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 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
 104
 105 static void do_sanity_check(struct mm_struct *mm,
 106                             bool had_kernel_mapping,
 107                             bool had_user_mapping)
 108 {
 109         if (mm->context.ldt) {
 110                 /*
 111                  * We already had an LDT.  The top-level entry should already
 112                  * have been allocated and synchronized with the usermode
 113                  * tables.
 114                  */
 115                 WARN_ON(!had_kernel_mapping);
 116                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 117                         WARN_ON(!had_user_mapping);
 118         } else {
 119                 /*
 120                  * This is the first time we're mapping an LDT for this process.
 121                  * Sync the pgd to the usermode tables.
 122                  */
 123                 WARN_ON(had_kernel_mapping);
 124                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 125                         WARN_ON(had_user_mapping);
 126         }
 127 }
 128
 129 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 130
 131 static pmd_t *pgd_to_pmd_walk(pgd_t *pgd, unsigned long va)
 132 {
 133         p4d_t *p4d;
 134         pud_t *pud;
 135
 136         if (pgd->pgd == 0)
 137                 return NULL;
 138
 139         p4d = p4d_offset(pgd, va);
 140         if (p4d_none(*p4d))
 141                 return NULL;
 142
 143         pud = pud_offset(p4d, va);
 144         if (pud_none(*pud))
 145                 return NULL;
 146
 147         return pmd_offset(pud, va);
 148 }
 149
 150 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
 151 {
 152         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 153         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
 154         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
 155
 156         k_pmd = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
 157         u_pmd = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
 158
 159         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
 160                 set_pmd(u_pmd, *k_pmd);
 161 }
 162
 163 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
 164 {
 165         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 166         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
 167         bool had_kernel, had_user;
 168         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
 169
 170         k_pmd      = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
 171         u_pmd      = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
 172         had_kernel = (k_pmd->pmd != 0);
 173         had_user   = (u_pmd->pmd != 0);
 174
 175         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
 176 }
 177
 178 #else /* !CONFIG_X86_PAE */
 179
 180 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
 181 {
 182         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 183
 184         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
 185                 set_pgd(kernel_to_user_pgdp(pgd), *pgd);
 186 }
 187
 188 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
 189 {
 190         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 191         bool had_kernel = (pgd->pgd != 0);
 192         bool had_user   = (kernel_to_user_pgdp(pgd)->pgd != 0);
 193
 194         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
 195 }
 196
 197 #endif /* CONFIG_X86_PAE */
 198
 199 /*
 200  * If PTI is enabled, this maps the LDT into the kernelmode and
 201  * usermode tables for the given mm.
 202  *
 203  * There is no corresponding unmap function.  Even if the LDT is freed, we
 204  * leave the PTEs around until the slot is reused or the mm is destroyed.
 205  * This is harmless: the LDT is always in ordinary memory, and no one will
 206  * access the freed slot.
 207  *
 208  * If we wanted to unmap freed LDTs, we'd also need to do a flush to make
 209  * it useful, and the flush would slow down modify_ldt().
 210  */
 211 static int
 212 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
 213 {
 214         unsigned long va;
 215         bool is_vmalloc;
 216         spinlock_t *ptl;
 217         pgd_t *pgd;
 218         int i;
 219
 220         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 221                 return 0;
 222
 223         /*
 224          * Any given ldt_struct should have map_ldt_struct() called at most
 225          * once.
 226          */
 227         WARN_ON(ldt->slot != -1);
 228
 229         /* Check if the current mappings are sane */
 230         sanity_check_ldt_mapping(mm);
 231
 232         /*
 233          * Did we already have the top level entry allocated?  We can't
 234          * use pgd_none() for this because it doens't do anything on
 235          * 4-level page table kernels.
 236          */
 237         pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
 238
 239         is_vmalloc = is_vmalloc_addr(ldt->entries);
 240
 241         for (i = 0; i * PAGE_SIZE < ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE; i++) {
 242                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
 243                 const void *src = (char *)ldt->entries + offset;
 244                 unsigned long pfn;
 245                 pgprot_t pte_prot;
 246                 pte_t pte, *ptep;
 247
 248                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(slot) + offset;
 249                 pfn = is_vmalloc ? vmalloc_to_pfn(src) :
 250                         page_to_pfn(virt_to_page(src));
 251                 /*
 252                  * Treat the PTI LDT range as a *userspace* range.
 253                  * get_locked_pte() will allocate all needed pagetables
 254                  * and account for them in this mm.
 255                  */
 256                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
 257                 if (!ptep)
 258                         return -ENOMEM;
 259                 /*
 260                  * Map it RO so the easy to find address is not a primary
 261                  * target via some kernel interface which misses a
 262                  * permission check.
 263                  */
 264                 pte_prot = __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO & ~_PAGE_GLOBAL);
 265                 /* Filter out unsuppored __PAGE_KERNEL* bits: */
 266                 pgprot_val(pte_prot) &= __supported_pte_mask;
 267                 pte = pfn_pte(pfn, pte_prot);
 268                 set_pte_at(mm, va, ptep, pte);
 269                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 270         }
 271
 272         /* Propagate LDT mapping to the user page-table */
 273         map_ldt_struct_to_user(mm);
 274
 275         va = (unsigned long)ldt_slot_va(slot);
 276         flush_tlb_mm_range(mm, va, va + LDT_SLOT_STRIDE, PAGE_SHIFT, false);
 277
 278         ldt->slot = slot;
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 #else /* !CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
 283
 284 static int
 285 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
 286 {
 287         return 0;
 288 }
 289 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
 290
 291 static void free_ldt_pgtables(struct mm_struct *mm)
 292 {
 293 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
 294         struct mmu_gather tlb;
 295         unsigned long start = LDT_BASE_ADDR;
 296         unsigned long end = LDT_END_ADDR;
 297
 298         if (!static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
 299                 return;
 300
 301         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
 302         free_pgd_range(&tlb, start, end, start, end);
 303         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
 304 #endif
 305 }
 306
 307 /* After calling this, the LDT is immutable. */
 308 static void finalize_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
 309 {
 310         paravirt_alloc_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
 311 }
 312
 313 static void install_ldt(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
 314 {
 315         mutex_lock(&mm->context.lock);
 316
 317         /* Synchronizes with READ_ONCE in load_mm_ldt. */
 318         smp_store_release(&mm->context.ldt, ldt);
 319
 320         /* Activate the LDT for all CPUs using currents mm. */
 321         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), flush_ldt, mm, true);
 322
 323         mutex_unlock(&mm->context.lock);
 324 }
 325
 326 static void free_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
 327 {
 328         if (likely(!ldt))
 329                 return;
 330
 331         paravirt_free_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
 332         if (ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE > PAGE_SIZE)
 333                 vfree_atomic(ldt->entries);
 334         else
 335                 free_page((unsigned long)ldt->entries);
 336         kfree(ldt);
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Called on fork from arch_dup_mmap(). Just copy the current LDT state,
 341  * the new task is not running, so nothing can be installed.
 342  */
 343 int ldt_dup_context(struct mm_struct *old_mm, struct mm_struct *mm)
 344 {
 345         struct ldt_struct *new_ldt;
 346         int retval = 0;
 347
 348         if (!old_mm)
 349                 return 0;
 350
 351         mutex_lock(&old_mm->context.lock);
 352         if (!old_mm->context.ldt)
 353                 goto out_unlock;
 354
 355         new_ldt = alloc_ldt_struct(old_mm->context.ldt->nr_entries);
 356         if (!new_ldt) {
 357                 retval = -ENOMEM;
 358                 goto out_unlock;
 359         }
 360
 361         memcpy(new_ldt->entries, old_mm->context.ldt->entries,
 362                new_ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
 363         finalize_ldt_struct(new_ldt);
 364
 365         retval = map_ldt_struct(mm, new_ldt, 0);
 366         if (retval) {
 367                 free_ldt_pgtables(mm);
 368                 free_ldt_struct(new_ldt);
 369                 goto out_unlock;
 370         }
 371         mm->context.ldt = new_ldt;
 372
 373 out_unlock:
 374         mutex_unlock(&old_mm->context.lock);
 375         return retval;
 376 }
 377
 378 /*
 379  * No need to lock the MM as we are the last user
 380  *
 381  * 64bit: Don't touch the LDT register - we're already in the next thread.
 382  */
 383 void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm)
 384 {
 385         free_ldt_struct(mm->context.ldt);
 386         mm->context.ldt = NULL;
 387 }
 388
 389 void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
 390 {
 391         free_ldt_pgtables(mm);
 392 }
 393
 394 static int read_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
 395 {
 396         struct mm_struct *mm = current->mm;
 397         unsigned long entries_size;
 398         int retval;
 399
 400         down_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
 401
 402         if (!mm->context.ldt) {
 403                 retval = 0;
 404                 goto out_unlock;
 405         }
 406
 407         if (bytecount > LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES)
 408                 bytecount = LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES;
 409
 410         entries_size = mm->context.ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
 411         if (entries_size > bytecount)
 412                 entries_size = bytecount;
 413
 414         if (copy_to_user(ptr, mm->context.ldt->entries, entries_size)) {
 415                 retval = -EFAULT;
 416                 goto out_unlock;
 417         }
 418
 419         if (entries_size != bytecount) {
 420                 /* Zero-fill the rest and pretend we read bytecount bytes. */
 421                 if (clear_user(ptr + entries_size, bytecount - entries_size)) {
 422                         retval = -EFAULT;
 423                         goto out_unlock;
 424                 }
 425         }
 426         retval = bytecount;
 427
 428 out_unlock:
 429         up_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
 430         return retval;
 431 }
 432
 433 static int read_default_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
 434 {
 435         /* CHECKME: Can we use _one_ random number ? */
 436 #ifdef CONFIG_X86_32
 437         unsigned long size = 5 * sizeof(struct desc_struct);
 438 #else
 439         unsigned long size = 128;
 440 #endif
 441         if (bytecount > size)
 442                 bytecount = size;
 443         if (clear_user(ptr, bytecount))
 444                 return -EFAULT;
 445         return bytecount;
 446 }
 447
 448 static int write_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount, int oldmode)
 449 {
 450         struct mm_struct *mm = current->mm;
 451         struct ldt_struct *new_ldt, *old_ldt;
 452         unsigned int old_nr_entries, new_nr_entries;
 453         struct user_desc ldt_info;
 454         struct desc_struct ldt;
 455         int error;
 456
 457         error = -EINVAL;
 458         if (bytecount != sizeof(ldt_info))
 459                 goto out;
 460         error = -EFAULT;
 461         if (copy_from_user(&ldt_info, ptr, sizeof(ldt_info)))
 462                 goto out;
 463
 464         error = -EINVAL;
 465         if (ldt_info.entry_number >= LDT_ENTRIES)
 466                 goto out;
 467         if (ldt_info.contents == 3) {
 468                 if (oldmode)
 469                         goto out;
 470                 if (ldt_info.seg_not_present == 0)
 471                         goto out;
 472         }
 473
 474         if ((oldmode && !ldt_info.base_addr && !ldt_info.limit) ||
 475             LDT_empty(&ldt_info)) {
 476                 /* The user wants to clear the entry. */
 477                 memset(&ldt, 0, sizeof(ldt));
 478         } else {
 479                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_16BIT) && !ldt_info.seg_32bit) {
 480                         error = -EINVAL;
 481                         goto out;
 482                 }
 483
 484                 fill_ldt(&ldt, &ldt_info);
 485                 if (oldmode)
 486                         ldt.avl = 0;
 487         }
 488
 489         if (down_write_killable(&mm->context.ldt_usr_sem))
 490                 return -EINTR;
 491
 492         old_ldt       = mm->context.ldt;
 493         old_nr_entries = old_ldt ? old_ldt->nr_entries : 0;
 494         new_nr_entries = max(ldt_info.entry_number + 1, old_nr_entries);
 495
 496         error = -ENOMEM;
 497         new_ldt = alloc_ldt_struct(new_nr_entries);
 498         if (!new_ldt)
 499                 goto out_unlock;
 500
 501         if (old_ldt)
 502                 memcpy(new_ldt->entries, old_ldt->entries, old_nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
 503
 504         new_ldt->entries[ldt_info.entry_number] = ldt;
 505         finalize_ldt_struct(new_ldt);
 506
 507         /*
 508          * If we are using PTI, map the new LDT into the userspace pagetables.
 509          * If there is already an LDT, use the other slot so that other CPUs
 510          * will continue to use the old LDT until install_ldt() switches
 511          * them over to the new LDT.
 512          */
 513         error = map_ldt_struct(mm, new_ldt, old_ldt ? !old_ldt->slot : 0);
 514         if (error) {
 515                 /*
 516                  * This only can fail for the first LDT setup. If an LDT is
 517                  * already installed then the PTE page is already
 518                  * populated. Mop up a half populated page table.
 519                  */
 520                 if (!WARN_ON_ONCE(old_ldt))
 521                         free_ldt_pgtables(mm);
 522                 free_ldt_struct(new_ldt);
 523                 goto out_unlock;
 524         }
 525
 526         install_ldt(mm, new_ldt);
 527         free_ldt_struct(old_ldt);
 528         error = 0;
 529
 530 out_unlock:
 531         up_write(&mm->context.ldt_usr_sem);
 532 out:
 533         return error;
 534 }
 535
 536 SYSCALL_DEFINE3(modify_ldt, int , func , void __user * , ptr ,
 537                 unsigned long , bytecount)
 538 {
 539         int ret = -ENOSYS;
 540
 541         switch (func) {
 542         case 0:
 543                 ret = read_ldt(ptr, bytecount);
 544                 break;
 545         case 1:
 546                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 1);
 547                 break;
 548         case 2:
 549                 ret = read_default_ldt(ptr, bytecount);
 550                 break;
 551         case 0x11:
 552                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 0);
 553                 break;
 554         }
 555         /*
 556          * The SYSCALL_DEFINE() macros give us an 'unsigned long'
 557          * return type, but tht ABI for sys_modify_ldt() expects
 558          * 'int'.  This cast gives us an int-sized value in %rax
 559          * for the return code.  The 'unsigned' is necessary so
 560          * the compiler does not try to sign-extend the negative
 561          * return codes into the high half of the register when
 562          * taking the value from int->long.
 563          */
 564         return (unsigned int)ret;
 565 }