arch/x86/mm/mem_encrypt_amd.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * AMD Memory Encryption Support
   4  *
   5  * Copyright (C) 2016 Advanced Micro Devices, Inc.
   6  *
   7  * Author: Tom Lendacky <[email protected]>
   8  */
   9
  10 #define DISABLE_BRANCH_PROFILING
  11
  12 #include <linux/linkage.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/dma-direct.h>
  16 #include <linux/swiotlb.h>
  17 #include <linux/mem_encrypt.h>
  18 #include <linux/device.h>
  19 #include <linux/kernel.h>
  20 #include <linux/bitops.h>
  21 #include <linux/dma-mapping.h>
  22 #include <linux/virtio_config.h>
  23 #include <linux/cc_platform.h>
  24
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/fixmap.h>
  27 #include <asm/setup.h>
  28 #include <asm/bootparam.h>
  29 #include <asm/set_memory.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/processor-flags.h>
  32 #include <asm/msr.h>
  33 #include <asm/cmdline.h>
  34
  35 #include "mm_internal.h"
  36
  37 /*
  38  * Since SME related variables are set early in the boot process they must
  39  * reside in the .data section so as not to be zeroed out when the .bss
  40  * section is later cleared.
  41  */
  42 u64 sme_me_mask __section(".data") = 0;
  43 u64 sev_status __section(".data") = 0;
  44 u64 sev_check_data __section(".data") = 0;
  45 EXPORT_SYMBOL(sme_me_mask);
  46
  47 /* Buffer used for early in-place encryption by BSP, no locking needed */
  48 static char sme_early_buffer[PAGE_SIZE] __initdata __aligned(PAGE_SIZE);
  49
  50 /*
  51  * This routine does not change the underlying encryption setting of the
  52  * page(s) that map this memory. It assumes that eventually the memory is
  53  * meant to be accessed as either encrypted or decrypted but the contents
  54  * are currently not in the desired state.
  55  *
  56  * This routine follows the steps outlined in the AMD64 Architecture
  57  * Programmer's Manual Volume 2, Section 7.10.8 Encrypt-in-Place.
  58  */
  59 static void __init __sme_early_enc_dec(resource_size_t paddr,
  60                                        unsigned long size, bool enc)
  61 {
  62         void *src, *dst;
  63         size_t len;
  64
  65         if (!sme_me_mask)
  66                 return;
  67
  68         wbinvd();
  69
  70         /*
  71          * There are limited number of early mapping slots, so map (at most)
  72          * one page at time.
  73          */
  74         while (size) {
  75                 len = min_t(size_t, sizeof(sme_early_buffer), size);
  76
  77                 /*
  78                  * Create mappings for the current and desired format of
  79                  * the memory. Use a write-protected mapping for the source.
  80                  */
  81                 src = enc ? early_memremap_decrypted_wp(paddr, len) :
  82                             early_memremap_encrypted_wp(paddr, len);
  83
  84                 dst = enc ? early_memremap_encrypted(paddr, len) :
  85                             early_memremap_decrypted(paddr, len);
  86
  87                 /*
  88                  * If a mapping can't be obtained to perform the operation,
  89                  * then eventual access of that area in the desired mode
  90                  * will cause a crash.
  91                  */
  92                 BUG_ON(!src || !dst);
  93
  94                 /*
  95                  * Use a temporary buffer, of cache-line multiple size, to
  96                  * avoid data corruption as documented in the APM.
  97                  */
  98                 memcpy(sme_early_buffer, src, len);
  99                 memcpy(dst, sme_early_buffer, len);
 100
 101                 early_memunmap(dst, len);
 102                 early_memunmap(src, len);
 103
 104                 paddr += len;
 105                 size -= len;
 106         }
 107 }
 108
 109 void __init sme_early_encrypt(resource_size_t paddr, unsigned long size)
 110 {
 111         __sme_early_enc_dec(paddr, size, true);
 112 }
 113
 114 void __init sme_early_decrypt(resource_size_t paddr, unsigned long size)
 115 {
 116         __sme_early_enc_dec(paddr, size, false);
 117 }
 118
 119 static void __init __sme_early_map_unmap_mem(void *vaddr, unsigned long size,
 120                                              bool map)
 121 {
 122         unsigned long paddr = (unsigned long)vaddr - __PAGE_OFFSET;
 123         pmdval_t pmd_flags, pmd;
 124
 125         /* Use early_pmd_flags but remove the encryption mask */
 126         pmd_flags = __sme_clr(early_pmd_flags);
 127
 128         do {
 129                 pmd = map ? (paddr & PMD_MASK) + pmd_flags : 0;
 130                 __early_make_pgtable((unsigned long)vaddr, pmd);
 131
 132                 vaddr += PMD_SIZE;
 133                 paddr += PMD_SIZE;
 134                 size = (size <= PMD_SIZE) ? 0 : size - PMD_SIZE;
 135         } while (size);
 136
 137         flush_tlb_local();
 138 }
 139
 140 void __init sme_unmap_bootdata(char *real_mode_data)
 141 {
 142         struct boot_params *boot_data;
 143         unsigned long cmdline_paddr;
 144
 145         if (!cc_platform_has(CC_ATTR_HOST_MEM_ENCRYPT))
 146                 return;
 147
 148         /* Get the command line address before unmapping the real_mode_data */
 149         boot_data = (struct boot_params *)real_mode_data;
 150         cmdline_paddr = boot_data->hdr.cmd_line_ptr | ((u64)boot_data->ext_cmd_line_ptr << 32);
 151
 152         __sme_early_map_unmap_mem(real_mode_data, sizeof(boot_params), false);
 153
 154         if (!cmdline_paddr)
 155                 return;
 156
 157         __sme_early_map_unmap_mem(__va(cmdline_paddr), COMMAND_LINE_SIZE, false);
 158 }
 159
 160 void __init sme_map_bootdata(char *real_mode_data)
 161 {
 162         struct boot_params *boot_data;
 163         unsigned long cmdline_paddr;
 164
 165         if (!cc_platform_has(CC_ATTR_HOST_MEM_ENCRYPT))
 166                 return;
 167
 168         __sme_early_map_unmap_mem(real_mode_data, sizeof(boot_params), true);
 169
 170         /* Get the command line address after mapping the real_mode_data */
 171         boot_data = (struct boot_params *)real_mode_data;
 172         cmdline_paddr = boot_data->hdr.cmd_line_ptr | ((u64)boot_data->ext_cmd_line_ptr << 32);
 173
 174         if (!cmdline_paddr)
 175                 return;
 176
 177         __sme_early_map_unmap_mem(__va(cmdline_paddr), COMMAND_LINE_SIZE, true);
 178 }
 179
 180 void __init sme_early_init(void)
 181 {
 182         unsigned int i;
 183
 184         if (!sme_me_mask)
 185                 return;
 186
 187         early_pmd_flags = __sme_set(early_pmd_flags);
 188
 189         __supported_pte_mask = __sme_set(__supported_pte_mask);
 190
 191         /* Update the protection map with memory encryption mask */
 192         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(protection_map); i++)
 193                 protection_map[i] = pgprot_encrypted(protection_map[i]);
 194
 195         if (cc_platform_has(CC_ATTR_GUEST_MEM_ENCRYPT))
 196                 swiotlb_force = SWIOTLB_FORCE;
 197 }
 198
 199 void __init sev_setup_arch(void)
 200 {
 201         phys_addr_t total_mem = memblock_phys_mem_size();
 202         unsigned long size;
 203
 204         if (!cc_platform_has(CC_ATTR_GUEST_MEM_ENCRYPT))
 205                 return;
 206
 207         /*
 208          * For SEV, all DMA has to occur via shared/unencrypted pages.
 209          * SEV uses SWIOTLB to make this happen without changing device
 210          * drivers. However, depending on the workload being run, the
 211          * default 64MB of SWIOTLB may not be enough and SWIOTLB may
 212          * run out of buffers for DMA, resulting in I/O errors and/or
 213          * performance degradation especially with high I/O workloads.
 214          *
 215          * Adjust the default size of SWIOTLB for SEV guests using
 216          * a percentage of guest memory for SWIOTLB buffers.
 217          * Also, as the SWIOTLB bounce buffer memory is allocated
 218          * from low memory, ensure that the adjusted size is within
 219          * the limits of low available memory.
 220          *
 221          * The percentage of guest memory used here for SWIOTLB buffers
 222          * is more of an approximation of the static adjustment which
 223          * 64MB for <1G, and ~128M to 256M for 1G-to-4G, i.e., the 6%
 224          */
 225         size = total_mem * 6 / 100;
 226         size = clamp_val(size, IO_TLB_DEFAULT_SIZE, SZ_1G);
 227         swiotlb_adjust_size(size);
 228 }
 229
 230 static unsigned long pg_level_to_pfn(int level, pte_t *kpte, pgprot_t *ret_prot)
 231 {
 232         unsigned long pfn = 0;
 233         pgprot_t prot;
 234
 235         switch (level) {
 236         case PG_LEVEL_4K:
 237                 pfn = pte_pfn(*kpte);
 238                 prot = pte_pgprot(*kpte);
 239                 break;
 240         case PG_LEVEL_2M:
 241                 pfn = pmd_pfn(*(pmd_t *)kpte);
 242                 prot = pmd_pgprot(*(pmd_t *)kpte);
 243                 break;
 244         case PG_LEVEL_1G:
 245                 pfn = pud_pfn(*(pud_t *)kpte);
 246                 prot = pud_pgprot(*(pud_t *)kpte);
 247                 break;
 248         default:
 249                 WARN_ONCE(1, "Invalid level for kpte\n");
 250                 return 0;
 251         }
 252
 253         if (ret_prot)
 254                 *ret_prot = prot;
 255
 256         return pfn;
 257 }
 258
 259 void notify_range_enc_status_changed(unsigned long vaddr, int npages, bool enc)
 260 {
 261 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 262         unsigned long sz = npages << PAGE_SHIFT;
 263         unsigned long vaddr_end = vaddr + sz;
 264
 265         while (vaddr < vaddr_end) {
 266                 int psize, pmask, level;
 267                 unsigned long pfn;
 268                 pte_t *kpte;
 269
 270                 kpte = lookup_address(vaddr, &level);
 271                 if (!kpte || pte_none(*kpte)) {
 272                         WARN_ONCE(1, "kpte lookup for vaddr\n");
 273                         return;
 274                 }
 275
 276                 pfn = pg_level_to_pfn(level, kpte, NULL);
 277                 if (!pfn)
 278                         continue;
 279
 280                 psize = page_level_size(level);
 281                 pmask = page_level_mask(level);
 282
 283                 notify_page_enc_status_changed(pfn, psize >> PAGE_SHIFT, enc);
 284
 285                 vaddr = (vaddr & pmask) + psize;
 286         }
 287 #endif
 288 }
 289
 290 static void __init __set_clr_pte_enc(pte_t *kpte, int level, bool enc)
 291 {
 292         pgprot_t old_prot, new_prot;
 293         unsigned long pfn, pa, size;
 294         pte_t new_pte;
 295
 296         pfn = pg_level_to_pfn(level, kpte, &old_prot);
 297         if (!pfn)
 298                 return;
 299
 300         new_prot = old_prot;
 301         if (enc)
 302                 pgprot_val(new_prot) |= _PAGE_ENC;
 303         else
 304                 pgprot_val(new_prot) &= ~_PAGE_ENC;
 305
 306         /* If prot is same then do nothing. */
 307         if (pgprot_val(old_prot) == pgprot_val(new_prot))
 308                 return;
 309
 310         pa = pfn << PAGE_SHIFT;
 311         size = page_level_size(level);
 312
 313         /*
 314          * We are going to perform in-place en-/decryption and change the
 315          * physical page attribute from C=1 to C=0 or vice versa. Flush the
 316          * caches to ensure that data gets accessed with the correct C-bit.
 317          */
 318         clflush_cache_range(__va(pa), size);
 319
 320         /* Encrypt/decrypt the contents in-place */
 321         if (enc)
 322                 sme_early_encrypt(pa, size);
 323         else
 324                 sme_early_decrypt(pa, size);
 325
 326         /* Change the page encryption mask. */
 327         new_pte = pfn_pte(pfn, new_prot);
 328         set_pte_atomic(kpte, new_pte);
 329 }
 330
 331 static int __init early_set_memory_enc_dec(unsigned long vaddr,
 332                                            unsigned long size, bool enc)
 333 {
 334         unsigned long vaddr_end, vaddr_next, start;
 335         unsigned long psize, pmask;
 336         int split_page_size_mask;
 337         int level, ret;
 338         pte_t *kpte;
 339
 340         start = vaddr;
 341         vaddr_next = vaddr;
 342         vaddr_end = vaddr + size;
 343
 344         for (; vaddr < vaddr_end; vaddr = vaddr_next) {
 345                 kpte = lookup_address(vaddr, &level);
 346                 if (!kpte || pte_none(*kpte)) {
 347                         ret = 1;
 348                         goto out;
 349                 }
 350
 351                 if (level == PG_LEVEL_4K) {
 352                         __set_clr_pte_enc(kpte, level, enc);
 353                         vaddr_next = (vaddr & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE;
 354                         continue;
 355                 }
 356
 357                 psize = page_level_size(level);
 358                 pmask = page_level_mask(level);
 359
 360                 /*
 361                  * Check whether we can change the large page in one go.
 362                  * We request a split when the address is not aligned and
 363                  * the number of pages to set/clear encryption bit is smaller
 364                  * than the number of pages in the large page.
 365                  */
 366                 if (vaddr == (vaddr & pmask) &&
 367                     ((vaddr_end - vaddr) >= psize)) {
 368                         __set_clr_pte_enc(kpte, level, enc);
 369                         vaddr_next = (vaddr & pmask) + psize;
 370                         continue;
 371                 }
 372
 373                 /*
 374                  * The virtual address is part of a larger page, create the next
 375                  * level page table mapping (4K or 2M). If it is part of a 2M
 376                  * page then we request a split of the large page into 4K
 377                  * chunks. A 1GB large page is split into 2M pages, resp.
 378                  */
 379                 if (level == PG_LEVEL_2M)
 380                         split_page_size_mask = 0;
 381                 else
 382                         split_page_size_mask = 1 << PG_LEVEL_2M;
 383
 384                 /*
 385                  * kernel_physical_mapping_change() does not flush the TLBs, so
 386                  * a TLB flush is required after we exit from the for loop.
 387                  */
 388                 kernel_physical_mapping_change(__pa(vaddr & pmask),
 389                                                __pa((vaddr_end & pmask) + psize),
 390                                                split_page_size_mask);
 391         }
 392
 393         ret = 0;
 394
 395         notify_range_enc_status_changed(start, PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT, enc);
 396 out:
 397         __flush_tlb_all();
 398         return ret;
 399 }
 400
 401 int __init early_set_memory_decrypted(unsigned long vaddr, unsigned long size)
 402 {
 403         return early_set_memory_enc_dec(vaddr, size, false);
 404 }
 405
 406 int __init early_set_memory_encrypted(unsigned long vaddr, unsigned long size)
 407 {
 408         return early_set_memory_enc_dec(vaddr, size, true);
 409 }
 410
 411 void __init early_set_mem_enc_dec_hypercall(unsigned long vaddr, int npages, bool enc)
 412 {
 413         notify_range_enc_status_changed(vaddr, npages, enc);
 414 }
 415
 416 void __init mem_encrypt_free_decrypted_mem(void)
 417 {
 418         unsigned long vaddr, vaddr_end, npages;
 419         int r;
 420
 421         vaddr = (unsigned long)__start_bss_decrypted_unused;
 422         vaddr_end = (unsigned long)__end_bss_decrypted;
 423         npages = (vaddr_end - vaddr) >> PAGE_SHIFT;
 424
 425         /*
 426          * The unused memory range was mapped decrypted, change the encryption
 427          * attribute from decrypted to encrypted before freeing it.
 428          */
 429         if (cc_platform_has(CC_ATTR_MEM_ENCRYPT)) {
 430                 r = set_memory_encrypted(vaddr, npages);
 431                 if (r) {
 432                         pr_warn("failed to free unused decrypted pages\n");
 433                         return;
 434                 }
 435         }
 436
 437         free_init_pages("unused decrypted", vaddr, vaddr_end);
 438 }