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