arch/x86/entry/vsyscall/vsyscall_64.c

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