]> git.ipfire.org Git - thirdparty/kernel/linux.git/commitdiff
x86/efi/mixed: Remove dependency on legacy startup_32 code
authorArd Biesheuvel <ardb@kernel.org>
Tue, 7 Jan 2025 16:55:07 +0000 (17:55 +0100)
committerArd Biesheuvel <ardb@kernel.org>
Fri, 21 Feb 2025 15:54:31 +0000 (16:54 +0100)
The EFI mixed mode startup code calls into startup_32 in the legacy
decompressor with a mocked up boot_params struct, only to get it to set
up the 1:1 mapping of the lower 4 GiB of memory and switch to a GDT that
supports 64-bit mode.

In order to be able to reuse the EFI mixed mode startup code in EFI
zboot images, which do not incorporate the legacy decompressor code,
decouple it, by dealing with the GDT and IDT directly.

Doing so makes it possible to construct a GDT that is compatible with
the one the firmware uses, with one additional entry for a 64-bit mode
code segment appended. This removes the need entirely to switch between
GDTs and IDTs or data segment selector values and all of this code can
be removed.

Acked-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
Signed-off-by: Ard Biesheuvel <ardb@kernel.org>
arch/x86/boot/compressed/efi_mixed.S
arch/x86/boot/compressed/head_64.S

index dca916c3e6f0a56b277c79eebdc1ff3ce031cba6..984956931ed759383eb16d82f391c1f763227e1f 100644 (file)
  */
 
 #include <linux/linkage.h>
-#include <asm/asm-offsets.h>
+#include <asm/desc_defs.h>
 #include <asm/msr.h>
 #include <asm/page_types.h>
 #include <asm/pgtable_types.h>
 #include <asm/processor-flags.h>
 #include <asm/segment.h>
-#include <asm/setup.h>
 
        .code64
        .text
-/*
- * When booting in 64-bit mode on 32-bit EFI firmware, startup_64_mixed_mode()
- * is the first thing that runs after switching to long mode. Depending on
- * whether the EFI handover protocol or the compat entry point was used to
- * enter the kernel, it will either branch to the common 64-bit EFI stub
- * entrypoint efi_stub_entry() directly, or via the 64-bit EFI PE/COFF
- * entrypoint efi_pe_entry(). In the former case, the bootloader must provide a
- * struct bootparams pointer as the third argument, so the presence of such a
- * pointer is used to disambiguate.
- *
- *                                                             +--------------+
- *  +------------------+     +------------+            +------>| efi_pe_entry |
- *  | efi32_pe_entry   |---->|            |            |       +-----------+--+
- *  +------------------+     |            |     +------+----------------+  |
- *                           | startup_32 |---->| startup_64_mixed_mode |  |
- *  +------------------+     |            |     +------+----------------+  |
- *  | efi32_stub_entry |---->|            |            |                   |
- *  +------------------+     +------------+            |                   |
- *                                                     V                   |
- *                           +------------+     +----------------+         |
- *                           | startup_64 |<----| efi_stub_entry |<--------+
- *                           +------------+     +----------------+
- */
-SYM_FUNC_START(startup_64_mixed_mode)
-       lea     efi32_boot_args(%rip), %rdx
-       mov     0(%rdx), %edi
-       mov     4(%rdx), %esi
-
-       leaq    (pte + 5 * PAGE_SIZE)(%rip), %rax
-       movq    %rax, %cr3              // reload after startup_32
-
-       /* Switch to the firmware's stack */
-       movl    efi32_boot_sp(%rip), %esp
-       andl    $~7, %esp
-
-       mov     8(%rdx), %edx           // saved bootparams pointer
-       call    efi_stub_entry
-SYM_FUNC_END(startup_64_mixed_mode)
-
 SYM_FUNC_START(__efi64_thunk)
        push    %rbp
        push    %rbx
 
-       movl    %ds, %eax
-       push    %rax
-       movl    %es, %eax
-       push    %rax
-       movl    %ss, %eax
-       push    %rax
-
        /* Copy args passed on stack */
-       movq    0x30(%rsp), %rbp
-       movq    0x38(%rsp), %rbx
-       movq    0x40(%rsp), %rax
+       movq    0x18(%rsp), %rbp
+       movq    0x20(%rsp), %rbx
+       movq    0x28(%rsp), %rax
 
        /*
         * Convert x86-64 ABI params to i386 ABI
@@ -93,44 +46,14 @@ SYM_FUNC_START(__efi64_thunk)
        movl    %ebx, 0x18(%rsp)
        movl    %eax, 0x1c(%rsp)
 
-       leaq    0x20(%rsp), %rbx
-       sgdt    (%rbx)
-       sidt    16(%rbx)
-
        leaq    1f(%rip), %rbp
+       movl    %cs, %ebx
 
-       /*
-        * Switch to IDT and GDT with 32-bit segments. These are the firmware
-        * GDT and IDT that were installed when the kernel started executing.
-        * The pointers were saved by the efi32_entry() routine below.
-        *
-        * Pass the saved DS selector to the 32-bit code, and use far return to
-        * restore the saved CS selector.
-        */
-       lidt    efi32_boot_idt(%rip)
-       lgdt    efi32_boot_gdt(%rip)
-
-       movzwl  efi32_boot_ds(%rip), %edx
-       movzwq  efi32_boot_cs(%rip), %rax
-       pushq   %rax
-       leaq    efi_enter32(%rip), %rax
-       pushq   %rax
-       lretq
+       ljmpl   *efi32_call(%rip)
 
 1:     addq    $64, %rsp
        movq    %rdi, %rax
 
-       pop     %rbx
-       movl    %ebx, %ss
-       pop     %rbx
-       movl    %ebx, %es
-       pop     %rbx
-       movl    %ebx, %ds
-       /* Clear out 32-bit selector from FS and GS */
-       xorl    %ebx, %ebx
-       movl    %ebx, %fs
-       movl    %ebx, %gs
-
        pop     %rbx
        pop     %rbp
        RET
@@ -141,7 +64,6 @@ SYM_FUNC_END(__efi64_thunk)
 SYM_FUNC_START(efi32_stub_entry)
        call    1f
 1:     popl    %ecx
-       leal    (efi32_boot_args - 1b)(%ecx), %ebx
 
        /* Clear BSS */
        xorl    %eax, %eax
@@ -153,11 +75,8 @@ SYM_FUNC_START(efi32_stub_entry)
        rep     stosl
 
        add     $0x4, %esp              /* Discard return address */
-       popl    %ecx
-       popl    %edx
-       popl    %esi
-       movl    %esi, 8(%ebx)
-       jmp     efi32_entry
+       movl    8(%esp), %ebx           /* struct boot_params pointer */
+       jmp     efi32_startup
 SYM_FUNC_END(efi32_stub_entry)
 #endif
 
@@ -167,13 +86,6 @@ SYM_FUNC_END(efi32_stub_entry)
  * The stack should represent the 32-bit calling convention.
  */
 SYM_FUNC_START_LOCAL(efi_enter32)
-       /* Load firmware selector into data and stack segment registers */
-       movl    %edx, %ds
-       movl    %edx, %es
-       movl    %edx, %fs
-       movl    %edx, %gs
-       movl    %edx, %ss
-
        /* Disable paging */
        movl    %cr0, %eax
        btrl    $X86_CR0_PG_BIT, %eax
@@ -190,21 +102,9 @@ SYM_FUNC_START_LOCAL(efi_enter32)
        /* We must preserve return value */
        movl    %eax, %edi
 
-       /*
-        * Some firmware will return with interrupts enabled. Be sure to
-        * disable them before we switch GDTs and IDTs.
-        */
-       cli
-
-       lidtl   16(%ebx)
-       lgdtl   (%ebx)
-
-       xorl    %eax, %eax
-       lldt    %ax
-
        call    efi32_enable_long_mode
 
-       pushl   $__KERNEL_CS
+       pushl   %ebx
        pushl   %ebp
        lret
 SYM_FUNC_END(efi_enter32)
@@ -230,50 +130,56 @@ SYM_FUNC_START_LOCAL(efi32_enable_long_mode)
 SYM_FUNC_END(efi32_enable_long_mode)
 
 /*
- * This is the common EFI stub entry point for mixed mode.
+ * This is the common EFI stub entry point for mixed mode. It sets up the GDT
+ * and page tables needed for 64-bit execution, after which it calls the
+ * common 64-bit EFI entrypoint efi_stub_entry().
  *
- * Arguments:  %ecx    image handle
- *             %edx    EFI system table pointer
+ * Arguments:  0(%esp) image handle
+ *             4(%esp) EFI system table pointer
+ *             %ebx    struct boot_params pointer (or NULL)
  *
  * Since this is the point of no return for ordinary execution, no registers
  * are considered live except for the function parameters. [Note that the EFI
  * stub may still exit and return to the firmware using the Exit() EFI boot
  * service.]
  */
-SYM_FUNC_START_LOCAL(efi32_entry)
-       call    1f
-1:     pop     %ebx
-
-       /* Save firmware GDTR and code/data selectors */
-       sgdtl   (efi32_boot_gdt - 1b)(%ebx)
-       movw    %cs, (efi32_boot_cs - 1b)(%ebx)
-       movw    %ds, (efi32_boot_ds - 1b)(%ebx)
-
-       /* Store firmware IDT descriptor */
-       sidtl   (efi32_boot_idt - 1b)(%ebx)
-
-       /* Store firmware stack pointer */
-       movl    %esp, (efi32_boot_sp - 1b)(%ebx)
-
-       /* Store boot arguments */
-       leal    (efi32_boot_args - 1b)(%ebx), %ebx
-       movl    %ecx, 0(%ebx)
-       movl    %edx, 4(%ebx)
-       movb    $0x0, 12(%ebx)          // efi_is64
-
-       /*
-        * Allocate some memory for a temporary struct boot_params, which only
-        * needs the minimal pieces that startup_32() relies on.
-        */
-       subl    $PARAM_SIZE, %esp
-       movl    %esp, %esi
-       movl    $PAGE_SIZE, BP_kernel_alignment(%esi)
-       movl    $_end - 1b, BP_init_size(%esi)
-       subl    $startup_32 - 1b, BP_init_size(%esi)
+SYM_FUNC_START_LOCAL(efi32_startup)
+       movl    %esp, %ebp
+
+       subl    $8, %esp
+       sgdtl   (%esp)                  /* Save GDT descriptor to the stack */
+       movl    2(%esp), %esi           /* Existing GDT pointer */
+       movzwl  (%esp), %ecx            /* Existing GDT limit */
+       inc     %ecx                    /* Existing GDT size */
+       andl    $~7, %ecx               /* Ensure size is multiple of 8 */
+
+       subl    %ecx, %esp              /* Allocate new GDT */
+       andl    $~15, %esp              /* Realign the stack */
+       movl    %esp, %edi              /* New GDT address */
+       leal    7(%ecx), %eax           /* New GDT limit */
+       pushw   %cx                     /* Push 64-bit CS (for LJMP below) */
+       pushl   %edi                    /* Push new GDT address */
+       pushw   %ax                     /* Push new GDT limit */
+
+       /* Copy GDT to the stack and add a 64-bit code segment at the end */
+       movl    $GDT_ENTRY(DESC_CODE64, 0, 0xfffff) & 0xffffffff, (%edi,%ecx)
+       movl    $GDT_ENTRY(DESC_CODE64, 0, 0xfffff) >> 32, 4(%edi,%ecx)
+       shrl    $2, %ecx
+       cld
+       rep     movsl                   /* Copy the firmware GDT */
+       lgdtl   (%esp)                  /* Switch to the new GDT */
 
        call    1f
 1:     pop     %edi
 
+       /* Record mixed mode entry */
+       movb    $0x0, (efi_is64 - 1b)(%edi)
+
+       /* Set up indirect far call to re-enter 32-bit mode */
+       leal    (efi32_call - 1b)(%edi), %eax
+       addl    %eax, (%eax)
+       movw    %cs, 4(%eax)
+
        /* Disable paging */
        movl    %cr0, %eax
        btrl    $X86_CR0_PG_BIT, %eax
@@ -297,8 +203,17 @@ SYM_FUNC_START_LOCAL(efi32_entry)
        movl    %edx, (%eax)
        movl    %eax, %cr3
 
-       jmp     startup_32
-SYM_FUNC_END(efi32_entry)
+       call    efi32_enable_long_mode
+
+       /* Set up far jump to 64-bit mode (CS is already on the stack) */
+       leal    (efi_stub_entry - 1b)(%edi), %eax
+       movl    %eax, 2(%esp)
+
+       movl    0(%ebp), %edi
+       movl    4(%ebp), %esi
+       movl    %ebx, %edx
+       ljmpl   *2(%esp)
+SYM_FUNC_END(efi32_startup)
 
 /*
  * efi_status_t efi32_pe_entry(efi_handle_t image_handle,
@@ -313,10 +228,8 @@ SYM_FUNC_START(efi32_pe_entry)
        btl     $29, %edx                       // check long mode bit
        jnc     1f
        leal    8(%esp), %esp                   // preserve stack alignment
-       movl    (%esp), %ecx                    // image_handle
-       movl    4(%esp), %edx                   // sys_table
-       jmp     efi32_entry                     // pass %ecx, %edx
-                                               // no other registers remain live
+       xor     %ebx, %ebx                      // no struct boot_params pointer
+       jmp     efi32_startup                   // only ESP and EBX remain live
 1:     movl    $0x80000003, %eax               // EFI_UNSUPPORTED
        popl    %ebx
        RET
@@ -332,20 +245,10 @@ SYM_FUNC_END(efi64_stub_entry)
 
        .data
        .balign 8
-SYM_DATA_START_LOCAL(efi32_boot_gdt)
-       .word   0
-       .quad   0
-SYM_DATA_END(efi32_boot_gdt)
-
-SYM_DATA_START_LOCAL(efi32_boot_idt)
-       .word   0
-       .quad   0
-SYM_DATA_END(efi32_boot_idt)
-
-SYM_DATA_LOCAL(efi32_boot_cs, .word 0)
-SYM_DATA_LOCAL(efi32_boot_ds, .word 0)
-SYM_DATA_LOCAL(efi32_boot_sp, .long 0)
-SYM_DATA_LOCAL(efi32_boot_args, .long 0, 0, 0)
+SYM_DATA_START_LOCAL(efi32_call)
+       .long   efi_enter32 - .
+       .word   0x0
+SYM_DATA_END(efi32_call)
 SYM_DATA(efi_is64, .byte 1)
 
        .bss
index 1dcb794c5479ed7a0108275661c2b134d43b11c1..5db6495a3bb96de3453dc7a89b7d4a4592ed4fd7 100644 (file)
@@ -263,13 +263,6 @@ SYM_FUNC_START(startup_32)
         * used to perform that far jump.
         */
        leal    rva(startup_64)(%ebp), %eax
-#ifdef CONFIG_EFI_MIXED
-       cmpb    $1, rva(efi_is64)(%ebp)
-       je      1f
-       leal    rva(startup_64_mixed_mode)(%ebp), %eax
-1:
-#endif
-
        pushl   $__KERNEL_CS
        pushl   %eax