arch/x86/entry/common.c

   1 /*
   2  * common.c - C code for kernel entry and exit
   3  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   4  * GPL v2
   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/mm.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/tracehook.h>
  18 #include <linux/audit.h>
  19 #include <linux/seccomp.h>
  20 #include <linux/signal.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/context_tracking.h>
  23 #include <linux/user-return-notifier.h>
  24 #include <linux/uprobes.h>
  25 #include <linux/livepatch.h>
  26 #include <linux/syscalls.h>
  27
  28 #include <asm/desc.h>
  29 #include <asm/traps.h>
  30 #include <asm/vdso.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <asm/cpufeature.h>
  33
  34 #define CREATE_TRACE_POINTS
  35 #include <trace/events/syscalls.h>
  36
  37 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  38 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  39 __visible inline void enter_from_user_mode(void)
  40 {
  41         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  42         user_exit_irqoff();
  43 }
  44 #else
  45 static inline void enter_from_user_mode(void) {}
  46 #endif
  47
  48 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  49 {
  50 #ifdef CONFIG_X86_64
  51         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  52                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  53                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  54         } else
  55 #endif
  56         {
  57                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  58                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  59         }
  60 }
  61
  62 /*
  63  * Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax) or -1
  64  * to skip the syscall.
  65  */
  66 static long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
  67 {
  68         u32 arch = in_ia32_syscall() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
  69
  70         struct thread_info *ti = current_thread_info();
  71         unsigned long ret = 0;
  72         bool emulated = false;
  73         u32 work;
  74
  75         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY))
  76                 BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  77
  78         work = ACCESS_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
  79
  80         if (unlikely(work & _TIF_SYSCALL_EMU))
  81                 emulated = true;
  82
  83         if ((emulated || (work & _TIF_SYSCALL_TRACE)) &&
  84             tracehook_report_syscall_entry(regs))
  85                 return -1L;
  86
  87         if (emulated)
  88                 return -1L;
  89
  90 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  91         /*
  92          * Do seccomp after ptrace, to catch any tracer changes.
  93          */
  94         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  95                 struct seccomp_data sd;
  96
  97                 sd.arch = arch;
  98                 sd.nr = regs->orig_ax;
  99                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
 100 #ifdef CONFIG_X86_64
 101                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
 102                         sd.args[0] = regs->di;
 103                         sd.args[1] = regs->si;
 104                         sd.args[2] = regs->dx;
 105                         sd.args[3] = regs->r10;
 106                         sd.args[4] = regs->r8;
 107                         sd.args[5] = regs->r9;
 108                 } else
 109 #endif
 110                 {
 111                         sd.args[0] = regs->bx;
 112                         sd.args[1] = regs->cx;
 113                         sd.args[2] = regs->dx;
 114                         sd.args[3] = regs->si;
 115                         sd.args[4] = regs->di;
 116                         sd.args[5] = regs->bp;
 117                 }
 118
 119                 ret = __secure_computing(&sd);
 120                 if (ret == -1)
 121                         return ret;
 122         }
 123 #endif
 124
 125         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 126                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 127
 128         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 129
 130         return ret ?: regs->orig_ax;
 131 }
 132
 133 #define EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS                             \
 134         (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME | _TIF_UPROBE |   \
 135          _TIF_NEED_RESCHED | _TIF_USER_RETURN_NOTIFY | _TIF_PATCH_PENDING)
 136
 137 static void exit_to_usermode_loop(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 138 {
 139         /*
 140          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 141          * none of EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS set.  Several of these flags
 142          * can be set at any time on preemptable kernels if we have IRQs on,
 143          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 144          * work to clear some of the flags can sleep.
 145          */
 146         while (true) {
 147                 /* We have work to do. */
 148                 local_irq_enable();
 149
 150                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 151                         schedule();
 152
 153                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 154                         uprobe_notify_resume(regs);
 155
 156                 /* deal with pending signal delivery */
 157                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 158                         do_signal(regs);
 159
 160                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 161                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 162                         tracehook_notify_resume(regs);
 163                 }
 164
 165                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 166                         fire_user_return_notifiers();
 167
 168                 if (cached_flags & _TIF_PATCH_PENDING)
 169                         klp_update_patch_state(current);
 170
 171                 /* Disable IRQs and retry */
 172                 local_irq_disable();
 173
 174                 cached_flags = READ_ONCE(current_thread_info()->flags);
 175
 176                 if (!(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 177                         break;
 178         }
 179 }
 180
 181 /* Called with IRQs disabled. */
 182 __visible inline void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 183 {
 184         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 185         u32 cached_flags;
 186
 187         addr_limit_user_check();
 188
 189         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) && WARN_ON(!irqs_disabled()))
 190                 local_irq_disable();
 191
 192         lockdep_sys_exit();
 193
 194         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 195
 196         if (unlikely(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 197                 exit_to_usermode_loop(regs, cached_flags);
 198
 199 #ifdef CONFIG_COMPAT
 200         /*
 201          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 202          * returning to user mode.  We need to clear it *after* signal
 203          * handling, because syscall restart has a fixup for compat
 204          * syscalls.  The fixup is exercised by the ptrace_syscall_32
 205          * selftest.
 206          *
 207          * We also need to clear TS_REGS_POKED_I386: the 32-bit tracer
 208          * special case only applies after poking regs and before the
 209          * very next return to user mode.
 210          */
 211         current->thread.status &= ~(TS_COMPAT|TS_I386_REGS_POKED);
 212 #endif
 213
 214         user_enter_irqoff();
 215 }
 216
 217 #define SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS                         \
 218         (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |      \
 219          _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 220
 221 static void syscall_slow_exit_work(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 222 {
 223         bool step;
 224
 225         audit_syscall_exit(regs);
 226
 227         if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 228                 trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 229
 230         /*
 231          * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 232          * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 233          * We already reported this syscall instruction in
 234          * syscall_trace_enter().
 235          */
 236         step = unlikely(
 237                 (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 238                 == _TIF_SINGLESTEP);
 239         if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 240                 tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 245  * state such that we can immediately switch to user mode.
 246  */
 247 __visible inline void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 248 {
 249         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 250         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 251
 252         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 253
 254         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 255             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 256                 local_irq_enable();
 257
 258         /*
 259          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 260          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 261          */
 262         if (unlikely(cached_flags & SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS))
 263                 syscall_slow_exit_work(regs, cached_flags);
 264
 265         local_irq_disable();
 266         prepare_exit_to_usermode(regs);
 267 }
 268
 269 #ifdef CONFIG_X86_64
 270 __visible void do_syscall_64(struct pt_regs *regs)
 271 {
 272         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 273         unsigned long nr = regs->orig_ax;
 274
 275         enter_from_user_mode();
 276         local_irq_enable();
 277
 278         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY)
 279                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 280
 281         /*
 282          * NB: Native and x32 syscalls are dispatched from the same
 283          * table.  The only functional difference is the x32 bit in
 284          * regs->orig_ax, which changes the behavior of some syscalls.
 285          */
 286         if (likely((nr & __SYSCALL_MASK) < NR_syscalls)) {
 287                 regs->ax = sys_call_table[nr & __SYSCALL_MASK](
 288                         regs->di, regs->si, regs->dx,
 289                         regs->r10, regs->r8, regs->r9);
 290         }
 291
 292         syscall_return_slowpath(regs);
 293 }
 294 #endif
 295
 296 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 297 /*
 298  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.  Does
 299  * all entry and exit work and returns with IRQs off.  This function is
 300  * extremely hot in workloads that use it, and it's usually called from
 301  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 302  */
 303 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 304 {
 305         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 306         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 307
 308 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 309         current->thread.status |= TS_COMPAT;
 310 #endif
 311
 312         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 313                 /*
 314                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 315                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 316                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 317                  * behavior.
 318                  */
 319                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 320         }
 321
 322         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 323                 /*
 324                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 325                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 326                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 327                  * of the args.
 328                  */
 329                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 330                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 331                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 332                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 333         }
 334
 335         syscall_return_slowpath(regs);
 336 }
 337
 338 /* Handles int $0x80 */
 339 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 340 {
 341         enter_from_user_mode();
 342         local_irq_enable();
 343         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 344 }
 345
 346 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 347 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 348 {
 349         /*
 350          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 351          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 352          */
 353
 354         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 355                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 356
 357         /*
 358          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 359          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 360          * Fix it up.
 361          */
 362         regs->ip = landing_pad;
 363
 364         enter_from_user_mode();
 365
 366         local_irq_enable();
 367
 368         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 369         if (
 370 #ifdef CONFIG_X86_64
 371                 /*
 372                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 373                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 374                  */
 375                 __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 376                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 377 #else
 378                 get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 379                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 380 #endif
 381                 ) {
 382
 383                 /* User code screwed up. */
 384                 local_irq_disable();
 385                 regs->ax = -EFAULT;
 386                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 387                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 388         }
 389
 390         /* Now this is just like a normal syscall. */
 391         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 392
 393 #ifdef CONFIG_X86_64
 394         /*
 395          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 396          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 397          * bother with SYSEXIT.
 398          *
 399          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 400          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 401          * never the case.
 402          */
 403         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 404                 regs->ip == landing_pad &&
 405                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 406 #else
 407         /*
 408          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 409          *
 410          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 411          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 412          * never the case.
 413          *
 414          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 415          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 416          */
 417         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 418                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 419                 regs->ip == landing_pad &&
 420                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 421 #endif
 422 }
 423 #endif