Merge branch 'x86-pti-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[muen/linux.git] / arch / x86 / entry / vsyscall / vsyscall_64.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2012-2014 Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
4  *
5  * Based on the original implementation which is:
6  *  Copyright (C) 2001 Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
7  *  Copyright 2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
8  *
9  *  Parts of the original code have been moved to arch/x86/vdso/vma.c
10  *
11  * This file implements vsyscall emulation.  vsyscalls are a legacy ABI:
12  * Userspace can request certain kernel services by calling fixed
13  * addresses.  This concept is problematic:
14  *
15  * - It interferes with ASLR.
16  * - It's awkward to write code that lives in kernel addresses but is
17  *   callable by userspace at fixed addresses.
18  * - The whole concept is impossible for 32-bit compat userspace.
19  * - UML cannot easily virtualize a vsyscall.
20  *
21  * As of mid-2014, I believe that there is no new userspace code that
22  * will use a vsyscall if the vDSO is present.  I hope that there will
23  * soon be no new userspace code that will ever use a vsyscall.
24  *
25  * The code in this file emulates vsyscalls when notified of a page
26  * fault to a vsyscall address.
27  */
28
29 #include <linux/kernel.h>
30 #include <linux/timer.h>
31 #include <linux/sched/signal.h>
32 #include <linux/mm_types.h>
33 #include <linux/syscalls.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35
36 #include <asm/vsyscall.h>
37 #include <asm/unistd.h>
38 #include <asm/fixmap.h>
39 #include <asm/traps.h>
40 #include <asm/paravirt.h>
41
42 #define CREATE_TRACE_POINTS
43 #include "vsyscall_trace.h"
44
45 static enum { EMULATE, NATIVE, NONE } vsyscall_mode =
46 #if defined(CONFIG_LEGACY_VSYSCALL_NATIVE)
47         NATIVE;
48 #elif defined(CONFIG_LEGACY_VSYSCALL_NONE)
49         NONE;
50 #else
51         EMULATE;
52 #endif
53
54 static int __init vsyscall_setup(char *str)
55 {
56         if (str) {
57                 if (!strcmp("emulate", str))
58                         vsyscall_mode = EMULATE;
59                 else if (!strcmp("native", str))
60                         vsyscall_mode = NATIVE;
61                 else if (!strcmp("none", str))
62                         vsyscall_mode = NONE;
63                 else
64                         return -EINVAL;
65
66                 return 0;
67         }
68
69         return -EINVAL;
70 }
71 early_param("vsyscall", vsyscall_setup);
72
73 static void warn_bad_vsyscall(const char *level, struct pt_regs *regs,
74                               const char *message)
75 {
76         if (!show_unhandled_signals)
77                 return;
78
79         printk_ratelimited("%s%s[%d] %s ip:%lx cs:%lx sp:%lx ax:%lx si:%lx di:%lx\n",
80                            level, current->comm, task_pid_nr(current),
81                            message, regs->ip, regs->cs,
82                            regs->sp, regs->ax, regs->si, regs->di);
83 }
84
85 static int addr_to_vsyscall_nr(unsigned long addr)
86 {
87         int nr;
88
89         if ((addr & ~0xC00UL) != VSYSCALL_ADDR)
90                 return -EINVAL;
91
92         nr = (addr & 0xC00UL) >> 10;
93         if (nr >= 3)
94                 return -EINVAL;
95
96         return nr;
97 }
98
99 static bool write_ok_or_segv(unsigned long ptr, size_t size)
100 {
101         /*
102          * XXX: if access_ok, get_user, and put_user handled
103          * sig_on_uaccess_err, this could go away.
104          */
105
106         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)ptr, size)) {
107                 siginfo_t info;
108                 struct thread_struct *thread = &current->thread;
109
110                 thread->error_code      = 6;  /* user fault, no page, write */
111                 thread->cr2             = ptr;
112                 thread->trap_nr         = X86_TRAP_PF;
113
114                 memset(&info, 0, sizeof(info));
115                 info.si_signo           = SIGSEGV;
116                 info.si_errno           = 0;
117                 info.si_code            = SEGV_MAPERR;
118                 info.si_addr            = (void __user *)ptr;
119
120                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, current);
121                 return false;
122         } else {
123                 return true;
124         }
125 }
126
127 bool emulate_vsyscall(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
128 {
129         struct task_struct *tsk;
130         unsigned long caller;
131         int vsyscall_nr, syscall_nr, tmp;
132         int prev_sig_on_uaccess_err;
133         long ret;
134
135         /*
136          * No point in checking CS -- the only way to get here is a user mode
137          * trap to a high address, which means that we're in 64-bit user code.
138          */
139
140         WARN_ON_ONCE(address != regs->ip);
141
142         /* This should be unreachable in NATIVE mode. */
143         if (WARN_ON(vsyscall_mode == NATIVE))
144                 return false;
145
146         if (vsyscall_mode == NONE) {
147                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
148                                   "vsyscall attempted with vsyscall=none");
149                 return false;
150         }
151
152         vsyscall_nr = addr_to_vsyscall_nr(address);
153
154         trace_emulate_vsyscall(vsyscall_nr);
155
156         if (vsyscall_nr < 0) {
157                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
158                                   "misaligned vsyscall (exploit attempt or buggy program) -- look up the vsyscall kernel parameter if you need a workaround");
159                 goto sigsegv;
160         }
161
162         if (get_user(caller, (unsigned long __user *)regs->sp) != 0) {
163                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
164                                   "vsyscall with bad stack (exploit attempt?)");
165                 goto sigsegv;
166         }
167
168         tsk = current;
169
170         /*
171          * Check for access_ok violations and find the syscall nr.
172          *
173          * NULL is a valid user pointer (in the access_ok sense) on 32-bit and
174          * 64-bit, so we don't need to special-case it here.  For all the
175          * vsyscalls, NULL means "don't write anything" not "write it at
176          * address 0".
177          */
178         switch (vsyscall_nr) {
179         case 0:
180                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(struct timeval)) ||
181                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(struct timezone))) {
182                         ret = -EFAULT;
183                         goto check_fault;
184                 }
185
186                 syscall_nr = __NR_gettimeofday;
187                 break;
188
189         case 1:
190                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(time_t))) {
191                         ret = -EFAULT;
192                         goto check_fault;
193                 }
194
195                 syscall_nr = __NR_time;
196                 break;
197
198         case 2:
199                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(unsigned)) ||
200                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(unsigned))) {
201                         ret = -EFAULT;
202                         goto check_fault;
203                 }
204
205                 syscall_nr = __NR_getcpu;
206                 break;
207         }
208
209         /*
210          * Handle seccomp.  regs->ip must be the original value.
211          * See seccomp_send_sigsys and Documentation/prctl/seccomp_filter.txt.
212          *
213          * We could optimize the seccomp disabled case, but performance
214          * here doesn't matter.
215          */
216         regs->orig_ax = syscall_nr;
217         regs->ax = -ENOSYS;
218         tmp = secure_computing(NULL);
219         if ((!tmp && regs->orig_ax != syscall_nr) || regs->ip != address) {
220                 warn_bad_vsyscall(KERN_DEBUG, regs,
221                                   "seccomp tried to change syscall nr or ip");
222                 do_exit(SIGSYS);
223         }
224         regs->orig_ax = -1;
225         if (tmp)
226                 goto do_ret;  /* skip requested */
227
228         /*
229          * With a real vsyscall, page faults cause SIGSEGV.  We want to
230          * preserve that behavior to make writing exploits harder.
231          */
232         prev_sig_on_uaccess_err = current->thread.sig_on_uaccess_err;
233         current->thread.sig_on_uaccess_err = 1;
234
235         ret = -EFAULT;
236         switch (vsyscall_nr) {
237         case 0:
238                 ret = sys_gettimeofday(
239                         (struct timeval __user *)regs->di,
240                         (struct timezone __user *)regs->si);
241                 break;
242
243         case 1:
244                 ret = sys_time((time_t __user *)regs->di);
245                 break;
246
247         case 2:
248                 ret = sys_getcpu((unsigned __user *)regs->di,
249                                  (unsigned __user *)regs->si,
250                                  NULL);
251                 break;
252         }
253
254         current->thread.sig_on_uaccess_err = prev_sig_on_uaccess_err;
255
256 check_fault:
257         if (ret == -EFAULT) {
258                 /* Bad news -- userspace fed a bad pointer to a vsyscall. */
259                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
260                                   "vsyscall fault (exploit attempt?)");
261
262                 /*
263                  * If we failed to generate a signal for any reason,
264                  * generate one here.  (This should be impossible.)
265                  */
266                 if (WARN_ON_ONCE(!sigismember(&tsk->pending.signal, SIGBUS) &&
267                                  !sigismember(&tsk->pending.signal, SIGSEGV)))
268                         goto sigsegv;
269
270                 return true;  /* Don't emulate the ret. */
271         }
272
273         regs->ax = ret;
274
275 do_ret:
276         /* Emulate a ret instruction. */
277         regs->ip = caller;
278         regs->sp += 8;
279         return true;
280
281 sigsegv:
282         force_sig(SIGSEGV, current);
283         return true;
284 }
285
286 /*
287  * A pseudo VMA to allow ptrace access for the vsyscall page.  This only
288  * covers the 64bit vsyscall page now. 32bit has a real VMA now and does
289  * not need special handling anymore:
290  */
291 static const char *gate_vma_name(struct vm_area_struct *vma)
292 {
293         return "[vsyscall]";
294 }
295 static const struct vm_operations_struct gate_vma_ops = {
296         .name = gate_vma_name,
297 };
298 static struct vm_area_struct gate_vma = {
299         .vm_start       = VSYSCALL_ADDR,
300         .vm_end         = VSYSCALL_ADDR + PAGE_SIZE,
301         .vm_page_prot   = PAGE_READONLY_EXEC,
302         .vm_flags       = VM_READ | VM_EXEC,
303         .vm_ops         = &gate_vma_ops,
304 };
305
306 struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
307 {
308 #ifdef CONFIG_COMPAT
309         if (!mm || mm->context.ia32_compat)
310                 return NULL;
311 #endif
312         if (vsyscall_mode == NONE)
313                 return NULL;
314         return &gate_vma;
315 }
316
317 int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
318 {
319         struct vm_area_struct *vma = get_gate_vma(mm);
320
321         if (!vma)
322                 return 0;
323
324         return (addr >= vma->vm_start) && (addr < vma->vm_end);
325 }
326
327 /*
328  * Use this when you have no reliable mm, typically from interrupt
329  * context. It is less reliable than using a task's mm and may give
330  * false positives.
331  */
332 int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr)
333 {
334         return vsyscall_mode != NONE && (addr & PAGE_MASK) == VSYSCALL_ADDR;
335 }
336
337 /*
338  * The VSYSCALL page is the only user-accessible page in the kernel address
339  * range.  Normally, the kernel page tables can have _PAGE_USER clear, but
340  * the tables covering VSYSCALL_ADDR need _PAGE_USER set if vsyscalls
341  * are enabled.
342  *
343  * Some day we may create a "minimal" vsyscall mode in which we emulate
344  * vsyscalls but leave the page not present.  If so, we skip calling
345  * this.
346  */
347 void __init set_vsyscall_pgtable_user_bits(pgd_t *root)
348 {
349         pgd_t *pgd;
350         p4d_t *p4d;
351         pud_t *pud;
352         pmd_t *pmd;
353
354         pgd = pgd_offset_pgd(root, VSYSCALL_ADDR);
355         set_pgd(pgd, __pgd(pgd_val(*pgd) | _PAGE_USER));
356         p4d = p4d_offset(pgd, VSYSCALL_ADDR);
357 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
358         p4d->p4d |= _PAGE_USER;
359 #endif
360         pud = pud_offset(p4d, VSYSCALL_ADDR);
361         set_pud(pud, __pud(pud_val(*pud) | _PAGE_USER));
362         pmd = pmd_offset(pud, VSYSCALL_ADDR);
363         set_pmd(pmd, __pmd(pmd_val(*pmd) | _PAGE_USER));
364 }
365
366 void __init map_vsyscall(void)
367 {
368         extern char __vsyscall_page;
369         unsigned long physaddr_vsyscall = __pa_symbol(&__vsyscall_page);
370
371         if (vsyscall_mode != NONE) {
372                 __set_fixmap(VSYSCALL_PAGE, physaddr_vsyscall,
373                              vsyscall_mode == NATIVE
374                              ? PAGE_KERNEL_VSYSCALL
375                              : PAGE_KERNEL_VVAR);
376                 set_vsyscall_pgtable_user_bits(swapper_pg_dir);
377         }
378
379         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VSYSCALL_PAGE) !=
380                      (unsigned long)VSYSCALL_ADDR);
381 }