arch/x86/entry/entry_64_compat.S

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * Compatibility mode system call entry point for x86-64.
   4  *
   5  * Copyright 2000-2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   6  */
   7 #include "calling.h"
   8 #include <asm/asm-offsets.h>
   9 #include <asm/current.h>
  10 #include <asm/errno.h>
  11 #include <asm/ia32_unistd.h>
  12 #include <asm/thread_info.h>
  13 #include <asm/segment.h>
  14 #include <asm/irqflags.h>
  15 #include <asm/asm.h>
  16 #include <asm/smap.h>
  17 #include <linux/linkage.h>
  18 #include <linux/err.h>
  19
  20         .section .entry.text, "ax"
  21
  22 /*
  23  * 32-bit SYSENTER entry.
  24  *
  25  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
  26  * on 64-bit kernels running on Intel CPUs.
  27  *
  28  * The SYSENTER instruction, in principle, should *only* occur in the
  29  * vDSO.  In practice, a small number of Android devices were shipped
  30  * with a copy of Bionic that inlined a SYSENTER instruction.  This
  31  * never happened in any of Google's Bionic versions -- it only happened
  32  * in a narrow range of Intel-provided versions.
  33  *
  34  * SYSENTER loads SS, RSP, CS, and RIP from previously programmed MSRs.
  35  * IF and VM in RFLAGS are cleared (IOW: interrupts are off).
  36  * SYSENTER does not save anything on the stack,
  37  * and does not save old RIP (!!!), RSP, or RFLAGS.
  38  *
  39  * Arguments:
  40  * eax  system call number
  41  * ebx  arg1
  42  * ecx  arg2
  43  * edx  arg3
  44  * esi  arg4
  45  * edi  arg5
  46  * ebp  user stack
  47  * 0(%ebp) arg6
  48  */
  49 ENTRY(entry_SYSENTER_compat)
  50         /* Interrupts are off on entry. */
  51         SWAPGS
  52
  53         /* We are about to clobber %rsp anyway, clobbering here is OK */
  54         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
  55
  56         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
  57
  58         /*
  59          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume that
  60          * the saved RAX contains a 32-bit number when we're invoking a 32-bit
  61          * syscall.  Just in case the high bits are nonzero, zero-extend
  62          * the syscall number.  (This could almost certainly be deleted
  63          * with no ill effects.)
  64          */
  65         movl    %eax, %eax
  66
  67         /* Construct struct pt_regs on stack */
  68         pushq   $__USER32_DS            /* pt_regs->ss */
  69         pushq   %rbp                    /* pt_regs->sp (stashed in bp) */
  70
  71         /*
  72          * Push flags.  This is nasty.  First, interrupts are currently
  73          * off, but we need pt_regs->flags to have IF set.  Second, even
  74          * if TF was set when SYSENTER started, it's clear by now.  We fix
  75          * that later using TIF_SINGLESTEP.
  76          */
  77         pushfq                          /* pt_regs->flags (except IF = 0) */
  78         orl     $X86_EFLAGS_IF, (%rsp)  /* Fix saved flags */
  79         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
  80         pushq   $0                      /* pt_regs->ip = 0 (placeholder) */
  81         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
  82         pushq   %rdi                    /* pt_regs->di */
  83         pushq   %rsi                    /* pt_regs->si */
  84         pushq   %rdx                    /* pt_regs->dx */
  85         pushq   %rcx                    /* pt_regs->cx */
  86         pushq   $-ENOSYS                /* pt_regs->ax */
  87         pushq   $0                      /* pt_regs->r8  = 0 */
  88         pushq   $0                      /* pt_regs->r9  = 0 */
  89         pushq   $0                      /* pt_regs->r10 = 0 */
  90         pushq   $0                      /* pt_regs->r11 = 0 */
  91         pushq   %rbx                    /* pt_regs->rbx */
  92         pushq   %rbp                    /* pt_regs->rbp (will be overwritten) */
  93         pushq   $0                      /* pt_regs->r12 = 0 */
  94         pushq   $0                      /* pt_regs->r13 = 0 */
  95         pushq   $0                      /* pt_regs->r14 = 0 */
  96         pushq   $0                      /* pt_regs->r15 = 0 */
  97         cld
  98
  99         /*
 100          * SYSENTER doesn't filter flags, so we need to clear NT and AC
 101          * ourselves.  To save a few cycles, we can check whether
 102          * either was set instead of doing an unconditional popfq.
 103          * This needs to happen before enabling interrupts so that
 104          * we don't get preempted with NT set.
 105          *
 106          * If TF is set, we will single-step all the way to here -- do_debug
 107          * will ignore all the traps.  (Yes, this is slow, but so is
 108          * single-stepping in general.  This allows us to avoid having
 109          * a more complicated code to handle the case where a user program
 110          * forces us to single-step through the SYSENTER entry code.)
 111          *
 112          * NB.: .Lsysenter_fix_flags is a label with the code under it moved
 113          * out-of-line as an optimization: NT is unlikely to be set in the
 114          * majority of the cases and instead of polluting the I$ unnecessarily,
 115          * we're keeping that code behind a branch which will predict as
 116          * not-taken and therefore its instructions won't be fetched.
 117          */
 118         testl   $X86_EFLAGS_NT|X86_EFLAGS_AC|X86_EFLAGS_TF, EFLAGS(%rsp)
 119         jnz     .Lsysenter_fix_flags
 120 .Lsysenter_flags_fixed:
 121
 122         /*
 123          * User mode is traced as though IRQs are on, and SYSENTER
 124          * turned them off.
 125          */
 126         TRACE_IRQS_OFF
 127
 128         movq    %rsp, %rdi
 129         call    do_fast_syscall_32
 130         /* XEN PV guests always use IRET path */
 131         ALTERNATIVE "testl %eax, %eax; jz .Lsyscall_32_done", \
 132                     "jmp .Lsyscall_32_done", X86_FEATURE_XENPV
 133         jmp     sysret32_from_system_call
 134
 135 .Lsysenter_fix_flags:
 136         pushq   $X86_EFLAGS_FIXED
 137         popfq
 138         jmp     .Lsysenter_flags_fixed
 139 GLOBAL(__end_entry_SYSENTER_compat)
 140 ENDPROC(entry_SYSENTER_compat)
 141
 142 /*
 143  * 32-bit SYSCALL entry.
 144  *
 145  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
 146  * on 64-bit kernels running on AMD CPUs.
 147  *
 148  * The SYSCALL instruction, in principle, should *only* occur in the
 149  * vDSO.  In practice, it appears that this really is the case.
 150  * As evidence:
 151  *
 152  *  - The calling convention for SYSCALL has changed several times without
 153  *    anyone noticing.
 154  *
 155  *  - Prior to the in-kernel X86_BUG_SYSRET_SS_ATTRS fixup, anything
 156  *    user task that did SYSCALL without immediately reloading SS
 157  *    would randomly crash.
 158  *
 159  *  - Most programmers do not directly target AMD CPUs, and the 32-bit
 160  *    SYSCALL instruction does not exist on Intel CPUs.  Even on AMD
 161  *    CPUs, Linux disables the SYSCALL instruction on 32-bit kernels
 162  *    because the SYSCALL instruction in legacy/native 32-bit mode (as
 163  *    opposed to compat mode) is sufficiently poorly designed as to be
 164  *    essentially unusable.
 165  *
 166  * 32-bit SYSCALL saves RIP to RCX, clears RFLAGS.RF, then saves
 167  * RFLAGS to R11, then loads new SS, CS, and RIP from previously
 168  * programmed MSRs.  RFLAGS gets masked by a value from another MSR
 169  * (so CLD and CLAC are not needed).  SYSCALL does not save anything on
 170  * the stack and does not change RSP.
 171  *
 172  * Note: RFLAGS saving+masking-with-MSR happens only in Long mode
 173  * (in legacy 32-bit mode, IF, RF and VM bits are cleared and that's it).
 174  * Don't get confused: RFLAGS saving+masking depends on Long Mode Active bit
 175  * (EFER.LMA=1), NOT on bitness of userspace where SYSCALL executes
 176  * or target CS descriptor's L bit (SYSCALL does not read segment descriptors).
 177  *
 178  * Arguments:
 179  * eax  system call number
 180  * ecx  return address
 181  * ebx  arg1
 182  * ebp  arg2    (note: not saved in the stack frame, should not be touched)
 183  * edx  arg3
 184  * esi  arg4
 185  * edi  arg5
 186  * esp  user stack
 187  * 0(%esp) arg6
 188  */
 189 ENTRY(entry_SYSCALL_compat)
 190         /* Interrupts are off on entry. */
 191         swapgs
 192
 193         /* Stash user ESP and switch to the kernel stack. */
 194         movl    %esp, %r8d
 195         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
 196
 197         /* Construct struct pt_regs on stack */
 198         pushq   $__USER32_DS            /* pt_regs->ss */
 199         pushq   %r8                     /* pt_regs->sp */
 200         pushq   %r11                    /* pt_regs->flags */
 201         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
 202         pushq   %rcx                    /* pt_regs->ip */
 203 GLOBAL(entry_SYSCALL_compat_after_hwframe)
 204         movl    %eax, %eax              /* discard orig_ax high bits */
 205         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
 206         pushq   %rdi                    /* pt_regs->di */
 207         pushq   %rsi                    /* pt_regs->si */
 208         pushq   %rdx                    /* pt_regs->dx */
 209         pushq   %rbp                    /* pt_regs->cx (stashed in bp) */
 210         pushq   $-ENOSYS                /* pt_regs->ax */
 211         pushq   $0                      /* pt_regs->r8  = 0 */
 212         pushq   $0                      /* pt_regs->r9  = 0 */
 213         pushq   $0                      /* pt_regs->r10 = 0 */
 214         pushq   $0                      /* pt_regs->r11 = 0 */
 215         pushq   %rbx                    /* pt_regs->rbx */
 216         pushq   %rbp                    /* pt_regs->rbp (will be overwritten) */
 217         pushq   $0                      /* pt_regs->r12 = 0 */
 218         pushq   $0                      /* pt_regs->r13 = 0 */
 219         pushq   $0                      /* pt_regs->r14 = 0 */
 220         pushq   $0                      /* pt_regs->r15 = 0 */
 221
 222         /*
 223          * We just saved %rdi so it is safe to clobber.  It is not
 224          * preserved during the C calls inside TRACE_IRQS_OFF anyway.
 225          */
 226         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
 227
 228         /*
 229          * User mode is traced as though IRQs are on, and SYSENTER
 230          * turned them off.
 231          */
 232         TRACE_IRQS_OFF
 233
 234         movq    %rsp, %rdi
 235         call    do_fast_syscall_32
 236         /* XEN PV guests always use IRET path */
 237         ALTERNATIVE "testl %eax, %eax; jz .Lsyscall_32_done", \
 238                     "jmp .Lsyscall_32_done", X86_FEATURE_XENPV
 239
 240         /* Opportunistic SYSRET */
 241 sysret32_from_system_call:
 242         TRACE_IRQS_ON                   /* User mode traces as IRQs on. */
 243         movq    RBX(%rsp), %rbx         /* pt_regs->rbx */
 244         movq    RBP(%rsp), %rbp         /* pt_regs->rbp */
 245         movq    EFLAGS(%rsp), %r11      /* pt_regs->flags (in r11) */
 246         movq    RIP(%rsp), %rcx         /* pt_regs->ip (in rcx) */
 247         addq    $RAX, %rsp              /* Skip r8-r15 */
 248         popq    %rax                    /* pt_regs->rax */
 249         popq    %rdx                    /* Skip pt_regs->cx */
 250         popq    %rdx                    /* pt_regs->dx */
 251         popq    %rsi                    /* pt_regs->si */
 252         popq    %rdi                    /* pt_regs->di */
 253
 254         /*
 255          * USERGS_SYSRET32 does:
 256          *  GSBASE = user's GS base
 257          *  EIP = ECX
 258          *  RFLAGS = R11
 259          *  CS = __USER32_CS
 260          *  SS = __USER_DS
 261          *
 262          * ECX will not match pt_regs->cx, but we're returning to a vDSO
 263          * trampoline that will fix up RCX, so this is okay.
 264          *
 265          * R12-R15 are callee-saved, so they contain whatever was in them
 266          * when the system call started, which is already known to user
 267          * code.  We zero R8-R10 to avoid info leaks.
 268          */
 269         movq    RSP-ORIG_RAX(%rsp), %rsp
 270
 271         /*
 272          * The original userspace %rsp (RSP-ORIG_RAX(%rsp)) is stored
 273          * on the process stack which is not mapped to userspace and
 274          * not readable after we SWITCH_TO_USER_CR3.  Delay the CR3
 275          * switch until after after the last reference to the process
 276          * stack.
 277          *
 278          * %r8/%r9 are zeroed before the sysret, thus safe to clobber.
 279          */
 280         SWITCH_TO_USER_CR3_NOSTACK scratch_reg=%r8 scratch_reg2=%r9
 281
 282         xorq    %r8, %r8
 283         xorq    %r9, %r9
 284         xorq    %r10, %r10
 285         swapgs
 286         sysretl
 287 END(entry_SYSCALL_compat)
 288
 289 /*
 290  * 32-bit legacy system call entry.
 291  *
 292  * 32-bit x86 Linux system calls traditionally used the INT $0x80
 293  * instruction.  INT $0x80 lands here.
 294  *
 295  * This entry point can be used by 32-bit and 64-bit programs to perform
 296  * 32-bit system calls.  Instances of INT $0x80 can be found inline in
 297  * various programs and libraries.  It is also used by the vDSO's
 298  * __kernel_vsyscall fallback for hardware that doesn't support a faster
 299  * entry method.  Restarted 32-bit system calls also fall back to INT
 300  * $0x80 regardless of what instruction was originally used to do the
 301  * system call.
 302  *
 303  * This is considered a slow path.  It is not used by most libc
 304  * implementations on modern hardware except during process startup.
 305  *
 306  * Arguments:
 307  * eax  system call number
 308  * ebx  arg1
 309  * ecx  arg2
 310  * edx  arg3
 311  * esi  arg4
 312  * edi  arg5
 313  * ebp  arg6
 314  */
 315 ENTRY(entry_INT80_compat)
 316         /*
 317          * Interrupts are off on entry.
 318          */
 319         ASM_CLAC                        /* Do this early to minimize exposure */
 320         SWAPGS
 321
 322         /*
 323          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume that
 324          * the saved RAX contains a 32-bit number when we're invoking a 32-bit
 325          * syscall.  Just in case the high bits are nonzero, zero-extend
 326          * the syscall number.  (This could almost certainly be deleted
 327          * with no ill effects.)
 328          */
 329         movl    %eax, %eax
 330
 331         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
 332
 333         /* switch to thread stack expects orig_ax to be pushed */
 334         call    switch_to_thread_stack
 335
 336         pushq   %rdi                    /* pt_regs->di */
 337         pushq   %rsi                    /* pt_regs->si */
 338         pushq   %rdx                    /* pt_regs->dx */
 339         pushq   %rcx                    /* pt_regs->cx */
 340         pushq   $-ENOSYS                /* pt_regs->ax */
 341         pushq   $0                      /* pt_regs->r8  = 0 */
 342         pushq   $0                      /* pt_regs->r9  = 0 */
 343         pushq   $0                      /* pt_regs->r10 = 0 */
 344         pushq   $0                      /* pt_regs->r11 = 0 */
 345         pushq   %rbx                    /* pt_regs->rbx */
 346         pushq   %rbp                    /* pt_regs->rbp */
 347         pushq   %r12                    /* pt_regs->r12 */
 348         pushq   %r13                    /* pt_regs->r13 */
 349         pushq   %r14                    /* pt_regs->r14 */
 350         pushq   %r15                    /* pt_regs->r15 */
 351         cld
 352
 353         /*
 354          * User mode is traced as though IRQs are on, and the interrupt
 355          * gate turned them off.
 356          */
 357         TRACE_IRQS_OFF
 358
 359         movq    %rsp, %rdi
 360         call    do_int80_syscall_32
 361 .Lsyscall_32_done:
 362
 363         /* Go back to user mode. */
 364         TRACE_IRQS_ON
 365         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
 366 END(entry_INT80_compat)
 367
 368 ENTRY(stub32_clone)
 369         /*
 370          * The 32-bit clone ABI is: clone(..., int tls_val, int *child_tidptr).
 371          * The 64-bit clone ABI is: clone(..., int *child_tidptr, int tls_val).
 372          *
 373          * The native 64-bit kernel's sys_clone() implements the latter,
 374          * so we need to swap arguments here before calling it:
 375          */
 376         xchg    %r8, %rcx
 377         jmp     sys_clone
 378 ENDPROC(stub32_clone)