Linux-libre 5.7.3-gnu
[librecmc/linux-libre.git] / 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/pgtable_areas.h>
31
32 /* This is a multiple of PAGE_SIZE. */
33 #define LDT_SLOT_STRIDE (LDT_ENTRIES * LDT_ENTRY_SIZE)
34
35 static inline void *ldt_slot_va(int slot)
36 {
37         return (void *)(LDT_BASE_ADDR + LDT_SLOT_STRIDE * slot);
38 }
39
40 void load_mm_ldt(struct mm_struct *mm)
41 {
42         struct ldt_struct *ldt;
43
44         /* READ_ONCE synchronizes with smp_store_release */
45         ldt = READ_ONCE(mm->context.ldt);
46
47         /*
48          * Any change to mm->context.ldt is followed by an IPI to all
49          * CPUs with the mm active.  The LDT will not be freed until
50          * after the IPI is handled by all such CPUs.  This means that,
51          * if the ldt_struct changes before we return, the values we see
52          * will be safe, and the new values will be loaded before we run
53          * any user code.
54          *
55          * NB: don't try to convert this to use RCU without extreme care.
56          * We would still need IRQs off, because we don't want to change
57          * the local LDT after an IPI loaded a newer value than the one
58          * that we can see.
59          */
60
61         if (unlikely(ldt)) {
62                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI)) {
63                         if (WARN_ON_ONCE((unsigned long)ldt->slot > 1)) {
64                                 /*
65                                  * Whoops -- either the new LDT isn't mapped
66                                  * (if slot == -1) or is mapped into a bogus
67                                  * slot (if slot > 1).
68                                  */
69                                 clear_LDT();
70                                 return;
71                         }
72
73                         /*
74                          * If page table isolation is enabled, ldt->entries
75                          * will not be mapped in the userspace pagetables.
76                          * Tell the CPU to access the LDT through the alias
77                          * at ldt_slot_va(ldt->slot).
78                          */
79                         set_ldt(ldt_slot_va(ldt->slot), ldt->nr_entries);
80                 } else {
81                         set_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
82                 }
83         } else {
84                 clear_LDT();
85         }
86 }
87
88 void switch_ldt(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
89 {
90         /*
91          * Load the LDT if either the old or new mm had an LDT.
92          *
93          * An mm will never go from having an LDT to not having an LDT.  Two
94          * mms never share an LDT, so we don't gain anything by checking to
95          * see whether the LDT changed.  There's also no guarantee that
96          * prev->context.ldt actually matches LDTR, but, if LDTR is non-NULL,
97          * then prev->context.ldt will also be non-NULL.
98          *
99          * If we really cared, we could optimize the case where prev == next
100          * and we're exiting lazy mode.  Most of the time, if this happens,
101          * we don't actually need to reload LDTR, but modify_ldt() is mostly
102          * used by legacy code and emulators where we don't need this level of
103          * performance.
104          *
105          * This uses | instead of || because it generates better code.
106          */
107         if (unlikely((unsigned long)prev->context.ldt |
108                      (unsigned long)next->context.ldt))
109                 load_mm_ldt(next);
110
111         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(preemptible());
112 }
113
114 static void refresh_ldt_segments(void)
115 {
116 #ifdef CONFIG_X86_64
117         unsigned short sel;
118
119         /*
120          * Make sure that the cached DS and ES descriptors match the updated
121          * LDT.
122          */
123         savesegment(ds, sel);
124         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
125                 loadsegment(ds, sel);
126
127         savesegment(es, sel);
128         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
129                 loadsegment(es, sel);
130 #endif
131 }
132
133 /* context.lock is held by the task which issued the smp function call */
134 static void flush_ldt(void *__mm)
135 {
136         struct mm_struct *mm = __mm;
137
138         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) != mm)
139                 return;
140
141         load_mm_ldt(mm);
142
143         refresh_ldt_segments();
144 }
145
146 /* The caller must call finalize_ldt_struct on the result. LDT starts zeroed. */
147 static struct ldt_struct *alloc_ldt_struct(unsigned int num_entries)
148 {
149         struct ldt_struct *new_ldt;
150         unsigned int alloc_size;
151
152         if (num_entries > LDT_ENTRIES)
153                 return NULL;
154
155         new_ldt = kmalloc(sizeof(struct ldt_struct), GFP_KERNEL);
156         if (!new_ldt)
157                 return NULL;
158
159         BUILD_BUG_ON(LDT_ENTRY_SIZE != sizeof(struct desc_struct));
160         alloc_size = num_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
161
162         /*
163          * Xen is very picky: it requires a page-aligned LDT that has no
164          * trailing nonzero bytes in any page that contains LDT descriptors.
165          * Keep it simple: zero the whole allocation and never allocate less
166          * than PAGE_SIZE.
167          */
168         if (alloc_size > PAGE_SIZE)
169                 new_ldt->entries = vzalloc(alloc_size);
170         else
171                 new_ldt->entries = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
172
173         if (!new_ldt->entries) {
174                 kfree(new_ldt);
175                 return NULL;
176         }
177
178         /* The new LDT isn't aliased for PTI yet. */
179         new_ldt->slot = -1;
180
181         new_ldt->nr_entries = num_entries;
182         return new_ldt;
183 }
184
185 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
186
187 static void do_sanity_check(struct mm_struct *mm,
188                             bool had_kernel_mapping,
189                             bool had_user_mapping)
190 {
191         if (mm->context.ldt) {
192                 /*
193                  * We already had an LDT.  The top-level entry should already
194                  * have been allocated and synchronized with the usermode
195                  * tables.
196                  */
197                 WARN_ON(!had_kernel_mapping);
198                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
199                         WARN_ON(!had_user_mapping);
200         } else {
201                 /*
202                  * This is the first time we're mapping an LDT for this process.
203                  * Sync the pgd to the usermode tables.
204                  */
205                 WARN_ON(had_kernel_mapping);
206                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
207                         WARN_ON(had_user_mapping);
208         }
209 }
210
211 #ifdef CONFIG_X86_PAE
212
213 static pmd_t *pgd_to_pmd_walk(pgd_t *pgd, unsigned long va)
214 {
215         p4d_t *p4d;
216         pud_t *pud;
217
218         if (pgd->pgd == 0)
219                 return NULL;
220
221         p4d = p4d_offset(pgd, va);
222         if (p4d_none(*p4d))
223                 return NULL;
224
225         pud = pud_offset(p4d, va);
226         if (pud_none(*pud))
227                 return NULL;
228
229         return pmd_offset(pud, va);
230 }
231
232 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
233 {
234         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
235         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
236         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
237
238         k_pmd = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
239         u_pmd = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
240
241         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
242                 set_pmd(u_pmd, *k_pmd);
243 }
244
245 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
246 {
247         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
248         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
249         bool had_kernel, had_user;
250         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
251
252         k_pmd      = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
253         u_pmd      = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
254         had_kernel = (k_pmd->pmd != 0);
255         had_user   = (u_pmd->pmd != 0);
256
257         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
258 }
259
260 #else /* !CONFIG_X86_PAE */
261
262 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
263 {
264         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
265
266         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
267                 set_pgd(kernel_to_user_pgdp(pgd), *pgd);
268 }
269
270 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
271 {
272         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
273         bool had_kernel = (pgd->pgd != 0);
274         bool had_user   = (kernel_to_user_pgdp(pgd)->pgd != 0);
275
276         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
277 }
278
279 #endif /* CONFIG_X86_PAE */
280
281 /*
282  * If PTI is enabled, this maps the LDT into the kernelmode and
283  * usermode tables for the given mm.
284  */
285 static int
286 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
287 {
288         unsigned long va;
289         bool is_vmalloc;
290         spinlock_t *ptl;
291         int i, nr_pages;
292
293         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
294                 return 0;
295
296         /*
297          * Any given ldt_struct should have map_ldt_struct() called at most
298          * once.
299          */
300         WARN_ON(ldt->slot != -1);
301
302         /* Check if the current mappings are sane */
303         sanity_check_ldt_mapping(mm);
304
305         is_vmalloc = is_vmalloc_addr(ldt->entries);
306
307         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
308
309         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
310                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
311                 const void *src = (char *)ldt->entries + offset;
312                 unsigned long pfn;
313                 pgprot_t pte_prot;
314                 pte_t pte, *ptep;
315
316                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(slot) + offset;
317                 pfn = is_vmalloc ? vmalloc_to_pfn(src) :
318                         page_to_pfn(virt_to_page(src));
319                 /*
320                  * Treat the PTI LDT range as a *userspace* range.
321                  * get_locked_pte() will allocate all needed pagetables
322                  * and account for them in this mm.
323                  */
324                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
325                 if (!ptep)
326                         return -ENOMEM;
327                 /*
328                  * Map it RO so the easy to find address is not a primary
329                  * target via some kernel interface which misses a
330                  * permission check.
331                  */
332                 pte_prot = __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO & ~_PAGE_GLOBAL);
333                 /* Filter out unsuppored __PAGE_KERNEL* bits: */
334                 pgprot_val(pte_prot) &= __supported_pte_mask;
335                 pte = pfn_pte(pfn, pte_prot);
336                 set_pte_at(mm, va, ptep, pte);
337                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
338         }
339
340         /* Propagate LDT mapping to the user page-table */
341         map_ldt_struct_to_user(mm);
342
343         ldt->slot = slot;
344         return 0;
345 }
346
347 static void unmap_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
348 {
349         unsigned long va;
350         int i, nr_pages;
351
352         if (!ldt)
353                 return;
354
355         /* LDT map/unmap is only required for PTI */
356         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
357                 return;
358
359         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
360
361         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
362                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
363                 spinlock_t *ptl;
364                 pte_t *ptep;
365
366                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot) + offset;
367                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
368                 pte_clear(mm, va, ptep);
369                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
370         }
371
372         va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot);
373         flush_tlb_mm_range(mm, va, va + nr_pages * PAGE_SIZE, PAGE_SHIFT, false);
374 }
375
376 #else /* !CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
377
378 static int
379 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
380 {
381         return 0;
382 }
383
384 static void unmap_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
385 {
386 }
387 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
388
389 static void free_ldt_pgtables(struct mm_struct *mm)
390 {
391 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
392         struct mmu_gather tlb;
393         unsigned long start = LDT_BASE_ADDR;
394         unsigned long end = LDT_END_ADDR;
395
396         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
397                 return;
398
399         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
400         free_pgd_range(&tlb, start, end, start, end);
401         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
402 #endif
403 }
404
405 /* After calling this, the LDT is immutable. */
406 static void finalize_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
407 {
408         paravirt_alloc_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
409 }
410
411 static void install_ldt(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
412 {
413         mutex_lock(&mm->context.lock);
414
415         /* Synchronizes with READ_ONCE in load_mm_ldt. */
416         smp_store_release(&mm->context.ldt, ldt);
417
418         /* Activate the LDT for all CPUs using currents mm. */
419         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), flush_ldt, mm, true);
420
421         mutex_unlock(&mm->context.lock);
422 }
423
424 static void free_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
425 {
426         if (likely(!ldt))
427                 return;
428
429         paravirt_free_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
430         if (ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE > PAGE_SIZE)
431                 vfree_atomic(ldt->entries);
432         else
433                 free_page((unsigned long)ldt->entries);
434         kfree(ldt);
435 }
436
437 /*
438  * Called on fork from arch_dup_mmap(). Just copy the current LDT state,
439  * the new task is not running, so nothing can be installed.
440  */
441 int ldt_dup_context(struct mm_struct *old_mm, struct mm_struct *mm)
442 {
443         struct ldt_struct *new_ldt;
444         int retval = 0;
445
446         if (!old_mm)
447                 return 0;
448
449         mutex_lock(&old_mm->context.lock);
450         if (!old_mm->context.ldt)
451                 goto out_unlock;
452
453         new_ldt = alloc_ldt_struct(old_mm->context.ldt->nr_entries);
454         if (!new_ldt) {
455                 retval = -ENOMEM;
456                 goto out_unlock;
457         }
458
459         memcpy(new_ldt->entries, old_mm->context.ldt->entries,
460                new_ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
461         finalize_ldt_struct(new_ldt);
462
463         retval = map_ldt_struct(mm, new_ldt, 0);
464         if (retval) {
465                 free_ldt_pgtables(mm);
466                 free_ldt_struct(new_ldt);
467                 goto out_unlock;
468         }
469         mm->context.ldt = new_ldt;
470
471 out_unlock:
472         mutex_unlock(&old_mm->context.lock);
473         return retval;
474 }
475
476 /*
477  * No need to lock the MM as we are the last user
478  *
479  * 64bit: Don't touch the LDT register - we're already in the next thread.
480  */
481 void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm)
482 {
483         free_ldt_struct(mm->context.ldt);
484         mm->context.ldt = NULL;
485 }
486
487 void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
488 {
489         free_ldt_pgtables(mm);
490 }
491
492 static int read_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
493 {
494         struct mm_struct *mm = current->mm;
495         unsigned long entries_size;
496         int retval;
497
498         down_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
499
500         if (!mm->context.ldt) {
501                 retval = 0;
502                 goto out_unlock;
503         }
504
505         if (bytecount > LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES)
506                 bytecount = LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES;
507
508         entries_size = mm->context.ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
509         if (entries_size > bytecount)
510                 entries_size = bytecount;
511
512         if (copy_to_user(ptr, mm->context.ldt->entries, entries_size)) {
513                 retval = -EFAULT;
514                 goto out_unlock;
515         }
516
517         if (entries_size != bytecount) {
518                 /* Zero-fill the rest and pretend we read bytecount bytes. */
519                 if (clear_user(ptr + entries_size, bytecount - entries_size)) {
520                         retval = -EFAULT;
521                         goto out_unlock;
522                 }
523         }
524         retval = bytecount;
525
526 out_unlock:
527         up_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
528         return retval;
529 }
530
531 static int read_default_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
532 {
533         /* CHECKME: Can we use _one_ random number ? */
534 #ifdef CONFIG_X86_32
535         unsigned long size = 5 * sizeof(struct desc_struct);
536 #else
537         unsigned long size = 128;
538 #endif
539         if (bytecount > size)
540                 bytecount = size;
541         if (clear_user(ptr, bytecount))
542                 return -EFAULT;
543         return bytecount;
544 }
545
546 static int write_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount, int oldmode)
547 {
548         struct mm_struct *mm = current->mm;
549         struct ldt_struct *new_ldt, *old_ldt;
550         unsigned int old_nr_entries, new_nr_entries;
551         struct user_desc ldt_info;
552         struct desc_struct ldt;
553         int error;
554
555         error = -EINVAL;
556         if (bytecount != sizeof(ldt_info))
557                 goto out;
558         error = -EFAULT;
559         if (copy_from_user(&ldt_info, ptr, sizeof(ldt_info)))
560                 goto out;
561
562         error = -EINVAL;
563         if (ldt_info.entry_number >= LDT_ENTRIES)
564                 goto out;
565         if (ldt_info.contents == 3) {
566                 if (oldmode)
567                         goto out;
568                 if (ldt_info.seg_not_present == 0)
569                         goto out;
570         }
571
572         if ((oldmode && !ldt_info.base_addr && !ldt_info.limit) ||
573             LDT_empty(&ldt_info)) {
574                 /* The user wants to clear the entry. */
575                 memset(&ldt, 0, sizeof(ldt));
576         } else {
577                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_16BIT) && !ldt_info.seg_32bit) {
578                         error = -EINVAL;
579                         goto out;
580                 }
581
582                 fill_ldt(&ldt, &ldt_info);
583                 if (oldmode)
584                         ldt.avl = 0;
585         }
586
587         if (down_write_killable(&mm->context.ldt_usr_sem))
588                 return -EINTR;
589
590         old_ldt       = mm->context.ldt;
591         old_nr_entries = old_ldt ? old_ldt->nr_entries : 0;
592         new_nr_entries = max(ldt_info.entry_number + 1, old_nr_entries);
593
594         error = -ENOMEM;
595         new_ldt = alloc_ldt_struct(new_nr_entries);
596         if (!new_ldt)
597                 goto out_unlock;
598
599         if (old_ldt)
600                 memcpy(new_ldt->entries, old_ldt->entries, old_nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
601
602         new_ldt->entries[ldt_info.entry_number] = ldt;
603         finalize_ldt_struct(new_ldt);
604
605         /*
606          * If we are using PTI, map the new LDT into the userspace pagetables.
607          * If there is already an LDT, use the other slot so that other CPUs
608          * will continue to use the old LDT until install_ldt() switches
609          * them over to the new LDT.
610          */
611         error = map_ldt_struct(mm, new_ldt, old_ldt ? !old_ldt->slot : 0);
612         if (error) {
613                 /*
614                  * This only can fail for the first LDT setup. If an LDT is
615                  * already installed then the PTE page is already
616                  * populated. Mop up a half populated page table.
617                  */
618                 if (!WARN_ON_ONCE(old_ldt))
619                         free_ldt_pgtables(mm);
620                 free_ldt_struct(new_ldt);
621                 goto out_unlock;
622         }
623
624         install_ldt(mm, new_ldt);
625         unmap_ldt_struct(mm, old_ldt);
626         free_ldt_struct(old_ldt);
627         error = 0;
628
629 out_unlock:
630         up_write(&mm->context.ldt_usr_sem);
631 out:
632         return error;
633 }
634
635 SYSCALL_DEFINE3(modify_ldt, int , func , void __user * , ptr ,
636                 unsigned long , bytecount)
637 {
638         int ret = -ENOSYS;
639
640         switch (func) {
641         case 0:
642                 ret = read_ldt(ptr, bytecount);
643                 break;
644         case 1:
645                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 1);
646                 break;
647         case 2:
648                 ret = read_default_ldt(ptr, bytecount);
649                 break;
650         case 0x11:
651                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 0);
652                 break;
653         }
654         /*
655          * The SYSCALL_DEFINE() macros give us an 'unsigned long'
656          * return type, but tht ABI for sys_modify_ldt() expects
657          * 'int'.  This cast gives us an int-sized value in %rax
658          * for the return code.  The 'unsigned' is necessary so
659          * the compiler does not try to sign-extend the negative
660          * return codes into the high half of the register when
661          * taking the value from int->long.
662          */
663         return (unsigned int)ret;
664 }