);
503
504         if (smp_alt_once)
505                 free_init_pages("SMP alternatives",
506                                 (unsigned long)__smp_locks,
507                                 (unsigned long)__smp_locks_end);
508
509         restart_nmi();
510 }
511
512 /**
513  * text_poke_early - Update instructions on a live kernel at boot time
514  * @addr: address to modify
515  * @opcode: source of the copy
516  * @len: length to copy
517  *
518  * When you use this code to patch more than one byte of an instruction
519  * you need to make sure that other CPUs cannot execute this code in parallel.
520  * Also no thread must be currently preempted in the middle of these
521  * instructions. And on the local CPU you need to be protected again NMI or MCE
522  * handlers seeing an inconsistent instruction while you patch.
523  */
524 static void *__init_or_module text_poke_early(void *addr, const void *opcode,
525                                               size_t len)
526 {
527         unsigned long flags;
528         local_irq_save(flags);
529         memcpy(addr, opcode, len);
530         sync_core();
531         local_irq_restore(flags);
532         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
533            that causes hangs on some VIA CPUs. */
534         return addr;
535 }
536
537 /**
538  * text_poke - Update instructions on a live kernel
539  * @addr: address to modify
540  * @opcode: source of the copy
541  * @len: length to copy
542  *
543  * Only atomic text poke/set should be allowed when not doing early patching.
544  * It means the size must be writable atomically and the address must be aligned
545  * in a way that permits an atomic write. It also makes sure we fit on a single
546  * page.
547  *
548  * Note: Must be called under text_mutex.
549  */
550 void *__kprobes text_poke(void *addr, const void *opcode, size_t len)
551 {
552         unsigned long flags;
553         char *vaddr;
554         struct page *pages[2];
555         int i;
556
557         if (!core_kernel_text((unsigned long)addr)) {
558                 pages[0] = vmalloc_to_page(addr);
559                 pages[1] = vmalloc_to_page(addr + PAGE_SIZE);
560         } else {
561                 pages[0] = virt_to_page(addr);
562                 WARN_ON(!PageReserved(pages[0]));
563                 pages[1] = virt_to_page(addr + PAGE_SIZE);
564         }
565         BUG_ON(!pages[0]);
566         local_irq_save(flags);
567         set_fixmap(FIX_TEXT_POKE0, page_to_phys(pages[0]));
568         if (pages[1])
569                 set_fixmap(FIX_TEXT_POKE1, page_to_phys(pages[1]));
570         vaddr = (char *)fix_to_virt(FIX_TEXT_POKE0);
571         memcpy(&vaddr[(unsigned long)addr & ~PAGE_MASK], opcode, len);
572         clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE0);
573         if (pages[1])
574                 clear_fixmap(FIX_TEXT_POKE1);
575         local_flush_tlb();
576         sync_core();
577         /* Could also do a CLFLUSH here to speed up CPU recovery; but
578            that causes hangs on some VIA CPUs. */
579         for (i = 0; i < len; i++)
580                 BUG_ON(((char *)addr)[i] != ((char *)opcode)[i]);
581         local_irq_restore(flags);
582         return addr;
583 }
584
585 /*
586  * Cross-modifying kernel text with stop_machine().
587  * This code originally comes from immediate value.
588  */
589 static atomic_t stop_machine_first;
590 static int wrote_text;
591
592 struct text_poke_params {
593         void *addr;
594         const void *opcode;
595         size_t len;
596 };
597
598 static int __kprobes stop_machine_text_poke(void *data)
599 {
600         struct text_poke_params *tpp = data;
601
602         if (atomic_dec_and_test(&stop_machine_first)) {
603                 text_poke(tpp->addr, tpp->opcode, tpp->len);
604                 smp_wmb();      /* Make sure other cpus see that this has run */
605                 wrote_text = 1;
606         } else {
607                 while (!wrote_text)
608                         cpu_relax();
609                 smp_mb();       /* Load wrote_text before following execution */
610         }
611
612         flush_icache_range((unsigned long)tpp->addr,
613                            (unsigned long)tpp->addr + tpp->len);
614         return 0;
615 }
616
617 /**
618  * text_poke_smp - Update instructions on a live kernel on SMP
619  * @addr: address to modify
620  * @opcode: source of the copy
621  * @len: length to copy
622  *
623  * Modify multi-byte instruction by using stop_machine() on SMP. This allows
624  * user to poke/set multi-byte text on SMP. Only non-NMI/MCE code modifying
625  * should be allowed, since stop_machine() does _not_ protect code against
626  * NMI and MCE.
627  *
628  * Note: Must be called under get_online_cpus() and text_mutex.
629  */
630 void *__kprobes text_poke_smp(void *addr, const void *opcode, size_t len)
631 {
632         struct text_poke_params tpp;
633
634         tpp.addr = addr;
635         tpp.opcode = opcode;
636         tpp.len = len;
637         atomic_set(&stop_machine_first, 1);
638         wrote_text = 0;
639         stop_machine(stop_machine_text_poke, (void *)&tpp, NULL);
640         return addr;
641 }
642