arch/x86/entry/entry_64_compat.S

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * Compatibility mode system call entry point for x86-64.
   4  *
   5  * Copyright 2000-2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   6  */
   7 #include "calling.h"
   8 #include <asm/asm-offsets.h>
   9 #include <asm/current.h>
  10 #include <asm/errno.h>
  11 #include <asm/ia32_unistd.h>
  12 #include <asm/thread_info.h>
  13 #include <asm/segment.h>
  14 #include <asm/irqflags.h>
  15 #include <asm/asm.h>
  16 #include <asm/smap.h>
  17 #include <linux/linkage.h>
  18 #include <linux/err.h>
  19
  20         .section .entry.text, "ax"
  21
  22 /*
  23  * 32-bit SYSENTER entry.
  24  *
  25  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
  26  * on 64-bit kernels running on Intel CPUs.
  27  *
  28  * The SYSENTER instruction, in principle, should *only* occur in the
  29  * vDSO.  In practice, a small number of Android devices were shipped
  30  * with a copy of Bionic that inlined a SYSENTER instruction.  This
  31  * never happened in any of Google's Bionic versions -- it only happened
  32  * in a narrow range of Intel-provided versions.
  33  *
  34  * SYSENTER loads SS, RSP, CS, and RIP from previously programmed MSRs.
  35  * IF and VM in RFLAGS are cleared (IOW: interrupts are off).
  36  * SYSENTER does not save anything on the stack,
  37  * and does not save old RIP (!!!), RSP, or RFLAGS.
  38  *
  39  * Arguments:
  40  * eax  system call number
  41  * ebx  arg1
  42  * ecx  arg2
  43  * edx  arg3
  44  * esi  arg4
  45  * edi  arg5
  46  * ebp  user stack
  47  * 0(%ebp) arg6
  48  */
  49 SYM_CODE_START(entry_SYSENTER_compat)
  50         UNWIND_HINT_EMPTY
  51         ENDBR
  52         /* Interrupts are off on entry. */
  53         swapgs
  54
  55         pushq   %rax
  56         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
  57         popq    %rax
  58
  59         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
  60
  61         /* Construct struct pt_regs on stack */
  62         pushq   $__USER32_DS            /* pt_regs->ss */
  63         pushq   $0                      /* pt_regs->sp = 0 (placeholder) */
  64
  65         /*
  66          * Push flags.  This is nasty.  First, interrupts are currently
  67          * off, but we need pt_regs->flags to have IF set.  Second, if TS
  68          * was set in usermode, it's still set, and we're singlestepping
  69          * through this code.  do_SYSENTER_32() will fix up IF.
  70          */
  71         pushfq                          /* pt_regs->flags (except IF = 0) */
  72         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
  73         pushq   $0                      /* pt_regs->ip = 0 (placeholder) */
  74 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSENTER_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
  75
  76         /*
  77          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume that
  78          * the saved RAX contains a 32-bit number when we're invoking a 32-bit
  79          * syscall.  Just in case the high bits are nonzero, zero-extend
  80          * the syscall number.  (This could almost certainly be deleted
  81          * with no ill effects.)
  82          */
  83         movl    %eax, %eax
  84
  85         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
  86         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
  87         UNWIND_HINT_REGS
  88
  89         cld
  90
  91         /*
  92          * SYSENTER doesn't filter flags, so we need to clear NT and AC
  93          * ourselves.  To save a few cycles, we can check whether
  94          * either was set instead of doing an unconditional popfq.
  95          * This needs to happen before enabling interrupts so that
  96          * we don't get preempted with NT set.
  97          *
  98          * If TF is set, we will single-step all the way to here -- do_debug
  99          * will ignore all the traps.  (Yes, this is slow, but so is
 100          * single-stepping in general.  This allows us to avoid having
 101          * a more complicated code to handle the case where a user program
 102          * forces us to single-step through the SYSENTER entry code.)
 103          *
 104          * NB.: .Lsysenter_fix_flags is a label with the code under it moved
 105          * out-of-line as an optimization: NT is unlikely to be set in the
 106          * majority of the cases and instead of polluting the I$ unnecessarily,
 107          * we're keeping that code behind a branch which will predict as
 108          * not-taken and therefore its instructions won't be fetched.
 109          */
 110         testl   $X86_EFLAGS_NT|X86_EFLAGS_AC|X86_EFLAGS_TF, EFLAGS(%rsp)
 111         jnz     .Lsysenter_fix_flags
 112 .Lsysenter_flags_fixed:
 113
 114         movq    %rsp, %rdi
 115         call    do_SYSENTER_32
 116         /* XEN PV guests always use IRET path */
 117         ALTERNATIVE "testl %eax, %eax; jz swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", \
 118                     "jmp swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", X86_FEATURE_XENPV
 119         jmp     sysret32_from_system_call
 120
 121 .Lsysenter_fix_flags:
 122         pushq   $X86_EFLAGS_FIXED
 123         popfq
 124         jmp     .Lsysenter_flags_fixed
 125 SYM_INNER_LABEL(__end_entry_SYSENTER_compat, SYM_L_GLOBAL)
 126         ANNOTATE_NOENDBR // is_sysenter_singlestep
 127 SYM_CODE_END(entry_SYSENTER_compat)
 128
 129 /*
 130  * 32-bit SYSCALL entry.
 131  *
 132  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
 133  * on 64-bit kernels running on AMD CPUs.
 134  *
 135  * The SYSCALL instruction, in principle, should *only* occur in the
 136  * vDSO.  In practice, it appears that this really is the case.
 137  * As evidence:
 138  *
 139  *  - The calling convention for SYSCALL has changed several times without
 140  *    anyone noticing.
 141  *
 142  *  - Prior to the in-kernel X86_BUG_SYSRET_SS_ATTRS fixup, anything
 143  *    user task that did SYSCALL without immediately reloading SS
 144  *    would randomly crash.
 145  *
 146  *  - Most programmers do not directly target AMD CPUs, and the 32-bit
 147  *    SYSCALL instruction does not exist on Intel CPUs.  Even on AMD
 148  *    CPUs, Linux disables the SYSCALL instruction on 32-bit kernels
 149  *    because the SYSCALL instruction in legacy/native 32-bit mode (as
 150  *    opposed to compat mode) is sufficiently poorly designed as to be
 151  *    essentially unusable.
 152  *
 153  * 32-bit SYSCALL saves RIP to RCX, clears RFLAGS.RF, then saves
 154  * RFLAGS to R11, then loads new SS, CS, and RIP from previously
 155  * programmed MSRs.  RFLAGS gets masked by a value from another MSR
 156  * (so CLD and CLAC are not needed).  SYSCALL does not save anything on
 157  * the stack and does not change RSP.
 158  *
 159  * Note: RFLAGS saving+masking-with-MSR happens only in Long mode
 160  * (in legacy 32-bit mode, IF, RF and VM bits are cleared and that's it).
 161  * Don't get confused: RFLAGS saving+masking depends on Long Mode Active bit
 162  * (EFER.LMA=1), NOT on bitness of userspace where SYSCALL executes
 163  * or target CS descriptor's L bit (SYSCALL does not read segment descriptors).
 164  *
 165  * Arguments:
 166  * eax  system call number
 167  * ecx  return address
 168  * ebx  arg1
 169  * ebp  arg2    (note: not saved in the stack frame, should not be touched)
 170  * edx  arg3
 171  * esi  arg4
 172  * edi  arg5
 173  * esp  user stack
 174  * 0(%esp) arg6
 175  */
 176 SYM_CODE_START(entry_SYSCALL_compat)
 177         UNWIND_HINT_EMPTY
 178         ENDBR
 179         /* Interrupts are off on entry. */
 180         swapgs
 181
 182         /* Stash user ESP */
 183         movl    %esp, %r8d
 184
 185         /* Use %rsp as scratch reg. User ESP is stashed in r8 */
 186         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
 187
 188         /* Switch to the kernel stack */
 189         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
 190
 191 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_compat_safe_stack, SYM_L_GLOBAL)
 192         ANNOTATE_NOENDBR
 193
 194         /* Construct struct pt_regs on stack */
 195         pushq   $__USER32_DS            /* pt_regs->ss */
 196         pushq   %r8                     /* pt_regs->sp */
 197         pushq   %r11                    /* pt_regs->flags */
 198         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
 199         pushq   %rcx                    /* pt_regs->ip */
 200 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
 201         movl    %eax, %eax              /* discard orig_ax high bits */
 202         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
 203         PUSH_AND_CLEAR_REGS rcx=%rbp rax=$-ENOSYS
 204         UNWIND_HINT_REGS
 205
 206         movq    %rsp, %rdi
 207         call    do_fast_syscall_32
 208         /* XEN PV guests always use IRET path */
 209         ALTERNATIVE "testl %eax, %eax; jz swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", \
 210                     "jmp swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", X86_FEATURE_XENPV
 211
 212         /* Opportunistic SYSRET */
 213 sysret32_from_system_call:
 214         /*
 215          * We are not going to return to userspace from the trampoline
 216          * stack. So let's erase the thread stack right now.
 217          */
 218         STACKLEAK_ERASE
 219
 220         movq    RBX(%rsp), %rbx         /* pt_regs->rbx */
 221         movq    RBP(%rsp), %rbp         /* pt_regs->rbp */
 222         movq    EFLAGS(%rsp), %r11      /* pt_regs->flags (in r11) */
 223         movq    RIP(%rsp), %rcx         /* pt_regs->ip (in rcx) */
 224         addq    $RAX, %rsp              /* Skip r8-r15 */
 225         popq    %rax                    /* pt_regs->rax */
 226         popq    %rdx                    /* Skip pt_regs->cx */
 227         popq    %rdx                    /* pt_regs->dx */
 228         popq    %rsi                    /* pt_regs->si */
 229         popq    %rdi                    /* pt_regs->di */
 230
 231         /*
 232          * USERGS_SYSRET32 does:
 233          *  GSBASE = user's GS base
 234          *  EIP = ECX
 235          *  RFLAGS = R11
 236          *  CS = __USER32_CS
 237          *  SS = __USER_DS
 238          *
 239          * ECX will not match pt_regs->cx, but we're returning to a vDSO
 240          * trampoline that will fix up RCX, so this is okay.
 241          *
 242          * R12-R15 are callee-saved, so they contain whatever was in them
 243          * when the system call started, which is already known to user
 244          * code.  We zero R8-R10 to avoid info leaks.
 245          */
 246         movq    RSP-ORIG_RAX(%rsp), %rsp
 247 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETL_compat_unsafe_stack, SYM_L_GLOBAL)
 248         ANNOTATE_NOENDBR
 249
 250         /*
 251          * The original userspace %rsp (RSP-ORIG_RAX(%rsp)) is stored
 252          * on the process stack which is not mapped to userspace and
 253          * not readable after we SWITCH_TO_USER_CR3.  Delay the CR3
 254          * switch until after after the last reference to the process
 255          * stack.
 256          *
 257          * %r8/%r9 are zeroed before the sysret, thus safe to clobber.
 258          */
 259         SWITCH_TO_USER_CR3_NOSTACK scratch_reg=%r8 scratch_reg2=%r9
 260
 261         xorl    %r8d, %r8d
 262         xorl    %r9d, %r9d
 263         xorl    %r10d, %r10d
 264         swapgs
 265         sysretl
 266 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETL_compat_end, SYM_L_GLOBAL)
 267         ANNOTATE_NOENDBR
 268         int3
 269 SYM_CODE_END(entry_SYSCALL_compat)
 270
 271 /*
 272  * 32-bit legacy system call entry.
 273  *
 274  * 32-bit x86 Linux system calls traditionally used the INT $0x80
 275  * instruction.  INT $0x80 lands here.
 276  *
 277  * This entry point can be used by 32-bit and 64-bit programs to perform
 278  * 32-bit system calls.  Instances of INT $0x80 can be found inline in
 279  * various programs and libraries.  It is also used by the vDSO's
 280  * __kernel_vsyscall fallback for hardware that doesn't support a faster
 281  * entry method.  Restarted 32-bit system calls also fall back to INT
 282  * $0x80 regardless of what instruction was originally used to do the
 283  * system call.
 284  *
 285  * This is considered a slow path.  It is not used by most libc
 286  * implementations on modern hardware except during process startup.
 287  *
 288  * Arguments:
 289  * eax  system call number
 290  * ebx  arg1
 291  * ecx  arg2
 292  * edx  arg3
 293  * esi  arg4
 294  * edi  arg5
 295  * ebp  arg6
 296  */
 297 SYM_CODE_START(entry_INT80_compat)
 298         UNWIND_HINT_EMPTY
 299         ENDBR
 300         /*
 301          * Interrupts are off on entry.
 302          */
 303         ASM_CLAC                        /* Do this early to minimize exposure */
 304         SWAPGS
 305
 306         /*
 307          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume that
 308          * the saved RAX contains a 32-bit number when we're invoking a 32-bit
 309          * syscall.  Just in case the high bits are nonzero, zero-extend
 310          * the syscall number.  (This could almost certainly be deleted
 311          * with no ill effects.)
 312          */
 313         movl    %eax, %eax
 314
 315         /* switch to thread stack expects orig_ax and rdi to be pushed */
 316         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
 317
 318         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
 319         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
 320
 321         /* In the Xen PV case we already run on the thread stack. */
 322         ALTERNATIVE "", "jmp .Lint80_keep_stack", X86_FEATURE_XENPV
 323
 324         movq    %rsp, %rax
 325         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
 326
 327         pushq   5*8(%rax)               /* regs->ss */
 328         pushq   4*8(%rax)               /* regs->rsp */
 329         pushq   3*8(%rax)               /* regs->eflags */
 330         pushq   2*8(%rax)               /* regs->cs */
 331         pushq   1*8(%rax)               /* regs->ip */
 332         pushq   0*8(%rax)               /* regs->orig_ax */
 333 .Lint80_keep_stack:
 334
 335         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
 336         UNWIND_HINT_REGS
 337
 338         cld
 339
 340         movq    %rsp, %rdi
 341         call    do_int80_syscall_32
 342         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
 343 SYM_CODE_END(entry_INT80_compat)