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, NONE } vsyscall_mode =
  46 #ifdef CONFIG_LEGACY_VSYSCALL_NONE
  47         NONE;
  48 #else
  49         EMULATE;
  50 #endif
  51
  52 static int __init vsyscall_setup(char *str)
  53 {
  54         if (str) {
  55                 if (!strcmp("emulate", str))
  56                         vsyscall_mode = EMULATE;
  57                 else if (!strcmp("none", str))
  58                         vsyscall_mode = NONE;
  59                 else
  60                         return -EINVAL;
  61
  62                 return 0;
  63         }
  64
  65         return -EINVAL;
  66 }
  67 early_param("vsyscall", vsyscall_setup);
  68
  69 static void warn_bad_vsyscall(const char *level, struct pt_regs *regs,
  70                               const char *message)
  71 {
  72         if (!show_unhandled_signals)
  73                 return;
  74
  75         printk_ratelimited("%s%s[%d] %s ip:%lx cs:%lx sp:%lx ax:%lx si:%lx di:%lx\n",
  76                            level, current->comm, task_pid_nr(current),
  77                            message, regs->ip, regs->cs,
  78                            regs->sp, regs->ax, regs->si, regs->di);
  79 }
  80
  81 static int addr_to_vsyscall_nr(unsigned long addr)
  82 {
  83         int nr;
  84
  85         if ((addr & ~0xC00UL) != VSYSCALL_ADDR)
  86                 return -EINVAL;
  87
  88         nr = (addr & 0xC00UL) >> 10;
  89         if (nr >= 3)
  90                 return -EINVAL;
  91
  92         return nr;
  93 }
  94
  95 static bool write_ok_or_segv(unsigned long ptr, size_t size)
  96 {
  97         /*
  98          * XXX: if access_ok, get_user, and put_user handled
  99          * sig_on_uaccess_err, this could go away.
 100          */
 101
 102         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)ptr, size)) {
 103                 siginfo_t info;
 104                 struct thread_struct *thread = &current->thread;
 105
 106                 thread->error_code      = 6;  /* user fault, no page, write */
 107                 thread->cr2             = ptr;
 108                 thread->trap_nr         = X86_TRAP_PF;
 109
 110                 clear_siginfo(&info);
 111                 info.si_signo           = SIGSEGV;
 112                 info.si_errno           = 0;
 113                 info.si_code            = SEGV_MAPERR;
 114                 info.si_addr            = (void __user *)ptr;
 115
 116                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, current);
 117                 return false;
 118         } else {
 119                 return true;
 120         }
 121 }
 122
 123 bool emulate_vsyscall(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 124 {
 125         struct task_struct *tsk;
 126         unsigned long caller;
 127         int vsyscall_nr, syscall_nr, tmp;
 128         int prev_sig_on_uaccess_err;
 129         long ret;
 130         unsigned long orig_dx;
 131
 132         /*
 133          * No point in checking CS -- the only way to get here is a user mode
 134          * trap to a high address, which means that we're in 64-bit user code.
 135          */
 136
 137         WARN_ON_ONCE(address != regs->ip);
 138
 139         if (vsyscall_mode == NONE) {
 140                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 141                                   "vsyscall attempted with vsyscall=none");
 142                 return false;
 143         }
 144
 145         vsyscall_nr = addr_to_vsyscall_nr(address);
 146
 147         trace_emulate_vsyscall(vsyscall_nr);
 148
 149         if (vsyscall_nr < 0) {
 150                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 151                                   "misaligned vsyscall (exploit attempt or buggy program) -- look up the vsyscall kernel parameter if you need a workaround");
 152                 goto sigsegv;
 153         }
 154
 155         if (get_user(caller, (unsigned long __user *)regs->sp) != 0) {
 156                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 157                                   "vsyscall with bad stack (exploit attempt?)");
 158                 goto sigsegv;
 159         }
 160
 161         tsk = current;
 162
 163         /*
 164          * Check for access_ok violations and find the syscall nr.
 165          *
 166          * NULL is a valid user pointer (in the access_ok sense) on 32-bit and
 167          * 64-bit, so we don't need to special-case it here.  For all the
 168          * vsyscalls, NULL means "don't write anything" not "write it at
 169          * address 0".
 170          */
 171         switch (vsyscall_nr) {
 172         case 0:
 173                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(struct timeval)) ||
 174                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(struct timezone))) {
 175                         ret = -EFAULT;
 176                         goto check_fault;
 177                 }
 178
 179                 syscall_nr = __NR_gettimeofday;
 180                 break;
 181
 182         case 1:
 183                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(time_t))) {
 184                         ret = -EFAULT;
 185                         goto check_fault;
 186                 }
 187
 188                 syscall_nr = __NR_time;
 189                 break;
 190
 191         case 2:
 192                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(unsigned)) ||
 193                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(unsigned))) {
 194                         ret = -EFAULT;
 195                         goto check_fault;
 196                 }
 197
 198                 syscall_nr = __NR_getcpu;
 199                 break;
 200         }
 201
 202         /*
 203          * Handle seccomp.  regs->ip must be the original value.
 204          * See seccomp_send_sigsys and Documentation/userspace-api/seccomp_filter.rst.
 205          *
 206          * We could optimize the seccomp disabled case, but performance
 207          * here doesn't matter.
 208          */
 209         regs->orig_ax = syscall_nr;
 210         regs->ax = -ENOSYS;
 211         tmp = secure_computing(NULL);
 212         if ((!tmp && regs->orig_ax != syscall_nr) || regs->ip != address) {
 213                 warn_bad_vsyscall(KERN_DEBUG, regs,
 214                                   "seccomp tried to change syscall nr or ip");
 215                 do_exit(SIGSYS);
 216         }
 217         regs->orig_ax = -1;
 218         if (tmp)
 219                 goto do_ret;  /* skip requested */
 220
 221         /*
 222          * With a real vsyscall, page faults cause SIGSEGV.  We want to
 223          * preserve that behavior to make writing exploits harder.
 224          */
 225         prev_sig_on_uaccess_err = current->thread.sig_on_uaccess_err;
 226         current->thread.sig_on_uaccess_err = 1;
 227
 228         ret = -EFAULT;
 229         switch (vsyscall_nr) {
 230         case 0:
 231                 /* this decodes regs->di and regs->si on its own */
 232                 ret = __x64_sys_gettimeofday(regs);
 233                 break;
 234
 235         case 1:
 236                 /* this decodes regs->di on its own */
 237                 ret = __x64_sys_time(regs);
 238                 break;
 239
 240         case 2:
 241                 /* while we could clobber regs->dx, we didn't in the past... */
 242                 orig_dx = regs->dx;
 243                 regs->dx = 0;
 244                 /* this decodes regs->di, regs->si and regs->dx on its own */
 245                 ret = __x64_sys_getcpu(regs);
 246                 regs->dx = orig_dx;
 247                 break;
 248         }
 249
 250         current->thread.sig_on_uaccess_err = prev_sig_on_uaccess_err;
 251
 252 check_fault:
 253         if (ret == -EFAULT) {
 254                 /* Bad news -- userspace fed a bad pointer to a vsyscall. */
 255                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 256                                   "vsyscall fault (exploit attempt?)");
 257
 258                 /*
 259                  * If we failed to generate a signal for any reason,
 260                  * generate one here.  (This should be impossible.)
 261                  */
 262                 if (WARN_ON_ONCE(!sigismember(&tsk->pending.signal, SIGBUS) &&
 263                                  !sigismember(&tsk->pending.signal, SIGSEGV)))
 264                         goto sigsegv;
 265
 266                 return true;  /* Don't emulate the ret. */
 267         }
 268
 269         regs->ax = ret;
 270
 271 do_ret:
 272         /* Emulate a ret instruction. */
 273         regs->ip = caller;
 274         regs->sp += 8;
 275         return true;
 276
 277 sigsegv:
 278         force_sig(SIGSEGV, current);
 279         return true;
 280 }
 281
 282 /*
 283  * A pseudo VMA to allow ptrace access for the vsyscall page.  This only
 284  * covers the 64bit vsyscall page now. 32bit has a real VMA now and does
 285  * not need special handling anymore:
 286  */
 287 static const char *gate_vma_name(struct vm_area_struct *vma)
 288 {
 289         return "[vsyscall]";
 290 }
 291 static const struct vm_operations_struct gate_vma_ops = {
 292         .name = gate_vma_name,
 293 };
 294 static struct vm_area_struct gate_vma = {
 295         .vm_start       = VSYSCALL_ADDR,
 296         .vm_end         = VSYSCALL_ADDR + PAGE_SIZE,
 297         .vm_page_prot   = PAGE_READONLY_EXEC,
 298         .vm_flags       = VM_READ | VM_EXEC,
 299         .vm_ops         = &gate_vma_ops,
 300 };
 301
 302 struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
 303 {
 304 #ifdef CONFIG_COMPAT
 305         if (!mm || mm->context.ia32_compat)
 306                 return NULL;
 307 #endif
 308         if (vsyscall_mode == NONE)
 309                 return NULL;
 310         return &gate_vma;
 311 }
 312
 313 int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 314 {
 315         struct vm_area_struct *vma = get_gate_vma(mm);
 316
 317         if (!vma)
 318                 return 0;
 319
 320         return (addr >= vma->vm_start) && (addr < vma->vm_end);
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Use this when you have no reliable mm, typically from interrupt
 325  * context. It is less reliable than using a task's mm and may give
 326  * false positives.
 327  */
 328 int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr)
 329 {
 330         return vsyscall_mode != NONE && (addr & PAGE_MASK) == VSYSCALL_ADDR;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * The VSYSCALL page is the only user-accessible page in the kernel address
 335  * range.  Normally, the kernel page tables can have _PAGE_USER clear, but
 336  * the tables covering VSYSCALL_ADDR need _PAGE_USER set if vsyscalls
 337  * are enabled.
 338  *
 339  * Some day we may create a "minimal" vsyscall mode in which we emulate
 340  * vsyscalls but leave the page not present.  If so, we skip calling
 341  * this.
 342  */
 343 void __init set_vsyscall_pgtable_user_bits(pgd_t *root)
 344 {
 345         pgd_t *pgd;
 346         p4d_t *p4d;
 347         pud_t *pud;
 348         pmd_t *pmd;
 349
 350         pgd = pgd_offset_pgd(root, VSYSCALL_ADDR);
 351         set_pgd(pgd, __pgd(pgd_val(*pgd) | _PAGE_USER));
 352         p4d = p4d_offset(pgd, VSYSCALL_ADDR);
 353 #if CONFIG_PGTABLE_LEVELS >= 5
 354         set_p4d(p4d, __p4d(p4d_val(*p4d) | _PAGE_USER));
 355 #endif
 356         pud = pud_offset(p4d, VSYSCALL_ADDR);
 357         set_pud(pud, __pud(pud_val(*pud) | _PAGE_USER));
 358         pmd = pmd_offset(pud, VSYSCALL_ADDR);
 359         set_pmd(pmd, __pmd(pmd_val(*pmd) | _PAGE_USER));
 360 }
 361
 362 void __init map_vsyscall(void)
 363 {
 364         extern char __vsyscall_page;
 365         unsigned long physaddr_vsyscall = __pa_symbol(&__vsyscall_page);
 366
 367         if (vsyscall_mode != NONE) {
 368                 __set_fixmap(VSYSCALL_PAGE, physaddr_vsyscall,
 369                              PAGE_KERNEL_VVAR);
 370                 set_vsyscall_pgtable_user_bits(swapper_pg_dir);
 371         }
 372
 373         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VSYSCALL_PAGE) !=
 374                      (unsigned long)VSYSCALL_ADDR);
 375 }