x86/entry/common.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * common.c - C code for kernel entry and exit
   4  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   5  *
   6  * Based on asm and ptrace code by many authors.  The code here originated
   7  * in ptrace.c and signal.c.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/sched/task_stack.h>
  13 #include <linux/entry-common.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/smp.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/nospec.h>
  20 #include <linux/syscalls.h>
  21 #include <linux/uaccess.h>
  22
  23 #ifdef CONFIG_XEN_PV
  24 #include <xen/xen-ops.h>
  25 #include <xen/events.h>
  26 #endif
  27
  28 #include <asm/apic.h>
  29 #include <asm/desc.h>
  30 #include <asm/traps.h>
  31 #include <asm/vdso.h>
  32 #include <asm/cpufeature.h>
  33 #include <asm/fpu/api.h>
  34 #include <asm/nospec-branch.h>
  35 #include <asm/io_bitmap.h>
  36 #include <asm/syscall.h>
  37 #include <asm/irq_stack.h>
  38
  39 #ifdef CONFIG_X86_64
  40
  41 static __always_inline bool do_syscall_x64(struct pt_regs *regs, int nr)
  42 {
  43         /*
  44          * Convert negative numbers to very high and thus out of range
  45          * numbers for comparisons.
  46          */
  47         unsigned int unr = nr;
  48
  49         if (likely(unr < NR_syscalls)) {
  50                 unr = array_index_nospec(unr, NR_syscalls);
  51                 regs->ax = x64_sys_call(regs, unr);
  52                 return true;
  53         }
  54         return false;
  55 }
  56
  57 static __always_inline bool do_syscall_x32(struct pt_regs *regs, int nr)
  58 {
  59         /*
  60          * Adjust the starting offset of the table, and convert numbers
  61          * < __X32_SYSCALL_BIT to very high and thus out of range
  62          * numbers for comparisons.
  63          */
  64         unsigned int xnr = nr - __X32_SYSCALL_BIT;
  65
  66         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_X32_ABI) && likely(xnr < X32_NR_syscalls)) {
  67                 xnr = array_index_nospec(xnr, X32_NR_syscalls);
  68                 regs->ax = x32_sys_call(regs, xnr);
  69                 return true;
  70         }
  71         return false;
  72 }
  73
  74 __visible noinstr void do_syscall_64(struct pt_regs *regs, int nr)
  75 {
  76         add_random_kstack_offset();
  77         nr = syscall_enter_from_user_mode(regs, nr);
  78
  79         instrumentation_begin();
  80
  81         if (!do_syscall_x64(regs, nr) && !do_syscall_x32(regs, nr) && nr != -1) {
  82                 /* Invalid system call, but still a system call. */
  83                 regs->ax = __x64_sys_ni_syscall(regs);
  84         }
  85
  86         instrumentation_end();
  87         syscall_exit_to_user_mode(regs);
  88 }
  89 #endif
  90
  91 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
  92 static __always_inline int syscall_32_enter(struct pt_regs *regs)
  93 {
  94         if (IS_ENABLED(CONFIG_IA32_EMULATION))
  95                 current_thread_info()->status |= TS_COMPAT;
  96
  97         return (int)regs->orig_ax;
  98 }
  99
 100 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 101 bool __ia32_enabled __ro_after_init = true;
 102 #endif
 103
 104 /*
 105  * Invoke a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.
 106  */
 107 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs, int nr)
 108 {
 109         /*
 110          * Convert negative numbers to very high and thus out of range
 111          * numbers for comparisons.
 112          */
 113         unsigned int unr = nr;
 114
 115         if (likely(unr < IA32_NR_syscalls)) {
 116                 unr = array_index_nospec(unr, IA32_NR_syscalls);
 117                 regs->ax = ia32_sys_call(regs, unr);
 118         } else if (nr != -1) {
 119                 regs->ax = __ia32_sys_ni_syscall(regs);
 120         }
 121 }
 122
 123 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 124 static __always_inline bool int80_is_external(void)
 125 {
 126         const unsigned int offs = (0x80 / 32) * 0x10;
 127         const u32 bit = BIT(0x80 % 32);
 128
 129         /* The local APIC on XENPV guests is fake */
 130         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_XENPV))
 131                 return false;
 132
 133         /*
 134          * If vector 0x80 is set in the APIC ISR then this is an external
 135          * interrupt. Either from broken hardware or injected by a VMM.
 136          *
 137          * Note: In guest mode this is only valid for secure guests where
 138          * the secure module fully controls the vAPIC exposed to the guest.
 139          */
 140         return apic_read(APIC_ISR + offs) & bit;
 141 }
 142
 143 /**
 144  * do_int80_emulation - 32-bit legacy syscall C entry from asm
 145  *
 146  * This entry point can be used by 32-bit and 64-bit programs to perform
 147  * 32-bit system calls.  Instances of INT $0x80 can be found inline in
 148  * various programs and libraries.  It is also used by the vDSO's
 149  * __kernel_vsyscall fallback for hardware that doesn't support a faster
 150  * entry method.  Restarted 32-bit system calls also fall back to INT
 151  * $0x80 regardless of what instruction was originally used to do the
 152  * system call.
 153  *
 154  * This is considered a slow path.  It is not used by most libc
 155  * implementations on modern hardware except during process startup.
 156  *
 157  * The arguments for the INT $0x80 based syscall are on stack in the
 158  * pt_regs structure:
 159  *   eax:                               system call number
 160  *   ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp:      arg1 - arg 6
 161  */
 162 __visible noinstr void do_int80_emulation(struct pt_regs *regs)
 163 {
 164         int nr;
 165
 166         /* Kernel does not use INT $0x80! */
 167         if (unlikely(!user_mode(regs))) {
 168                 irqentry_enter(regs);
 169                 instrumentation_begin();
 170                 panic("Unexpected external interrupt 0x80\n");
 171         }
 172
 173         /*
 174          * Establish kernel context for instrumentation, including for
 175          * int80_is_external() below which calls into the APIC driver.
 176          * Identical for soft and external interrupts.
 177          */
 178         enter_from_user_mode(regs);
 179
 180         instrumentation_begin();
 181         add_random_kstack_offset();
 182
 183         /* Validate that this is a soft interrupt to the extent possible */
 184         if (unlikely(int80_is_external()))
 185                 panic("Unexpected external interrupt 0x80\n");
 186
 187         /*
 188          * The low level idtentry code pushed -1 into regs::orig_ax
 189          * and regs::ax contains the syscall number.
 190          *
 191          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume
 192          * that the regs::orig_ax contains a 32-bit number on invoking
 193          * a 32-bit syscall.
 194          *
 195          * Establish the syscall convention by saving the 32bit truncated
 196          * syscall number in regs::orig_ax and by invalidating regs::ax.
 197          */
 198         regs->orig_ax = regs->ax & GENMASK(31, 0);
 199         regs->ax = -ENOSYS;
 200
 201         nr = syscall_32_enter(regs);
 202
 203         local_irq_enable();
 204         nr = syscall_enter_from_user_mode_work(regs, nr);
 205         do_syscall_32_irqs_on(regs, nr);
 206
 207         instrumentation_end();
 208         syscall_exit_to_user_mode(regs);
 209 }
 210 #else /* CONFIG_IA32_EMULATION */
 211
 212 /* Handles int $0x80 on a 32bit kernel */
 213 __visible noinstr void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 214 {
 215         int nr = syscall_32_enter(regs);
 216
 217         add_random_kstack_offset();
 218         /*
 219          * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than 2^31-1 into
 220          * orig_ax, the int return value truncates it. This matches
 221          * the semantics of syscall_get_nr().
 222          */
 223         nr = syscall_enter_from_user_mode(regs, nr);
 224         instrumentation_begin();
 225
 226         do_syscall_32_irqs_on(regs, nr);
 227
 228         instrumentation_end();
 229         syscall_exit_to_user_mode(regs);
 230 }
 231 #endif /* !CONFIG_IA32_EMULATION */
 232
 233 static noinstr bool __do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 234 {
 235         int nr = syscall_32_enter(regs);
 236         int res;
 237
 238         add_random_kstack_offset();
 239         /*
 240          * This cannot use syscall_enter_from_user_mode() as it has to
 241          * fetch EBP before invoking any of the syscall entry work
 242          * functions.
 243          */
 244         syscall_enter_from_user_mode_prepare(regs);
 245
 246         instrumentation_begin();
 247         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 248         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_64)) {
 249                 /*
 250                  * Micro-optimization: the pointer we're following is
 251                  * explicitly 32 bits, so it can't be out of range.
 252                  */
 253                 res = __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 254                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp);
 255         } else {
 256                 res = get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 257                        (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp);
 258         }
 259
 260         if (res) {
 261                 /* User code screwed up. */
 262                 regs->ax = -EFAULT;
 263
 264                 local_irq_disable();
 265                 instrumentation_end();
 266                 irqentry_exit_to_user_mode(regs);
 267                 return false;
 268         }
 269
 270         nr = syscall_enter_from_user_mode_work(regs, nr);
 271
 272         /* Now this is just like a normal syscall. */
 273         do_syscall_32_irqs_on(regs, nr);
 274
 275         instrumentation_end();
 276         syscall_exit_to_user_mode(regs);
 277         return true;
 278 }
 279
 280 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 281 __visible noinstr long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 282 {
 283         /*
 284          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 285          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 286          */
 287         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 288                                         vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 289
 290         /*
 291          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 292          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 293          * Fix it up.
 294          */
 295         regs->ip = landing_pad;
 296
 297         /* Invoke the syscall. If it failed, keep it simple: use IRET. */
 298         if (!__do_fast_syscall_32(regs))
 299                 return 0;
 300
 301 #ifdef CONFIG_X86_64
 302         /*
 303          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 304          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 305          * bother with SYSEXIT.
 306          *
 307          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 308          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 309          * never the case.
 310          */
 311         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 312                 regs->ip == landing_pad &&
 313                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 314 #else
 315         /*
 316          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 317          *
 318          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 319          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 320          * never the case.
 321          *
 322          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 323          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 324          */
 325         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 326                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 327                 regs->ip == landing_pad &&
 328                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 329 #endif
 330 }
 331
 332 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 333 __visible noinstr long do_SYSENTER_32(struct pt_regs *regs)
 334 {
 335         /* SYSENTER loses RSP, but the vDSO saved it in RBP. */
 336         regs->sp = regs->bp;
 337
 338         /* SYSENTER clobbers EFLAGS.IF.  Assume it was set in usermode. */
 339         regs->flags |= X86_EFLAGS_IF;
 340
 341         return do_fast_syscall_32(regs);
 342 }
 343 #endif
 344
 345 SYSCALL_DEFINE0(ni_syscall)
 346 {
 347         return -ENOSYS;
 348 }
 349
 350 #ifdef CONFIG_XEN_PV
 351 #ifndef CONFIG_PREEMPTION
 352 /*
 353  * Some hypercalls issued by the toolstack can take many 10s of
 354  * seconds. Allow tasks running hypercalls via the privcmd driver to
 355  * be voluntarily preempted even if full kernel preemption is
 356  * disabled.
 357  *
 358  * Such preemptible hypercalls are bracketed by
 359  * xen_preemptible_hcall_begin() and xen_preemptible_hcall_end()
 360  * calls.
 361  */
 362 DEFINE_PER_CPU(bool, xen_in_preemptible_hcall);
 363 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_in_preemptible_hcall);
 364
 365 /*
 366  * In case of scheduling the flag must be cleared and restored after
 367  * returning from schedule as the task might move to a different CPU.
 368  */
 369 static __always_inline bool get_and_clear_inhcall(void)
 370 {
 371         bool inhcall = __this_cpu_read(xen_in_preemptible_hcall);
 372
 373         __this_cpu_write(xen_in_preemptible_hcall, false);
 374         return inhcall;
 375 }
 376
 377 static __always_inline void restore_inhcall(bool inhcall)
 378 {
 379         __this_cpu_write(xen_in_preemptible_hcall, inhcall);
 380 }
 381 #else
 382 static __always_inline bool get_and_clear_inhcall(void) { return false; }
 383 static __always_inline void restore_inhcall(bool inhcall) { }
 384 #endif
 385
 386 static void __xen_pv_evtchn_do_upcall(struct pt_regs *regs)
 387 {
 388         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 389
 390         inc_irq_stat(irq_hv_callback_count);
 391
 392         xen_evtchn_do_upcall();
 393
 394         set_irq_regs(old_regs);
 395 }
 396
 397 __visible noinstr void xen_pv_evtchn_do_upcall(struct pt_regs *regs)
 398 {
 399         irqentry_state_t state = irqentry_enter(regs);
 400         bool inhcall;
 401
 402         instrumentation_begin();
 403         run_sysvec_on_irqstack_cond(__xen_pv_evtchn_do_upcall, regs);
 404
 405         inhcall = get_and_clear_inhcall();
 406         if (inhcall && !WARN_ON_ONCE(state.exit_rcu)) {
 407                 irqentry_exit_cond_resched();
 408                 instrumentation_end();
 409                 restore_inhcall(inhcall);
 410         } else {
 411                 instrumentation_end();
 412                 irqentry_exit(regs, state);
 413         }
 414 }
 415 #endif /* CONFIG_XEN_PV */