arch/arm/kernel/vdso.c

   1 /*
   2  * Adapted from arm64 version.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 ARM Limited
   5  * Copyright (C) 2015 Mentor Graphics Corporation.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/elf.h>
  21 #include <linux/err.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/of.h>
  25 #include <linux/printk.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  28 #include <linux/vmalloc.h>
  29 #include <asm/arch_timer.h>
  30 #include <asm/barrier.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/page.h>
  33 #include <asm/vdso.h>
  34 #include <asm/vdso_datapage.h>
  35 #include <clocksource/arm_arch_timer.h>
  36
  37 #define MAX_SYMNAME     64
  38
  39 static struct page **vdso_text_pagelist;
  40
  41 extern char vdso_start[], vdso_end[];
  42
  43 /* Total number of pages needed for the data and text portions of the VDSO. */
  44 unsigned int vdso_total_pages __read_mostly;
  45
  46 /*
  47  * The VDSO data page.
  48  */
  49 static union vdso_data_store vdso_data_store __page_aligned_data;
  50 static struct vdso_data *vdso_data = &vdso_data_store.data;
  51
  52 static struct page *vdso_data_page;
  53 static struct vm_special_mapping vdso_data_mapping = {
  54         .name = "[vvar]",
  55         .pages = &vdso_data_page,
  56 };
  57
  58 static struct vm_special_mapping vdso_text_mapping = {
  59         .name = "[vdso]",
  60 };
  61
  62 struct elfinfo {
  63         Elf32_Ehdr      *hdr;           /* ptr to ELF */
  64         Elf32_Sym       *dynsym;        /* ptr to .dynsym section */
  65         unsigned long   dynsymsize;     /* size of .dynsym section */
  66         char            *dynstr;        /* ptr to .dynstr section */
  67 };
  68
  69 /* Cached result of boot-time check for whether the arch timer exists,
  70  * and if so, whether the virtual counter is useable.
  71  */
  72 static bool cntvct_ok __read_mostly;
  73
  74 static bool __init cntvct_functional(void)
  75 {
  76         struct device_node *np;
  77         bool ret = false;
  78
  79         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM_ARCH_TIMER))
  80                 goto out;
  81
  82         /* The arm_arch_timer core should export
  83          * arch_timer_use_virtual or similar so we don't have to do
  84          * this.
  85          */
  86         np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "arm,armv7-timer");
  87         if (!np)
  88                 np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "arm,armv8-timer");
  89         if (!np)
  90                 goto out_put;
  91
  92         if (of_property_read_bool(np, "arm,cpu-registers-not-fw-configured"))
  93                 goto out_put;
  94
  95         ret = true;
  96
  97 out_put:
  98         of_node_put(np);
  99 out:
 100         return ret;
 101 }
 102
 103 static void * __init find_section(Elf32_Ehdr *ehdr, const char *name,
 104                                   unsigned long *size)
 105 {
 106         Elf32_Shdr *sechdrs;
 107         unsigned int i;
 108         char *secnames;
 109
 110         /* Grab section headers and strings so we can tell who is who */
 111         sechdrs = (void *)ehdr + ehdr->e_shoff;
 112         secnames = (void *)ehdr + sechdrs[ehdr->e_shstrndx].sh_offset;
 113
 114         /* Find the section they want */
 115         for (i = 1; i < ehdr->e_shnum; i++) {
 116                 if (strcmp(secnames + sechdrs[i].sh_name, name) == 0) {
 117                         if (size)
 118                                 *size = sechdrs[i].sh_size;
 119                         return (void *)ehdr + sechdrs[i].sh_offset;
 120                 }
 121         }
 122
 123         if (size)
 124                 *size = 0;
 125         return NULL;
 126 }
 127
 128 static Elf32_Sym * __init find_symbol(struct elfinfo *lib, const char *symname)
 129 {
 130         unsigned int i;
 131
 132         for (i = 0; i < (lib->dynsymsize / sizeof(Elf32_Sym)); i++) {
 133                 char name[MAX_SYMNAME], *c;
 134
 135                 if (lib->dynsym[i].st_name == 0)
 136                         continue;
 137                 strlcpy(name, lib->dynstr + lib->dynsym[i].st_name,
 138                         MAX_SYMNAME);
 139                 c = strchr(name, '@');
 140                 if (c)
 141                         *c = 0;
 142                 if (strcmp(symname, name) == 0)
 143                         return &lib->dynsym[i];
 144         }
 145         return NULL;
 146 }
 147
 148 static void __init vdso_nullpatch_one(struct elfinfo *lib, const char *symname)
 149 {
 150         Elf32_Sym *sym;
 151
 152         sym = find_symbol(lib, symname);
 153         if (!sym)
 154                 return;
 155
 156         sym->st_name = 0;
 157 }
 158
 159 static void __init patch_vdso(void *ehdr)
 160 {
 161         struct elfinfo einfo;
 162
 163         einfo = (struct elfinfo) {
 164                 .hdr = ehdr,
 165         };
 166
 167         einfo.dynsym = find_section(einfo.hdr, ".dynsym", &einfo.dynsymsize);
 168         einfo.dynstr = find_section(einfo.hdr, ".dynstr", NULL);
 169
 170         /* If the virtual counter is absent or non-functional we don't
 171          * want programs to incur the slight additional overhead of
 172          * dispatching through the VDSO only to fall back to syscalls.
 173          */
 174         if (!cntvct_ok) {
 175                 vdso_nullpatch_one(&einfo, "__vdso_gettimeofday");
 176                 vdso_nullpatch_one(&einfo, "__vdso_clock_gettime");
 177         }
 178 }
 179
 180 static int __init vdso_init(void)
 181 {
 182         unsigned int text_pages;
 183         int i;
 184
 185         if (memcmp(vdso_start, "\177ELF", 4)) {
 186                 pr_err("VDSO is not a valid ELF object!\n");
 187                 return -ENOEXEC;
 188         }
 189
 190         text_pages = (vdso_end - vdso_start) >> PAGE_SHIFT;
 191         pr_debug("vdso: %i text pages at base %p\n", text_pages, vdso_start);
 192
 193         /* Allocate the VDSO text pagelist */
 194         vdso_text_pagelist = kcalloc(text_pages, sizeof(struct page *),
 195                                      GFP_KERNEL);
 196         if (vdso_text_pagelist == NULL)
 197                 return -ENOMEM;
 198
 199         /* Grab the VDSO data page. */
 200         vdso_data_page = virt_to_page(vdso_data);
 201
 202         /* Grab the VDSO text pages. */
 203         for (i = 0; i < text_pages; i++) {
 204                 struct page *page;
 205
 206                 page = virt_to_page(vdso_start + i * PAGE_SIZE);
 207                 vdso_text_pagelist[i] = page;
 208         }
 209
 210         vdso_text_mapping.pages = vdso_text_pagelist;
 211
 212         vdso_total_pages = 1; /* for the data/vvar page */
 213         vdso_total_pages += text_pages;
 214
 215         cntvct_ok = cntvct_functional();
 216
 217         patch_vdso(vdso_start);
 218
 219         return 0;
 220 }
 221 arch_initcall(vdso_init);
 222
 223 static int install_vvar(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 224 {
 225         struct vm_area_struct *vma;
 226
 227         vma = _install_special_mapping(mm, addr, PAGE_SIZE,
 228                                        VM_READ | VM_MAYREAD,
 229                                        &vdso_data_mapping);
 230
 231         return IS_ERR(vma) ? PTR_ERR(vma) : 0;
 232 }
 233
 234 /* assumes mmap_sem is write-locked */
 235 void arm_install_vdso(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 236 {
 237         struct vm_area_struct *vma;
 238         unsigned long len;
 239
 240         mm->context.vdso = 0;
 241
 242         if (vdso_text_pagelist == NULL)
 243                 return;
 244
 245         if (install_vvar(mm, addr))
 246                 return;
 247
 248         /* Account for vvar page. */
 249         addr += PAGE_SIZE;
 250         len = (vdso_total_pages - 1) << PAGE_SHIFT;
 251
 252         vma = _install_special_mapping(mm, addr, len,
 253                 VM_READ | VM_EXEC | VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC,
 254                 &vdso_text_mapping);
 255
 256         if (!IS_ERR(vma))
 257                 mm->context.vdso = addr;
 258 }
 259
 260 static void vdso_write_begin(struct vdso_data *vdata)
 261 {
 262         ++vdso_data->seq_count;
 263         smp_wmb(); /* Pairs with smp_rmb in vdso_read_retry */
 264 }
 265
 266 static void vdso_write_end(struct vdso_data *vdata)
 267 {
 268         smp_wmb(); /* Pairs with smp_rmb in vdso_read_begin */
 269         ++vdso_data->seq_count;
 270 }
 271
 272 static bool tk_is_cntvct(const struct timekeeper *tk)
 273 {
 274         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM_ARCH_TIMER))
 275                 return false;
 276
 277         if (strcmp(tk->tkr_mono.clock->name, "arch_sys_counter") != 0)
 278                 return false;
 279
 280         return true;
 281 }
 282
 283 /**
 284  * update_vsyscall - update the vdso data page
 285  *
 286  * Increment the sequence counter, making it odd, indicating to
 287  * userspace that an update is in progress.  Update the fields used
 288  * for coarse clocks and, if the architected system timer is in use,
 289  * the fields used for high precision clocks.  Increment the sequence
 290  * counter again, making it even, indicating to userspace that the
 291  * update is finished.
 292  *
 293  * Userspace is expected to sample seq_count before reading any other
 294  * fields from the data page.  If seq_count is odd, userspace is
 295  * expected to wait until it becomes even.  After copying data from
 296  * the page, userspace must sample seq_count again; if it has changed
 297  * from its previous value, userspace must retry the whole sequence.
 298  *
 299  * Calls to update_vsyscall are serialized by the timekeeping core.
 300  */
 301 void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
 302 {
 303         struct timespec64 *wtm = &tk->wall_to_monotonic;
 304
 305         if (!cntvct_ok) {
 306                 /* The entry points have been zeroed, so there is no
 307                  * point in updating the data page.
 308                  */
 309                 return;
 310         }
 311
 312         vdso_write_begin(vdso_data);
 313
 314         vdso_data->tk_is_cntvct                 = tk_is_cntvct(tk);
 315         vdso_data->xtime_coarse_sec             = tk->xtime_sec;
 316         vdso_data->xtime_coarse_nsec            = (u32)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >>
 317                                                         tk->tkr_mono.shift);
 318         vdso_data->wtm_clock_sec                = wtm->tv_sec;
 319         vdso_data->wtm_clock_nsec               = wtm->tv_nsec;
 320
 321         if (vdso_data->tk_is_cntvct) {
 322                 vdso_data->cs_cycle_last        = tk->tkr_mono.cycle_last;
 323                 vdso_data->xtime_clock_sec      = tk->xtime_sec;
 324                 vdso_data->xtime_clock_snsec    = tk->tkr_mono.xtime_nsec;
 325                 vdso_data->cs_mult              = tk->tkr_mono.mult;
 326                 vdso_data->cs_shift             = tk->tkr_mono.shift;
 327                 vdso_data->cs_mask              = tk->tkr_mono.mask;
 328         }
 329
 330         vdso_write_end(vdso_data);
 331
 332         flush_dcache_page(virt_to_page(vdso_data));
 333 }
 334
 335 void update_vsyscall_tz(void)
 336 {
 337         vdso_data->tz_minuteswest       = sys_tz.tz_minuteswest;
 338         vdso_data->tz_dsttime           = sys_tz.tz_dsttime;
 339         flush_dcache_page(virt_to_page(vdso_data));
 340 }