arch/x86/kernel/ldt.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (C) 1992 Krishna Balasubramanian and Linus Torvalds
   4  * Copyright (C) 1999 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
   5  * Copyright (C) 2002 Andi Kleen
   6  *
   7  * This handles calls from both 32bit and 64bit mode.
   8  *
   9  * Lock order:
  10  *      contex.ldt_usr_sem
  11  *        mmap_sem
  12  *          context.lock
  13  */
  14
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/gfp.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/syscalls.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/uaccess.h>
  25
  26 #include <asm/ldt.h>
  27 #include <asm/tlb.h>
  28 #include <asm/desc.h>
  29 #include <asm/mmu_context.h>
  30 #include <asm/syscalls.h>
  31
  32 static void refresh_ldt_segments(void)
  33 {
  34 #ifdef CONFIG_X86_64
  35         unsigned short sel;
  36
  37         /*
  38          * Make sure that the cached DS and ES descriptors match the updated
  39          * LDT.
  40          */
  41         savesegment(ds, sel);
  42         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
  43                 loadsegment(ds, sel);
  44
  45         savesegment(es, sel);
  46         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
  47                 loadsegment(es, sel);
  48 #endif
  49 }
  50
  51 /* context.lock is held by the task which issued the smp function call */
  52 static void flush_ldt(void *__mm)
  53 {
  54         struct mm_struct *mm = __mm;
  55
  56         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) != mm)
  57                 return;
  58
  59         load_mm_ldt(mm);
  60
  61         refresh_ldt_segments();
  62 }
  63
  64 /* The caller must call finalize_ldt_struct on the result. LDT starts zeroed. */
  65 static struct ldt_struct *alloc_ldt_struct(unsigned int num_entries)
  66 {
  67         struct ldt_struct *new_ldt;
  68         unsigned int alloc_size;
  69
  70         if (num_entries > LDT_ENTRIES)
  71                 return NULL;
  72
  73         new_ldt = kmalloc(sizeof(struct ldt_struct), GFP_KERNEL);
  74         if (!new_ldt)
  75                 return NULL;
  76
  77         BUILD_BUG_ON(LDT_ENTRY_SIZE != sizeof(struct desc_struct));
  78         alloc_size = num_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
  79
  80         /*
  81          * Xen is very picky: it requires a page-aligned LDT that has no
  82          * trailing nonzero bytes in any page that contains LDT descriptors.
  83          * Keep it simple: zero the whole allocation and never allocate less
  84          * than PAGE_SIZE.
  85          */
  86         if (alloc_size > PAGE_SIZE)
  87                 new_ldt->entries = vzalloc(alloc_size);
  88         else
  89                 new_ldt->entries = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
  90
  91         if (!new_ldt->entries) {
  92                 kfree(new_ldt);
  93                 return NULL;
  94         }
  95
  96         /* The new LDT isn't aliased for PTI yet. */
  97         new_ldt->slot = -1;
  98
  99         new_ldt->nr_entries = num_entries;
 100         return new_ldt;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * If PTI is enabled, this maps the LDT into the kernelmode and
 105  * usermode tables for the given mm.
 106  */
 107 static int
 108 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
 109 {
 110 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
 111         bool is_vmalloc, had_top_level_entry;
 112         unsigned long va;
 113         spinlock_t *ptl;
 114         int i, nr_pages;
 115         pgd_t *pgd;
 116
 117         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 118                 return 0;
 119
 120         /*
 121          * Any given ldt_struct should have map_ldt_struct() called at most
 122          * once.
 123          */
 124         WARN_ON(ldt->slot != -1);
 125
 126         /*
 127          * Did we already have the top level entry allocated?  We can't
 128          * use pgd_none() for this because it doens't do anything on
 129          * 4-level page table kernels.
 130          */
 131         pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 132         had_top_level_entry = (pgd->pgd != 0);
 133
 134         is_vmalloc = is_vmalloc_addr(ldt->entries);
 135
 136         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
 137
 138         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 139                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
 140                 const void *src = (char *)ldt->entries + offset;
 141                 unsigned long pfn;
 142                 pte_t pte, *ptep;
 143
 144                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(slot) + offset;
 145                 pfn = is_vmalloc ? vmalloc_to_pfn(src) :
 146                         page_to_pfn(virt_to_page(src));
 147                 /*
 148                  * Treat the PTI LDT range as a *userspace* range.
 149                  * get_locked_pte() will allocate all needed pagetables
 150                  * and account for them in this mm.
 151                  */
 152                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
 153                 if (!ptep)
 154                         return -ENOMEM;
 155                 /*
 156                  * Map it RO so the easy to find address is not a primary
 157                  * target via some kernel interface which misses a
 158                  * permission check.
 159                  */
 160                 pte = pfn_pte(pfn, __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO & ~_PAGE_GLOBAL));
 161                 set_pte_at(mm, va, ptep, pte);
 162                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 163         }
 164
 165         if (mm->context.ldt) {
 166                 /*
 167                  * We already had an LDT.  The top-level entry should already
 168                  * have been allocated and synchronized with the usermode
 169                  * tables.
 170                  */
 171                 WARN_ON(!had_top_level_entry);
 172                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 173                         WARN_ON(!kernel_to_user_pgdp(pgd)->pgd);
 174         } else {
 175                 /*
 176                  * This is the first time we're mapping an LDT for this process.
 177                  * Sync the pgd to the usermode tables.
 178                  */
 179                 WARN_ON(had_top_level_entry);
 180                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI)) {
 181                         WARN_ON(kernel_to_user_pgdp(pgd)->pgd);
 182                         set_pgd(kernel_to_user_pgdp(pgd), *pgd);
 183                 }
 184         }
 185
 186         ldt->slot = slot;
 187 #endif
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 static void unmap_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
 192 {
 193 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
 194         unsigned long va;
 195         int i, nr_pages;
 196
 197         if (!ldt)
 198                 return;
 199
 200         /* LDT map/unmap is only required for PTI */
 201         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 202                 return;
 203
 204         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
 205
 206         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 207                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
 208                 spinlock_t *ptl;
 209                 pte_t *ptep;
 210
 211                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot) + offset;
 212                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
 213                 pte_clear(mm, va, ptep);
 214                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 215         }
 216
 217         va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot);
 218         flush_tlb_mm_range(mm, va, va + nr_pages * PAGE_SIZE, 0);
 219 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
 220 }
 221
 222 static void free_ldt_pgtables(struct mm_struct *mm)
 223 {
 224 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
 225         struct mmu_gather tlb;
 226         unsigned long start = LDT_BASE_ADDR;
 227         unsigned long end = start + (1UL << PGDIR_SHIFT);
 228
 229         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 230                 return;
 231
 232         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
 233         free_pgd_range(&tlb, start, end, start, end);
 234         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
 235 #endif
 236 }
 237
 238 /* After calling this, the LDT is immutable. */
 239 static void finalize_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
 240 {
 241         paravirt_alloc_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
 242 }
 243
 244 static void install_ldt(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
 245 {
 246         mutex_lock(&mm->context.lock);
 247
 248         /* Synchronizes with READ_ONCE in load_mm_ldt. */
 249         smp_store_release(&mm->context.ldt, ldt);
 250
 251         /* Activate the LDT for all CPUs using currents mm. */
 252         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), flush_ldt, mm, true);
 253
 254         mutex_unlock(&mm->context.lock);
 255 }
 256
 257 static void free_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
 258 {
 259         if (likely(!ldt))
 260                 return;
 261
 262         paravirt_free_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
 263         if (ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE > PAGE_SIZE)
 264                 vfree_atomic(ldt->entries);
 265         else
 266                 free_page((unsigned long)ldt->entries);
 267         kfree(ldt);
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Called on fork from arch_dup_mmap(). Just copy the current LDT state,
 272  * the new task is not running, so nothing can be installed.
 273  */
 274 int ldt_dup_context(struct mm_struct *old_mm, struct mm_struct *mm)
 275 {
 276         struct ldt_struct *new_ldt;
 277         int retval = 0;
 278
 279         if (!old_mm)
 280                 return 0;
 281
 282         mutex_lock(&old_mm->context.lock);
 283         if (!old_mm->context.ldt)
 284                 goto out_unlock;
 285
 286         new_ldt = alloc_ldt_struct(old_mm->context.ldt->nr_entries);
 287         if (!new_ldt) {
 288                 retval = -ENOMEM;
 289                 goto out_unlock;
 290         }
 291
 292         memcpy(new_ldt->entries, old_mm->context.ldt->entries,
 293                new_ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
 294         finalize_ldt_struct(new_ldt);
 295
 296         retval = map_ldt_struct(mm, new_ldt, 0);
 297         if (retval) {
 298                 free_ldt_pgtables(mm);
 299                 free_ldt_struct(new_ldt);
 300                 goto out_unlock;
 301         }
 302         mm->context.ldt = new_ldt;
 303
 304 out_unlock:
 305         mutex_unlock(&old_mm->context.lock);
 306         return retval;
 307 }
 308
 309 /*
 310  * No need to lock the MM as we are the last user
 311  *
 312  * 64bit: Don't touch the LDT register - we're already in the next thread.
 313  */
 314 void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm)
 315 {
 316         free_ldt_struct(mm->context.ldt);
 317         mm->context.ldt = NULL;
 318 }
 319
 320 void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
 321 {
 322         free_ldt_pgtables(mm);
 323 }
 324
 325 static int read_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
 326 {
 327         struct mm_struct *mm = current->mm;
 328         unsigned long entries_size;
 329         int retval;
 330
 331         down_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
 332
 333         if (!mm->context.ldt) {
 334                 retval = 0;
 335                 goto out_unlock;
 336         }
 337
 338         if (bytecount > LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES)
 339                 bytecount = LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES;
 340
 341         entries_size = mm->context.ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
 342         if (entries_size > bytecount)
 343                 entries_size = bytecount;
 344
 345         if (copy_to_user(ptr, mm->context.ldt->entries, entries_size)) {
 346                 retval = -EFAULT;
 347                 goto out_unlock;
 348         }
 349
 350         if (entries_size != bytecount) {
 351                 /* Zero-fill the rest and pretend we read bytecount bytes. */
 352                 if (clear_user(ptr + entries_size, bytecount - entries_size)) {
 353                         retval = -EFAULT;
 354                         goto out_unlock;
 355                 }
 356         }
 357         retval = bytecount;
 358
 359 out_unlock:
 360         up_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
 361         return retval;
 362 }
 363
 364 static int read_default_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
 365 {
 366         /* CHECKME: Can we use _one_ random number ? */
 367 #ifdef CONFIG_X86_32
 368         unsigned long size = 5 * sizeof(struct desc_struct);
 369 #else
 370         unsigned long size = 128;
 371 #endif
 372         if (bytecount > size)
 373                 bytecount = size;
 374         if (clear_user(ptr, bytecount))
 375                 return -EFAULT;
 376         return bytecount;
 377 }
 378
 379 static int write_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount, int oldmode)
 380 {
 381         struct mm_struct *mm = current->mm;
 382         struct ldt_struct *new_ldt, *old_ldt;
 383         unsigned int old_nr_entries, new_nr_entries;
 384         struct user_desc ldt_info;
 385         struct desc_struct ldt;
 386         int error;
 387
 388         error = -EINVAL;
 389         if (bytecount != sizeof(ldt_info))
 390                 goto out;
 391         error = -EFAULT;
 392         if (copy_from_user(&ldt_info, ptr, sizeof(ldt_info)))
 393                 goto out;
 394
 395         error = -EINVAL;
 396         if (ldt_info.entry_number >= LDT_ENTRIES)
 397                 goto out;
 398         if (ldt_info.contents == 3) {
 399                 if (oldmode)
 400                         goto out;
 401                 if (ldt_info.seg_not_present == 0)
 402                         goto out;
 403         }
 404
 405         if ((oldmode && !ldt_info.base_addr && !ldt_info.limit) ||
 406             LDT_empty(&ldt_info)) {
 407                 /* The user wants to clear the entry. */
 408                 memset(&ldt, 0, sizeof(ldt));
 409         } else {
 410                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_16BIT) && !ldt_info.seg_32bit) {
 411                         error = -EINVAL;
 412                         goto out;
 413                 }
 414
 415                 fill_ldt(&ldt, &ldt_info);
 416                 if (oldmode)
 417                         ldt.avl = 0;
 418         }
 419
 420         if (down_write_killable(&mm->context.ldt_usr_sem))
 421                 return -EINTR;
 422
 423         old_ldt       = mm->context.ldt;
 424         old_nr_entries = old_ldt ? old_ldt->nr_entries : 0;
 425         new_nr_entries = max(ldt_info.entry_number + 1, old_nr_entries);
 426
 427         error = -ENOMEM;
 428         new_ldt = alloc_ldt_struct(new_nr_entries);
 429         if (!new_ldt)
 430                 goto out_unlock;
 431
 432         if (old_ldt)
 433                 memcpy(new_ldt->entries, old_ldt->entries, old_nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
 434
 435         new_ldt->entries[ldt_info.entry_number] = ldt;
 436         finalize_ldt_struct(new_ldt);
 437
 438         /*
 439          * If we are using PTI, map the new LDT into the userspace pagetables.
 440          * If there is already an LDT, use the other slot so that other CPUs
 441          * will continue to use the old LDT until install_ldt() switches
 442          * them over to the new LDT.
 443          */
 444         error = map_ldt_struct(mm, new_ldt, old_ldt ? !old_ldt->slot : 0);
 445         if (error) {
 446                 /*
 447                  * This only can fail for the first LDT setup. If an LDT is
 448                  * already installed then the PTE page is already
 449                  * populated. Mop up a half populated page table.
 450                  */
 451                 if (!WARN_ON_ONCE(old_ldt))
 452                         free_ldt_pgtables(mm);
 453                 free_ldt_struct(new_ldt);
 454                 goto out_unlock;
 455         }
 456
 457         install_ldt(mm, new_ldt);
 458         unmap_ldt_struct(mm, old_ldt);
 459         free_ldt_struct(old_ldt);
 460         error = 0;
 461
 462 out_unlock:
 463         up_write(&mm->context.ldt_usr_sem);
 464 out:
 465         return error;
 466 }
 467
 468 SYSCALL_DEFINE3(modify_ldt, int , func , void __user * , ptr ,
 469                 unsigned long , bytecount)
 470 {
 471         int ret = -ENOSYS;
 472
 473         switch (func) {
 474         case 0:
 475                 ret = read_ldt(ptr, bytecount);
 476                 break;
 477         case 1:
 478                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 1);
 479                 break;
 480         case 2:
 481                 ret = read_default_ldt(ptr, bytecount);
 482                 break;
 483         case 0x11:
 484                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 0);
 485                 break;
 486         }
 487         /*
 488          * The SYSCALL_DEFINE() macros give us an 'unsigned long'
 489          * return type, but tht ABI for sys_modify_ldt() expects
 490          * 'int'.  This cast gives us an int-sized value in %rax
 491          * for the return code.  The 'unsigned' is necessary so
 492          * the compiler does not try to sign-extend the negative
 493          * return codes into the high half of the register when
 494          * taking the value from int->long.
 495          */
 496         return (unsigned int)ret;
 497 }