GNU Linux-libre 4.14.266-gnu1
[releases.git] / 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 }