arch/arm64/kernel/kaslr.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2016 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/crc32.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/libfdt.h>
  13 #include <linux/mm_types.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16
  17 #include <asm/cacheflush.h>
  18 #include <asm/fixmap.h>
  19 #include <asm/kernel-pgtable.h>
  20 #include <asm/memory.h>
  21 #include <asm/mmu.h>
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/sections.h>
  24
  25 u64 __ro_after_init module_alloc_base;
  26 u16 __initdata memstart_offset_seed;
  27
  28 static __init u64 get_kaslr_seed(void *fdt)
  29 {
  30         int node, len;
  31         fdt64_t *prop;
  32         u64 ret;
  33
  34         node = fdt_path_offset(fdt, "/chosen");
  35         if (node < 0)
  36                 return 0;
  37
  38         prop = fdt_getprop_w(fdt, node, "kaslr-seed", &len);
  39         if (!prop || len != sizeof(u64))
  40                 return 0;
  41
  42         ret = fdt64_to_cpu(*prop);
  43         *prop = 0;
  44         return ret;
  45 }
  46
  47 static __init const u8 *kaslr_get_cmdline(void *fdt)
  48 {
  49         static __initconst const u8 default_cmdline[] = CONFIG_CMDLINE;
  50
  51         if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMDLINE_FORCE)) {
  52                 int node;
  53                 const u8 *prop;
  54
  55                 node = fdt_path_offset(fdt, "/chosen");
  56                 if (node < 0)
  57                         goto out;
  58
  59                 prop = fdt_getprop(fdt, node, "bootargs", NULL);
  60                 if (!prop)
  61                         goto out;
  62                 return prop;
  63         }
  64 out:
  65         return default_cmdline;
  66 }
  67
  68 extern void *__init __fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys, int *size,
  69                                        pgprot_t prot);
  70
  71 /*
  72  * This routine will be executed with the kernel mapped at its default virtual
  73  * address, and if it returns successfully, the kernel will be remapped, and
  74  * start_kernel() will be executed from a randomized virtual offset. The
  75  * relocation will result in all absolute references (e.g., static variables
  76  * containing function pointers) to be reinitialized, and zero-initialized
  77  * .bss variables will be reset to 0.
  78  */
  79 u64 __init kaslr_early_init(u64 dt_phys)
  80 {
  81         void *fdt;
  82         u64 seed, offset, mask, module_range;
  83         const u8 *cmdline, *str;
  84         int size;
  85
  86         /*
  87          * Set a reasonable default for module_alloc_base in case
  88          * we end up running with module randomization disabled.
  89          */
  90         module_alloc_base = (u64)_etext - MODULES_VSIZE;
  91         __flush_dcache_area(&module_alloc_base, sizeof(module_alloc_base));
  92
  93         /*
  94          * Try to map the FDT early. If this fails, we simply bail,
  95          * and proceed with KASLR disabled. We will make another
  96          * attempt at mapping the FDT in setup_machine()
  97          */
  98         early_fixmap_init();
  99         fdt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL);
 100         if (!fdt)
 101                 return 0;
 102
 103         /*
 104          * Retrieve (and wipe) the seed from the FDT
 105          */
 106         seed = get_kaslr_seed(fdt);
 107         if (!seed)
 108                 return 0;
 109
 110         /*
 111          * Check if 'nokaslr' appears on the command line, and
 112          * return 0 if that is the case.
 113          */
 114         cmdline = kaslr_get_cmdline(fdt);
 115         str = strstr(cmdline, "nokaslr");
 116         if (str == cmdline || (str > cmdline && *(str - 1) == ' '))
 117                 return 0;
 118
 119         /*
 120          * OK, so we are proceeding with KASLR enabled. Calculate a suitable
 121          * kernel image offset from the seed. Let's place the kernel in the
 122          * lower half of the VMALLOC area (VA_BITS - 2).
 123          * Even if we could randomize at page granularity for 16k and 64k pages,
 124          * let's always round to 2 MB so we don't interfere with the ability to
 125          * map using contiguous PTEs
 126          */
 127         mask = ((1UL << (VA_BITS - 2)) - 1) & ~(SZ_2M - 1);
 128         offset = seed & mask;
 129
 130         /* use the top 16 bits to randomize the linear region */
 131         memstart_offset_seed = seed >> 48;
 132
 133         /*
 134          * The kernel Image should not extend across a 1GB/32MB/512MB alignment
 135          * boundary (for 4KB/16KB/64KB granule kernels, respectively). If this
 136          * happens, round down the KASLR offset by (1 << SWAPPER_TABLE_SHIFT).
 137          *
 138          * NOTE: The references to _text and _end below will already take the
 139          *       modulo offset (the physical displacement modulo 2 MB) into
 140          *       account, given that the physical placement is controlled by
 141          *       the loader, and will not change as a result of the virtual
 142          *       mapping we choose.
 143          */
 144         if ((((u64)_text + offset) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT) !=
 145             (((u64)_end + offset) >> SWAPPER_TABLE_SHIFT))
 146                 offset = round_down(offset, 1 << SWAPPER_TABLE_SHIFT);
 147
 148         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN))
 149                 /*
 150                  * KASAN does not expect the module region to intersect the
 151                  * vmalloc region, since shadow memory is allocated for each
 152                  * module at load time, whereas the vmalloc region is shadowed
 153                  * by KASAN zero pages. So keep modules out of the vmalloc
 154                  * region if KASAN is enabled.
 155                  */
 156                 return offset;
 157
 158         if (IS_ENABLED(CONFIG_RANDOMIZE_MODULE_REGION_FULL)) {
 159                 /*
 160                  * Randomize the module region independently from the core
 161                  * kernel. This prevents modules from leaking any information
 162                  * about the address of the kernel itself, but results in
 163                  * branches between modules and the core kernel that are
 164                  * resolved via PLTs. (Branches between modules will be
 165                  * resolved normally.)
 166                  */
 167                 module_range = VMALLOC_END - VMALLOC_START - MODULES_VSIZE;
 168                 module_alloc_base = VMALLOC_START;
 169         } else {
 170                 /*
 171                  * Randomize the module region by setting module_alloc_base to
 172                  * a PAGE_SIZE multiple in the range [_etext - MODULES_VSIZE,
 173                  * _stext) . This guarantees that the resulting region still
 174                  * covers [_stext, _etext], and that all relative branches can
 175                  * be resolved without veneers.
 176                  */
 177                 module_range = MODULES_VSIZE - (u64)(_etext - _stext);
 178                 module_alloc_base = (u64)_etext + offset - MODULES_VSIZE;
 179         }
 180
 181         /* use the lower 21 bits to randomize the base of the module region */
 182         module_alloc_base += (module_range * (seed & ((1 << 21) - 1))) >> 21;
 183         module_alloc_base &= PAGE_MASK;
 184
 185         __flush_dcache_area(&module_alloc_base, sizeof(module_alloc_base));
 186         __flush_dcache_area(&memstart_offset_seed, sizeof(memstart_offset_seed));
 187
 188         return offset;
 189 }