arch/x86/kernel/cpu/microcode/core.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * CPU Microcode Update Driver for Linux
   4  *
   5  * Copyright (C) 2000-2006 Tigran Aivazian <[email protected]>
   6  *            2006      Shaohua Li <[email protected]>
   7  *            2013-2016 Borislav Petkov <[email protected]>
   8  *
   9  * X86 CPU microcode early update for Linux:
  10  *
  11  *      Copyright (C) 2012 Fenghua Yu <[email protected]>
  12  *                         H Peter Anvin" <[email protected]>
  13  *                (C) 2015 Borislav Petkov <[email protected]>
  14  *
  15  * This driver allows to upgrade microcode on x86 processors.
  16  */
  17
  18 #define pr_fmt(fmt) "microcode: " fmt
  19
  20 #include <linux/platform_device.h>
  21 #include <linux/stop_machine.h>
  22 #include <linux/syscore_ops.h>
  23 #include <linux/miscdevice.h>
  24 #include <linux/capability.h>
  25 #include <linux/firmware.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/mutex.h>
  29 #include <linux/cpu.h>
  30 #include <linux/nmi.h>
  31 #include <linux/fs.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33
  34 #include <asm/microcode_intel.h>
  35 #include <asm/cpu_device_id.h>
  36 #include <asm/microcode_amd.h>
  37 #include <asm/perf_event.h>
  38 #include <asm/microcode.h>
  39 #include <asm/processor.h>
  40 #include <asm/cmdline.h>
  41 #include <asm/setup.h>
  42
  43 #define DRIVER_VERSION  "2.2"
  44
  45 static struct microcode_ops     *microcode_ops;
  46 static bool dis_ucode_ldr = true;
  47
  48 bool initrd_gone;
  49
  50 LIST_HEAD(microcode_cache);
  51
  52 /*
  53  * Synchronization.
  54  *
  55  * All non cpu-hotplug-callback call sites use:
  56  *
  57  * - microcode_mutex to synchronize with each other;
  58  * - cpus_read_lock/unlock() to synchronize with
  59  *   the cpu-hotplug-callback call sites.
  60  *
  61  * We guarantee that only a single cpu is being
  62  * updated at any particular moment of time.
  63  */
  64 static DEFINE_MUTEX(microcode_mutex);
  65
  66 struct ucode_cpu_info           ucode_cpu_info[NR_CPUS];
  67
  68 struct cpu_info_ctx {
  69         struct cpu_signature    *cpu_sig;
  70         int                     err;
  71 };
  72
  73 /*
  74  * Those patch levels cannot be updated to newer ones and thus should be final.
  75  */
  76 static u32 final_levels[] = {
  77         0x01000098,
  78         0x0100009f,
  79         0x010000af,
  80         0, /* T-101 terminator */
  81 };
  82
  83 /*
  84  * Check the current patch level on this CPU.
  85  *
  86  * Returns:
  87  *  - true: if update should stop
  88  *  - false: otherwise
  89  */
  90 static bool amd_check_current_patch_level(void)
  91 {
  92         u32 lvl, dummy, i;
  93         u32 *levels;
  94
  95         native_rdmsr(MSR_AMD64_PATCH_LEVEL, lvl, dummy);
  96
  97         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_32))
  98                 levels = (u32 *)__pa_nodebug(&final_levels);
  99         else
 100                 levels = final_levels;
 101
 102         for (i = 0; levels[i]; i++) {
 103                 if (lvl == levels[i])
 104                         return true;
 105         }
 106         return false;
 107 }
 108
 109 static bool __init check_loader_disabled_bsp(void)
 110 {
 111         static const char *__dis_opt_str = "dis_ucode_ldr";
 112
 113 #ifdef CONFIG_X86_32
 114         const char *cmdline = (const char *)__pa_nodebug(boot_command_line);
 115         const char *option  = (const char *)__pa_nodebug(__dis_opt_str);
 116         bool *res = (bool *)__pa_nodebug(&dis_ucode_ldr);
 117
 118 #else /* CONFIG_X86_64 */
 119         const char *cmdline = boot_command_line;
 120         const char *option  = __dis_opt_str;
 121         bool *res = &dis_ucode_ldr;
 122 #endif
 123
 124         /*
 125          * CPUID(1).ECX[31]: reserved for hypervisor use. This is still not
 126          * completely accurate as xen pv guests don't see that CPUID bit set but
 127          * that's good enough as they don't land on the BSP path anyway.
 128          */
 129         if (native_cpuid_ecx(1) & BIT(31))
 130                 return *res;
 131
 132         if (x86_cpuid_vendor() == X86_VENDOR_AMD) {
 133                 if (amd_check_current_patch_level())
 134                         return *res;
 135         }
 136
 137         if (cmdline_find_option_bool(cmdline, option) <= 0)
 138                 *res = false;
 139
 140         return *res;
 141 }
 142
 143 void __init load_ucode_bsp(void)
 144 {
 145         unsigned int cpuid_1_eax;
 146         bool intel = true;
 147
 148         if (!have_cpuid_p())
 149                 return;
 150
 151         cpuid_1_eax = native_cpuid_eax(1);
 152
 153         switch (x86_cpuid_vendor()) {
 154         case X86_VENDOR_INTEL:
 155                 if (x86_family(cpuid_1_eax) < 6)
 156                         return;
 157                 break;
 158
 159         case X86_VENDOR_AMD:
 160                 if (x86_family(cpuid_1_eax) < 0x10)
 161                         return;
 162                 intel = false;
 163                 break;
 164
 165         default:
 166                 return;
 167         }
 168
 169         if (check_loader_disabled_bsp())
 170                 return;
 171
 172         if (intel)
 173                 load_ucode_intel_bsp();
 174         else
 175                 load_ucode_amd_bsp(cpuid_1_eax);
 176 }
 177
 178 static bool check_loader_disabled_ap(void)
 179 {
 180 #ifdef CONFIG_X86_32
 181         return *((bool *)__pa_nodebug(&dis_ucode_ldr));
 182 #else
 183         return dis_ucode_ldr;
 184 #endif
 185 }
 186
 187 void load_ucode_ap(void)
 188 {
 189         unsigned int cpuid_1_eax;
 190
 191         if (check_loader_disabled_ap())
 192                 return;
 193
 194         cpuid_1_eax = native_cpuid_eax(1);
 195
 196         switch (x86_cpuid_vendor()) {
 197         case X86_VENDOR_INTEL:
 198                 if (x86_family(cpuid_1_eax) >= 6)
 199                         load_ucode_intel_ap();
 200                 break;
 201         case X86_VENDOR_AMD:
 202                 if (x86_family(cpuid_1_eax) >= 0x10)
 203                         load_ucode_amd_ap(cpuid_1_eax);
 204                 break;
 205         default:
 206                 break;
 207         }
 208 }
 209
 210 static int __init save_microcode_in_initrd(void)
 211 {
 212         struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
 213         int ret = -EINVAL;
 214
 215         switch (c->x86_vendor) {
 216         case X86_VENDOR_INTEL:
 217                 if (c->x86 >= 6)
 218                         ret = save_microcode_in_initrd_intel();
 219                 break;
 220         case X86_VENDOR_AMD:
 221                 if (c->x86 >= 0x10)
 222                         ret = save_microcode_in_initrd_amd(cpuid_eax(1));
 223                 break;
 224         default:
 225                 break;
 226         }
 227
 228         initrd_gone = true;
 229
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 struct cpio_data find_microcode_in_initrd(const char *path, bool use_pa)
 234 {
 235 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 236         unsigned long start = 0;
 237         size_t size;
 238
 239 #ifdef CONFIG_X86_32
 240         struct boot_params *params;
 241
 242         if (use_pa)
 243                 params = (struct boot_params *)__pa_nodebug(&boot_params);
 244         else
 245                 params = &boot_params;
 246
 247         size = params->hdr.ramdisk_size;
 248
 249         /*
 250          * Set start only if we have an initrd image. We cannot use initrd_start
 251          * because it is not set that early yet.
 252          */
 253         if (size)
 254                 start = params->hdr.ramdisk_image;
 255
 256 # else /* CONFIG_X86_64 */
 257         size  = (unsigned long)boot_params.ext_ramdisk_size << 32;
 258         size |= boot_params.hdr.ramdisk_size;
 259
 260         if (size) {
 261                 start  = (unsigned long)boot_params.ext_ramdisk_image << 32;
 262                 start |= boot_params.hdr.ramdisk_image;
 263
 264                 start += PAGE_OFFSET;
 265         }
 266 # endif
 267
 268         /*
 269          * Fixup the start address: after reserve_initrd() runs, initrd_start
 270          * has the virtual address of the beginning of the initrd. It also
 271          * possibly relocates the ramdisk. In either case, initrd_start contains
 272          * the updated address so use that instead.
 273          *
 274          * initrd_gone is for the hotplug case where we've thrown out initrd
 275          * already.
 276          */
 277         if (!use_pa) {
 278                 if (initrd_gone)
 279                         return (struct cpio_data){ NULL, 0, "" };
 280                 if (initrd_start)
 281                         start = initrd_start;
 282         } else {
 283                 /*
 284                  * The picture with physical addresses is a bit different: we
 285                  * need to get the *physical* address to which the ramdisk was
 286                  * relocated, i.e., relocated_ramdisk (not initrd_start) and
 287                  * since we're running from physical addresses, we need to access
 288                  * relocated_ramdisk through its *physical* address too.
 289                  */
 290                 u64 *rr = (u64 *)__pa_nodebug(&relocated_ramdisk);
 291                 if (*rr)
 292                         start = *rr;
 293         }
 294
 295         return find_cpio_data(path, (void *)start, size, NULL);
 296 #else /* !CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
 297         return (struct cpio_data){ NULL, 0, "" };
 298 #endif
 299 }
 300
 301 void reload_early_microcode(unsigned int cpu)
 302 {
 303         int vendor, family;
 304
 305         vendor = x86_cpuid_vendor();
 306         family = x86_cpuid_family();
 307
 308         switch (vendor) {
 309         case X86_VENDOR_INTEL:
 310                 if (family >= 6)
 311                         reload_ucode_intel();
 312                 break;
 313         case X86_VENDOR_AMD:
 314                 if (family >= 0x10)
 315                         reload_ucode_amd(cpu);
 316                 break;
 317         default:
 318                 break;
 319         }
 320 }
 321
 322 /* fake device for request_firmware */
 323 static struct platform_device   *microcode_pdev;
 324
 325 #ifdef CONFIG_MICROCODE_LATE_LOADING
 326 /*
 327  * Late loading dance. Why the heavy-handed stomp_machine effort?
 328  *
 329  * - HT siblings must be idle and not execute other code while the other sibling
 330  *   is loading microcode in order to avoid any negative interactions caused by
 331  *   the loading.
 332  *
 333  * - In addition, microcode update on the cores must be serialized until this
 334  *   requirement can be relaxed in the future. Right now, this is conservative
 335  *   and good.
 336  */
 337 #define SPINUNIT 100 /* 100 nsec */
 338
 339 static int check_online_cpus(void)
 340 {
 341         unsigned int cpu;
 342
 343         /*
 344          * Make sure all CPUs are online.  It's fine for SMT to be disabled if
 345          * all the primary threads are still online.
 346          */
 347         for_each_present_cpu(cpu) {
 348                 if (topology_is_primary_thread(cpu) && !cpu_online(cpu)) {
 349                         pr_err("Not all CPUs online, aborting microcode update.\n");
 350                         return -EINVAL;
 351                 }
 352         }
 353
 354         return 0;
 355 }
 356
 357 static atomic_t late_cpus_in;
 358 static atomic_t late_cpus_out;
 359
 360 static int __wait_for_cpus(atomic_t *t, long long timeout)
 361 {
 362         int all_cpus = num_online_cpus();
 363
 364         atomic_inc(t);
 365
 366         while (atomic_read(t) < all_cpus) {
 367                 if (timeout < SPINUNIT) {
 368                         pr_err("Timeout while waiting for CPUs rendezvous, remaining: %d\n",
 369                                 all_cpus - atomic_read(t));
 370                         return 1;
 371                 }
 372
 373                 ndelay(SPINUNIT);
 374                 timeout -= SPINUNIT;
 375
 376                 touch_nmi_watchdog();
 377         }
 378         return 0;
 379 }
 380
 381 /*
 382  * Returns:
 383  * < 0 - on error
 384  *   0 - success (no update done or microcode was updated)
 385  */
 386 static int __reload_late(void *info)
 387 {
 388         int cpu = smp_processor_id();
 389         enum ucode_state err;
 390         int ret = 0;
 391
 392         /*
 393          * Wait for all CPUs to arrive. A load will not be attempted unless all
 394          * CPUs show up.
 395          * */
 396         if (__wait_for_cpus(&late_cpus_in, NSEC_PER_SEC))
 397                 return -1;
 398
 399         /*
 400          * On an SMT system, it suffices to load the microcode on one sibling of
 401          * the core because the microcode engine is shared between the threads.
 402          * Synchronization still needs to take place so that no concurrent
 403          * loading attempts happen on multiple threads of an SMT core. See
 404          * below.
 405          */
 406         if (cpumask_first(topology_sibling_cpumask(cpu)) == cpu)
 407                 err = microcode_ops->apply_microcode(cpu);
 408         else
 409                 goto wait_for_siblings;
 410
 411         if (err >= UCODE_NFOUND) {
 412                 if (err == UCODE_ERROR)
 413                         pr_warn("Error reloading microcode on CPU %d\n", cpu);
 414
 415                 ret = -1;
 416         }
 417
 418 wait_for_siblings:
 419         if (__wait_for_cpus(&late_cpus_out, NSEC_PER_SEC))
 420                 panic("Timeout during microcode update!\n");
 421
 422         /*
 423          * At least one thread has completed update on each core.
 424          * For others, simply call the update to make sure the
 425          * per-cpu cpuinfo can be updated with right microcode
 426          * revision.
 427          */
 428         if (cpumask_first(topology_sibling_cpumask(cpu)) != cpu)
 429                 err = microcode_ops->apply_microcode(cpu);
 430
 431         return ret;
 432 }
 433
 434 /*
 435  * Reload microcode late on all CPUs. Wait for a sec until they
 436  * all gather together.
 437  */
 438 static int microcode_reload_late(void)
 439 {
 440         int old = boot_cpu_data.microcode, ret;
 441         struct cpuinfo_x86 prev_info;
 442
 443         pr_err("Attempting late microcode loading - it is dangerous and taints the kernel.\n");
 444         pr_err("You should switch to early loading, if possible.\n");
 445
 446         atomic_set(&late_cpus_in,  0);
 447         atomic_set(&late_cpus_out, 0);
 448
 449         /*
 450          * Take a snapshot before the microcode update in order to compare and
 451          * check whether any bits changed after an update.
 452          */
 453         store_cpu_caps(&prev_info);
 454
 455         ret = stop_machine_cpuslocked(__reload_late, NULL, cpu_online_mask);
 456         if (!ret) {
 457                 pr_info("Reload succeeded, microcode revision: 0x%x -> 0x%x\n",
 458                         old, boot_cpu_data.microcode);
 459                 microcode_check(&prev_info);
 460         } else {
 461                 pr_info("Reload failed, current microcode revision: 0x%x\n",
 462                         boot_cpu_data.microcode);
 463         }
 464
 465         return ret;
 466 }
 467
 468 static ssize_t reload_store(struct device *dev,
 469                             struct device_attribute *attr,
 470                             const char *buf, size_t size)
 471 {
 472         enum ucode_state tmp_ret = UCODE_OK;
 473         int bsp = boot_cpu_data.cpu_index;
 474         unsigned long val;
 475         ssize_t ret = 0;
 476
 477         ret = kstrtoul(buf, 0, &val);
 478         if (ret || val != 1)
 479                 return -EINVAL;
 480
 481         cpus_read_lock();
 482
 483         ret = check_online_cpus();
 484         if (ret)
 485                 goto put;
 486
 487         tmp_ret = microcode_ops->request_microcode_fw(bsp, &microcode_pdev->dev);
 488         if (tmp_ret != UCODE_NEW)
 489                 goto put;
 490
 491         mutex_lock(&microcode_mutex);
 492         ret = microcode_reload_late();
 493         mutex_unlock(&microcode_mutex);
 494
 495 put:
 496         cpus_read_unlock();
 497
 498         if (ret == 0)
 499                 ret = size;
 500
 501         add_taint(TAINT_CPU_OUT_OF_SPEC, LOCKDEP_STILL_OK);
 502
 503         return ret;
 504 }
 505
 506 static DEVICE_ATTR_WO(reload);
 507 #endif
 508
 509 static ssize_t version_show(struct device *dev,
 510                         struct device_attribute *attr, char *buf)
 511 {
 512         struct ucode_cpu_info *uci = ucode_cpu_info + dev->id;
 513
 514         return sprintf(buf, "0x%x\n", uci->cpu_sig.rev);
 515 }
 516
 517 static ssize_t processor_flags_show(struct device *dev,
 518                         struct device_attribute *attr, char *buf)
 519 {
 520         struct ucode_cpu_info *uci = ucode_cpu_info + dev->id;
 521
 522         return sprintf(buf, "0x%x\n", uci->cpu_sig.pf);
 523 }
 524
 525 static DEVICE_ATTR_RO(version);
 526 static DEVICE_ATTR_RO(processor_flags);
 527
 528 static struct attribute *mc_default_attrs[] = {
 529         &dev_attr_version.attr,
 530         &dev_attr_processor_flags.attr,
 531         NULL
 532 };
 533
 534 static const struct attribute_group mc_attr_group = {
 535         .attrs                  = mc_default_attrs,
 536         .name                   = "microcode",
 537 };
 538
 539 static void microcode_fini_cpu(int cpu)
 540 {
 541         if (microcode_ops->microcode_fini_cpu)
 542                 microcode_ops->microcode_fini_cpu(cpu);
 543 }
 544
 545 static enum ucode_state microcode_init_cpu(int cpu)
 546 {
 547         struct ucode_cpu_info *uci = ucode_cpu_info + cpu;
 548
 549         memset(uci, 0, sizeof(*uci));
 550
 551         microcode_ops->collect_cpu_info(cpu, &uci->cpu_sig);
 552
 553         return microcode_ops->apply_microcode(cpu);
 554 }
 555
 556 /**
 557  * microcode_bsp_resume - Update boot CPU microcode during resume.
 558  */
 559 void microcode_bsp_resume(void)
 560 {
 561         int cpu = smp_processor_id();
 562         struct ucode_cpu_info *uci = ucode_cpu_info + cpu;
 563
 564         if (uci->mc)
 565                 microcode_ops->apply_microcode(cpu);
 566         else
 567                 reload_early_microcode(cpu);
 568 }
 569
 570 static struct syscore_ops mc_syscore_ops = {
 571         .resume = microcode_bsp_resume,
 572 };
 573
 574 static int mc_cpu_starting(unsigned int cpu)
 575 {
 576         enum ucode_state err = microcode_ops->apply_microcode(cpu);
 577
 578         pr_debug("%s: CPU%d, err: %d\n", __func__, cpu, err);
 579
 580         return err == UCODE_ERROR;
 581 }
 582
 583 static int mc_cpu_online(unsigned int cpu)
 584 {
 585         struct device *dev = get_cpu_device(cpu);
 586
 587         if (sysfs_create_group(&dev->kobj, &mc_attr_group))
 588                 pr_err("Failed to create group for CPU%d\n", cpu);
 589         return 0;
 590 }
 591
 592 static int mc_cpu_down_prep(unsigned int cpu)
 593 {
 594         struct device *dev;
 595
 596         dev = get_cpu_device(cpu);
 597
 598         microcode_fini_cpu(cpu);
 599
 600         /* Suspend is in progress, only remove the interface */
 601         sysfs_remove_group(&dev->kobj, &mc_attr_group);
 602         pr_debug("%s: CPU%d\n", __func__, cpu);
 603
 604         return 0;
 605 }
 606
 607 static void setup_online_cpu(struct work_struct *work)
 608 {
 609         int cpu = smp_processor_id();
 610         enum ucode_state err;
 611
 612         err = microcode_init_cpu(cpu);
 613         if (err == UCODE_ERROR) {
 614                 pr_err("Error applying microcode on CPU%d\n", cpu);
 615                 return;
 616         }
 617
 618         mc_cpu_online(cpu);
 619 }
 620
 621 static struct attribute *cpu_root_microcode_attrs[] = {
 622 #ifdef CONFIG_MICROCODE_LATE_LOADING
 623         &dev_attr_reload.attr,
 624 #endif
 625         NULL
 626 };
 627
 628 static const struct attribute_group cpu_root_microcode_group = {
 629         .name  = "microcode",
 630         .attrs = cpu_root_microcode_attrs,
 631 };
 632
 633 static int __init microcode_init(void)
 634 {
 635         struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
 636         int error;
 637
 638         if (dis_ucode_ldr)
 639                 return -EINVAL;
 640
 641         if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_INTEL)
 642                 microcode_ops = init_intel_microcode();
 643         else if (c->x86_vendor == X86_VENDOR_AMD)
 644                 microcode_ops = init_amd_microcode();
 645         else
 646                 pr_err("no support for this CPU vendor\n");
 647
 648         if (!microcode_ops)
 649                 return -ENODEV;
 650
 651         microcode_pdev = platform_device_register_simple("microcode", -1, NULL, 0);
 652         if (IS_ERR(microcode_pdev))
 653                 return PTR_ERR(microcode_pdev);
 654
 655         error = sysfs_create_group(&cpu_subsys.dev_root->kobj, &cpu_root_microcode_group);
 656         if (error) {
 657                 pr_err("Error creating microcode group!\n");
 658                 goto out_pdev;
 659         }
 660
 661         /* Do per-CPU setup */
 662         schedule_on_each_cpu(setup_online_cpu);
 663
 664         register_syscore_ops(&mc_syscore_ops);
 665         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_MICROCODE_LOADER, "x86/microcode:starting",
 666                                   mc_cpu_starting, NULL);
 667         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "x86/microcode:online",
 668                                   mc_cpu_online, mc_cpu_down_prep);
 669
 670         pr_info("Microcode Update Driver: v%s.", DRIVER_VERSION);
 671
 672         return 0;
 673
 674  out_pdev:
 675         platform_device_unregister(microcode_pdev);
 676         return error;
 677
 678 }
 679 fs_initcall(save_microcode_in_initrd);
 680 late_initcall(microcode_init);