arch/x86/include/asm/mmu_context.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _ASM_X86_MMU_CONTEXT_H
   3 #define _ASM_X86_MMU_CONTEXT_H
   4
   5 #include <asm/desc.h>
   6 #include <linux/atomic.h>
   7 #include <linux/mm_types.h>
   8 #include <linux/pkeys.h>
   9
  10 #include <trace/events/tlb.h>
  11
  12 #include <asm/pgalloc.h>
  13 #include <asm/tlbflush.h>
  14 #include <asm/paravirt.h>
  15 #include <asm/mpx.h>
  16
  17 extern atomic64_t last_mm_ctx_id;
  18
  19 #ifndef CONFIG_PARAVIRT
  20 static inline void paravirt_activate_mm(struct mm_struct *prev,
  21                                         struct mm_struct *next)
  22 {
  23 }
  24 #endif  /* !CONFIG_PARAVIRT */
  25
  26 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
  27 extern struct static_key rdpmc_always_available;
  28
  29 static inline void load_mm_cr4(struct mm_struct *mm)
  30 {
  31         if (static_key_false(&rdpmc_always_available) ||
  32             atomic_read(&mm->context.perf_rdpmc_allowed))
  33                 cr4_set_bits(X86_CR4_PCE);
  34         else
  35                 cr4_clear_bits(X86_CR4_PCE);
  36 }
  37 #else
  38 static inline void load_mm_cr4(struct mm_struct *mm) {}
  39 #endif
  40
  41 #ifdef CONFIG_MODIFY_LDT_SYSCALL
  42 /*
  43  * ldt_structs can be allocated, used, and freed, but they are never
  44  * modified while live.
  45  */
  46 struct ldt_struct {
  47         /*
  48          * Xen requires page-aligned LDTs with special permissions.  This is
  49          * needed to prevent us from installing evil descriptors such as
  50          * call gates.  On native, we could merge the ldt_struct and LDT
  51          * allocations, but it's not worth trying to optimize.
  52          */
  53         struct desc_struct      *entries;
  54         unsigned int            nr_entries;
  55
  56         /*
  57          * If PTI is in use, then the entries array is not mapped while we're
  58          * in user mode.  The whole array will be aliased at the addressed
  59          * given by ldt_slot_va(slot).  We use two slots so that we can allocate
  60          * and map, and enable a new LDT without invalidating the mapping
  61          * of an older, still-in-use LDT.
  62          *
  63          * slot will be -1 if this LDT doesn't have an alias mapping.
  64          */
  65         int                     slot;
  66 };
  67
  68 /* This is a multiple of PAGE_SIZE. */
  69 #define LDT_SLOT_STRIDE (LDT_ENTRIES * LDT_ENTRY_SIZE)
  70
  71 static inline void *ldt_slot_va(int slot)
  72 {
  73 #ifdef CONFIG_X86_64
  74         return (void *)(LDT_BASE_ADDR + LDT_SLOT_STRIDE * slot);
  75 #else
  76         BUG();
  77         return (void *)fix_to_virt(FIX_HOLE);
  78 #endif
  79 }
  80
  81 /*
  82  * Used for LDT copy/destruction.
  83  */
  84 static inline void init_new_context_ldt(struct mm_struct *mm)
  85 {
  86         mm->context.ldt = NULL;
  87         init_rwsem(&mm->context.ldt_usr_sem);
  88 }
  89 int ldt_dup_context(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm);
  90 void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm);
  91 void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm);
  92 #else   /* CONFIG_MODIFY_LDT_SYSCALL */
  93 static inline void init_new_context_ldt(struct mm_struct *mm) { }
  94 static inline int ldt_dup_context(struct mm_struct *oldmm,
  95                                   struct mm_struct *mm)
  96 {
  97         return 0;
  98 }
  99 static inline void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm) { }
 100 static inline void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm) { }
 101 #endif
 102
 103 static inline void load_mm_ldt(struct mm_struct *mm)
 104 {
 105 #ifdef CONFIG_MODIFY_LDT_SYSCALL
 106         struct ldt_struct *ldt;
 107
 108         /* READ_ONCE synchronizes with smp_store_release */
 109         ldt = READ_ONCE(mm->context.ldt);
 110
 111         /*
 112          * Any change to mm->context.ldt is followed by an IPI to all
 113          * CPUs with the mm active.  The LDT will not be freed until
 114          * after the IPI is handled by all such CPUs.  This means that,
 115          * if the ldt_struct changes before we return, the values we see
 116          * will be safe, and the new values will be loaded before we run
 117          * any user code.
 118          *
 119          * NB: don't try to convert this to use RCU without extreme care.
 120          * We would still need IRQs off, because we don't want to change
 121          * the local LDT after an IPI loaded a newer value than the one
 122          * that we can see.
 123          */
 124
 125         if (unlikely(ldt)) {
 126                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI)) {
 127                         if (WARN_ON_ONCE((unsigned long)ldt->slot > 1)) {
 128                                 /*
 129                                  * Whoops -- either the new LDT isn't mapped
 130                                  * (if slot == -1) or is mapped into a bogus
 131                                  * slot (if slot > 1).
 132                                  */
 133                                 clear_LDT();
 134                                 return;
 135                         }
 136
 137                         /*
 138                          * If page table isolation is enabled, ldt->entries
 139                          * will not be mapped in the userspace pagetables.
 140                          * Tell the CPU to access the LDT through the alias
 141                          * at ldt_slot_va(ldt->slot).
 142                          */
 143                         set_ldt(ldt_slot_va(ldt->slot), ldt->nr_entries);
 144                 } else {
 145                         set_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
 146                 }
 147         } else {
 148                 clear_LDT();
 149         }
 150 #else
 151         clear_LDT();
 152 #endif
 153 }
 154
 155 static inline void switch_ldt(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
 156 {
 157 #ifdef CONFIG_MODIFY_LDT_SYSCALL
 158         /*
 159          * Load the LDT if either the old or new mm had an LDT.
 160          *
 161          * An mm will never go from having an LDT to not having an LDT.  Two
 162          * mms never share an LDT, so we don't gain anything by checking to
 163          * see whether the LDT changed.  There's also no guarantee that
 164          * prev->context.ldt actually matches LDTR, but, if LDTR is non-NULL,
 165          * then prev->context.ldt will also be non-NULL.
 166          *
 167          * If we really cared, we could optimize the case where prev == next
 168          * and we're exiting lazy mode.  Most of the time, if this happens,
 169          * we don't actually need to reload LDTR, but modify_ldt() is mostly
 170          * used by legacy code and emulators where we don't need this level of
 171          * performance.
 172          *
 173          * This uses | instead of || because it generates better code.
 174          */
 175         if (unlikely((unsigned long)prev->context.ldt |
 176                      (unsigned long)next->context.ldt))
 177                 load_mm_ldt(next);
 178 #endif
 179
 180         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(preemptible());
 181 }
 182
 183 void enter_lazy_tlb(struct mm_struct *mm, struct task_struct *tsk);
 184
 185 /*
 186  * Init a new mm.  Used on mm copies, like at fork()
 187  * and on mm's that are brand-new, like at execve().
 188  */
 189 static inline int init_new_context(struct task_struct *tsk,
 190                                    struct mm_struct *mm)
 191 {
 192         mutex_init(&mm->context.lock);
 193
 194         mm->context.ctx_id = atomic64_inc_return(&last_mm_ctx_id);
 195         atomic64_set(&mm->context.tlb_gen, 0);
 196
 197 #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MEMORY_PROTECTION_KEYS
 198         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_OSPKE)) {
 199                 /* pkey 0 is the default and allocated implicitly */
 200                 mm->context.pkey_allocation_map = 0x1;
 201                 /* -1 means unallocated or invalid */
 202                 mm->context.execute_only_pkey = -1;
 203         }
 204 #endif
 205         init_new_context_ldt(mm);
 206         return 0;
 207 }
 208 static inline void destroy_context(struct mm_struct *mm)
 209 {
 210         destroy_context_ldt(mm);
 211 }
 212
 213 extern void switch_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next,
 214                       struct task_struct *tsk);
 215
 216 extern void switch_mm_irqs_off(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next,
 217                                struct task_struct *tsk);
 218 #define switch_mm_irqs_off switch_mm_irqs_off
 219
 220 #define activate_mm(prev, next)                 \
 221 do {                                            \
 222         paravirt_activate_mm((prev), (next));   \
 223         switch_mm((prev), (next), NULL);        \
 224 } while (0);
 225
 226 #ifdef CONFIG_X86_32
 227 #define deactivate_mm(tsk, mm)                  \
 228 do {                                            \
 229         lazy_load_gs(0);                        \
 230 } while (0)
 231 #else
 232 #define deactivate_mm(tsk, mm)                  \
 233 do {                                            \
 234         load_gs_index(0);                       \
 235         loadsegment(fs, 0);                     \
 236 } while (0)
 237 #endif
 238
 239 static inline void arch_dup_pkeys(struct mm_struct *oldmm,
 240                                   struct mm_struct *mm)
 241 {
 242 #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MEMORY_PROTECTION_KEYS
 243         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_OSPKE))
 244                 return;
 245
 246         /* Duplicate the oldmm pkey state in mm: */
 247         mm->context.pkey_allocation_map = oldmm->context.pkey_allocation_map;
 248         mm->context.execute_only_pkey   = oldmm->context.execute_only_pkey;
 249 #endif
 250 }
 251
 252 static inline int arch_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
 253 {
 254         arch_dup_pkeys(oldmm, mm);
 255         paravirt_arch_dup_mmap(oldmm, mm);
 256         return ldt_dup_context(oldmm, mm);
 257 }
 258
 259 static inline void arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
 260 {
 261         paravirt_arch_exit_mmap(mm);
 262         ldt_arch_exit_mmap(mm);
 263 }
 264
 265 #ifdef CONFIG_X86_64
 266 static inline bool is_64bit_mm(struct mm_struct *mm)
 267 {
 268         return  !IS_ENABLED(CONFIG_IA32_EMULATION) ||
 269                 !(mm->context.ia32_compat == TIF_IA32);
 270 }
 271 #else
 272 static inline bool is_64bit_mm(struct mm_struct *mm)
 273 {
 274         return false;
 275 }
 276 #endif
 277
 278 static inline void arch_bprm_mm_init(struct mm_struct *mm,
 279                 struct vm_area_struct *vma)
 280 {
 281         mpx_mm_init(mm);
 282 }
 283
 284 static inline void arch_unmap(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 285                               unsigned long start, unsigned long end)
 286 {
 287         /*
 288          * mpx_notify_unmap() goes and reads a rarely-hot
 289          * cacheline in the mm_struct.  That can be expensive
 290          * enough to be seen in profiles.
 291          *
 292          * The mpx_notify_unmap() call and its contents have been
 293          * observed to affect munmap() performance on hardware
 294          * where MPX is not present.
 295          *
 296          * The unlikely() optimizes for the fast case: no MPX
 297          * in the CPU, or no MPX use in the process.  Even if
 298          * we get this wrong (in the unlikely event that MPX
 299          * is widely enabled on some system) the overhead of
 300          * MPX itself (reading bounds tables) is expected to
 301          * overwhelm the overhead of getting this unlikely()
 302          * consistently wrong.
 303          */
 304         if (unlikely(cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_MPX)))
 305                 mpx_notify_unmap(mm, vma, start, end);
 306 }
 307
 308 #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MEMORY_PROTECTION_KEYS
 309 static inline int vma_pkey(struct vm_area_struct *vma)
 310 {
 311         unsigned long vma_pkey_mask = VM_PKEY_BIT0 | VM_PKEY_BIT1 |
 312                                       VM_PKEY_BIT2 | VM_PKEY_BIT3;
 313
 314         return (vma->vm_flags & vma_pkey_mask) >> VM_PKEY_SHIFT;
 315 }
 316 #else
 317 static inline int vma_pkey(struct vm_area_struct *vma)
 318 {
 319         return 0;
 320 }
 321 #endif
 322
 323 /*
 324  * We only want to enforce protection keys on the current process
 325  * because we effectively have no access to PKRU for other
 326  * processes or any way to tell *which * PKRU in a threaded
 327  * process we could use.
 328  *
 329  * So do not enforce things if the VMA is not from the current
 330  * mm, or if we are in a kernel thread.
 331  */
 332 static inline bool vma_is_foreign(struct vm_area_struct *vma)
 333 {
 334         if (!current->mm)
 335                 return true;
 336         /*
 337          * Should PKRU be enforced on the access to this VMA?  If
 338          * the VMA is from another process, then PKRU has no
 339          * relevance and should not be enforced.
 340          */
 341         if (current->mm != vma->vm_mm)
 342                 return true;
 343
 344         return false;
 345 }
 346
 347 static inline bool arch_vma_access_permitted(struct vm_area_struct *vma,
 348                 bool write, bool execute, bool foreign)
 349 {
 350         /* pkeys never affect instruction fetches */
 351         if (execute)
 352                 return true;
 353         /* allow access if the VMA is not one from this process */
 354         if (foreign || vma_is_foreign(vma))
 355                 return true;
 356         return __pkru_allows_pkey(vma_pkey(vma), write);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * This can be used from process context to figure out what the value of
 361  * CR3 is without needing to do a (slow) __read_cr3().
 362  *
 363  * It's intended to be used for code like KVM that sneakily changes CR3
 364  * and needs to restore it.  It needs to be used very carefully.
 365  */
 366 static inline unsigned long __get_current_cr3_fast(void)
 367 {
 368         unsigned long cr3 = build_cr3(this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm)->pgd,
 369                 this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm_asid));
 370
 371         /* For now, be very restrictive about when this can be called. */
 372         VM_WARN_ON(in_nmi() || preemptible());
 373
 374         VM_BUG_ON(cr3 != __read_cr3());
 375         return cr3;
 376 }
 377
 378 #endif /* _ASM_X86_MMU_CONTEXT_H */