arch/x86/entry/common.c

   1 /*
   2  * common.c - C code for kernel entry and exit
   3  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   4  * GPL v2
   5  *
   6  * Based on asm and ptrace code by many authors.  The code here originated
   7  * in ptrace.c and signal.c.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/ptrace.h>
  16 #include <linux/tracehook.h>
  17 #include <linux/audit.h>
  18 #include <linux/seccomp.h>
  19 #include <linux/signal.h>
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/context_tracking.h>
  22 #include <linux/user-return-notifier.h>
  23 #include <linux/nospec.h>
  24 #include <linux/uprobes.h>
  25
  26 #include <asm/desc.h>
  27 #include <asm/traps.h>
  28 #include <asm/vdso.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30 #include <asm/cpufeature.h>
  31 #include <asm/nospec-branch.h>
  32
  33 #define CREATE_TRACE_POINTS
  34 #include <trace/events/syscalls.h>
  35
  36 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  37 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  38 __visible inline void enter_from_user_mode(void)
  39 {
  40         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  41         user_exit_irqoff();
  42 }
  43 #else
  44 static inline void enter_from_user_mode(void) {}
  45 #endif
  46
  47 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  48 {
  49 #ifdef CONFIG_X86_64
  50         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  51                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  52                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  53         } else
  54 #endif
  55         {
  56                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  57                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  58         }
  59 }
  60
  61 /*
  62  * Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax) or -1
  63  * to skip the syscall.
  64  */
  65 static long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
  66 {
  67         u32 arch = in_ia32_syscall() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
  68
  69         struct thread_info *ti = current_thread_info();
  70         unsigned long ret = 0;
  71         bool emulated = false;
  72         u32 work;
  73
  74         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY))
  75                 BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  76
  77         work = ACCESS_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
  78
  79         if (unlikely(work & _TIF_SYSCALL_EMU))
  80                 emulated = true;
  81
  82         if ((emulated || (work & _TIF_SYSCALL_TRACE)) &&
  83             tracehook_report_syscall_entry(regs))
  84                 return -1L;
  85
  86         if (emulated)
  87                 return -1L;
  88
  89 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  90         /*
  91          * Do seccomp after ptrace, to catch any tracer changes.
  92          */
  93         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  94                 struct seccomp_data sd;
  95
  96                 sd.arch = arch;
  97                 sd.nr = regs->orig_ax;
  98                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
  99 #ifdef CONFIG_X86_64
 100                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
 101                         sd.args[0] = regs->di;
 102                         sd.args[1] = regs->si;
 103                         sd.args[2] = regs->dx;
 104                         sd.args[3] = regs->r10;
 105                         sd.args[4] = regs->r8;
 106                         sd.args[5] = regs->r9;
 107                 } else
 108 #endif
 109                 {
 110                         sd.args[0] = regs->bx;
 111                         sd.args[1] = regs->cx;
 112                         sd.args[2] = regs->dx;
 113                         sd.args[3] = regs->si;
 114                         sd.args[4] = regs->di;
 115                         sd.args[5] = regs->bp;
 116                 }
 117
 118                 ret = __secure_computing(&sd);
 119                 if (ret == -1)
 120                         return ret;
 121         }
 122 #endif
 123
 124         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 125                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 126
 127         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 128
 129         return ret ?: regs->orig_ax;
 130 }
 131
 132 #define EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS                             \
 133         (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME | _TIF_UPROBE |   \
 134          _TIF_NEED_RESCHED | _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 135
 136 static void exit_to_usermode_loop(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 137 {
 138         /*
 139          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 140          * none of _TIF_SIGPENDING, _TIF_NOTIFY_RESUME, _TIF_USER_RETURN_NOTIFY,
 141          * _TIF_UPROBE, or _TIF_NEED_RESCHED set.  Several of these flags
 142          * can be set at any time on preemptable kernels if we have IRQs on,
 143          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 144          * work to clear some of the flags can sleep.
 145          */
 146         while (true) {
 147                 /* We have work to do. */
 148                 local_irq_enable();
 149
 150                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 151                         schedule();
 152
 153                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 154                         uprobe_notify_resume(regs);
 155
 156                 /* deal with pending signal delivery */
 157                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 158                         do_signal(regs);
 159
 160                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 161                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 162                         tracehook_notify_resume(regs);
 163                 }
 164
 165                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 166                         fire_user_return_notifiers();
 167
 168                 /* Disable IRQs and retry */
 169                 local_irq_disable();
 170
 171                 cached_flags = READ_ONCE(current_thread_info()->flags);
 172
 173                 if (!(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 174                         break;
 175         }
 176 }
 177
 178 /* Called with IRQs disabled. */
 179 __visible inline void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 180 {
 181         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 182         u32 cached_flags;
 183
 184         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) && WARN_ON(!irqs_disabled()))
 185                 local_irq_disable();
 186
 187         lockdep_sys_exit();
 188
 189         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 190
 191         if (unlikely(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 192                 exit_to_usermode_loop(regs, cached_flags);
 193
 194 #ifdef CONFIG_COMPAT
 195         /*
 196          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 197          * returning to user mode.  We need to clear it *after* signal
 198          * handling, because syscall restart has a fixup for compat
 199          * syscalls.  The fixup is exercised by the ptrace_syscall_32
 200          * selftest.
 201          *
 202          * We also need to clear TS_REGS_POKED_I386: the 32-bit tracer
 203          * special case only applies after poking regs and before the
 204          * very next return to user mode.
 205          */
 206         ti->status &= ~(TS_COMPAT|TS_I386_REGS_POKED);
 207 #endif
 208
 209         user_enter_irqoff();
 210
 211         mds_user_clear_cpu_buffers();
 212 }
 213
 214 #define SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS                         \
 215         (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |      \
 216          _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 217
 218 static void syscall_slow_exit_work(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 219 {
 220         bool step;
 221
 222         audit_syscall_exit(regs);
 223
 224         if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 225                 trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 226
 227         /*
 228          * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 229          * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 230          * We already reported this syscall instruction in
 231          * syscall_trace_enter().
 232          */
 233         step = unlikely(
 234                 (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 235                 == _TIF_SINGLESTEP);
 236         if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 237                 tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 242  * state such that we can immediately switch to user mode.
 243  */
 244 __visible inline void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 245 {
 246         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 247         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 248
 249         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 250
 251         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 252             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 253                 local_irq_enable();
 254
 255         /*
 256          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 257          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 258          */
 259         if (unlikely(cached_flags & SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS))
 260                 syscall_slow_exit_work(regs, cached_flags);
 261
 262         local_irq_disable();
 263         prepare_exit_to_usermode(regs);
 264 }
 265
 266 #ifdef CONFIG_X86_64
 267 __visible void do_syscall_64(struct pt_regs *regs)
 268 {
 269         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 270         unsigned long nr = regs->orig_ax;
 271
 272         enter_from_user_mode();
 273         local_irq_enable();
 274
 275         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY)
 276                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 277
 278         /*
 279          * NB: Native and x32 syscalls are dispatched from the same
 280          * table.  The only functional difference is the x32 bit in
 281          * regs->orig_ax, which changes the behavior of some syscalls.
 282          */
 283         if (likely((nr & __SYSCALL_MASK) < NR_syscalls)) {
 284                 nr = array_index_nospec(nr & __SYSCALL_MASK, NR_syscalls);
 285                 regs->ax = sys_call_table[nr](
 286                         regs->di, regs->si, regs->dx,
 287                         regs->r10, regs->r8, regs->r9);
 288         }
 289
 290         syscall_return_slowpath(regs);
 291 }
 292 #endif
 293
 294 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 295 /*
 296  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.  Does
 297  * all entry and exit work and returns with IRQs off.  This function is
 298  * extremely hot in workloads that use it, and it's usually called from
 299  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 300  */
 301 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 302 {
 303         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 304         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 305
 306 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 307         ti->status |= TS_COMPAT;
 308 #endif
 309
 310         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 311                 /*
 312                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 313                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 314                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 315                  * behavior.
 316                  */
 317                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 318         }
 319
 320         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 321                 nr = array_index_nospec(nr, IA32_NR_syscalls);
 322                 /*
 323                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 324                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 325                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 326                  * of the args.
 327                  */
 328                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 329                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 330                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 331                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 332         }
 333
 334         syscall_return_slowpath(regs);
 335 }
 336
 337 /* Handles int $0x80 */
 338 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 339 {
 340         enter_from_user_mode();
 341         local_irq_enable();
 342         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 343 }
 344
 345 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 346 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 347 {
 348         /*
 349          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 350          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 351          */
 352
 353         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 354                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 355
 356         /*
 357          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 358          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 359          * Fix it up.
 360          */
 361         regs->ip = landing_pad;
 362
 363         enter_from_user_mode();
 364
 365         local_irq_enable();
 366
 367         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 368         if (
 369 #ifdef CONFIG_X86_64
 370                 /*
 371                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 372                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 373                  */
 374                 __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 375                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 376 #else
 377                 get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 378                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 379 #endif
 380                 ) {
 381
 382                 /* User code screwed up. */
 383                 local_irq_disable();
 384                 regs->ax = -EFAULT;
 385                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 386                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 387         }
 388
 389         /* Now this is just like a normal syscall. */
 390         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 391
 392 #ifdef CONFIG_X86_64
 393         /*
 394          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 395          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 396          * bother with SYSEXIT.
 397          *
 398          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 399          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 400          * never the case.
 401          */
 402         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 403                 regs->ip == landing_pad &&
 404                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 405 #else
 406         /*
 407          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 408          *
 409          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 410          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 411          * never the case.
 412          *
 413          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 414          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 415          */
 416         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 417                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 418                 regs->ip == landing_pad &&
 419                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 420 #endif
 421 }
 422 #endif