arch/x86/kernel/vsyscall_64.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 2001 Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   3  *  Copyright 2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  *
   5  *  [ NOTE: this mechanism is now deprecated in favor of the vDSO. ]
   6  *
   7  *  Thanks to hpa@transmeta.com for some useful hint.
   8  *  Special thanks to Ingo Molnar for his early experience with
   9  *  a different vsyscall implementation for Linux/IA32 and for the name.
  10  *
  11  *  vsyscall 1 is located at -10Mbyte, vsyscall 2 is located
  12  *  at virtual address -10Mbyte+1024bytes etc... There are at max 4
  13  *  vsyscalls. One vsyscall can reserve more than 1 slot to avoid
  14  *  jumping out of line if necessary. We cannot add more with this
  15  *  mechanism because older kernels won't return -ENOSYS.
  16  *
  17  *  Note: the concept clashes with user mode linux.  UML users should
  18  *  use the vDSO.
  19  */
  20
  21 #include <linux/time.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/timer.h>
  25 #include <linux/seqlock.h>
  26 #include <linux/jiffies.h>
  27 #include <linux/sysctl.h>
  28 #include <linux/topology.h>
  29 #include <linux/clocksource.h>
  30 #include <linux/getcpu.h>
  31 #include <linux/cpu.h>
  32 #include <linux/smp.h>
  33 #include <linux/notifier.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/ratelimit.h>
  36
  37 #include <asm/vsyscall.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/compat.h>
  40 #include <asm/page.h>
  41 #include <asm/unistd.h>
  42 #include <asm/fixmap.h>
  43 #include <asm/errno.h>
  44 #include <asm/io.h>
  45 #include <asm/segment.h>
  46 #include <asm/desc.h>
  47 #include <asm/topology.h>
  48 #include <asm/vgtod.h>
  49 #include <asm/traps.h>
  50
  51 #define CREATE_TRACE_POINTS
  52 #include "vsyscall_trace.h"
  53
  54 DEFINE_VVAR(int, vgetcpu_mode);
  55 DEFINE_VVAR(struct vsyscall_gtod_data, vsyscall_gtod_data);
  56
  57 static enum { EMULATE, NATIVE, NONE } vsyscall_mode = EMULATE;
  58
  59 static int __init vsyscall_setup(char *str)
  60 {
  61         if (str) {
  62                 if (!strcmp("emulate", str))
  63                         vsyscall_mode = EMULATE;
  64                 else if (!strcmp("native", str))
  65                         vsyscall_mode = NATIVE;
  66                 else if (!strcmp("none", str))
  67                         vsyscall_mode = NONE;
  68                 else
  69                         return -EINVAL;
  70
  71                 return 0;
  72         }
  73
  74         return -EINVAL;
  75 }
  76 early_param("vsyscall", vsyscall_setup);
  77
  78 void update_vsyscall_tz(void)
  79 {
  80         vsyscall_gtod_data.sys_tz = sys_tz;
  81 }
  82
  83 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
  84                         struct clocksource *clock, u32 mult)
  85 {
  86         struct timespec monotonic;
  87
  88         write_seqcount_begin(&vsyscall_gtod_data.seq);
  89
  90         /* copy vsyscall data */
  91         vsyscall_gtod_data.clock.vclock_mode    = clock->archdata.vclock_mode;
  92         vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last     = clock->cycle_last;
  93         vsyscall_gtod_data.clock.mask           = clock->mask;
  94         vsyscall_gtod_data.clock.mult           = mult;
  95         vsyscall_gtod_data.clock.shift          = clock->shift;
  96
  97         vsyscall_gtod_data.wall_time_sec        = wall_time->tv_sec;
  98         vsyscall_gtod_data.wall_time_nsec       = wall_time->tv_nsec;
  99
 100         monotonic = timespec_add(*wall_time, *wtm);
 101         vsyscall_gtod_data.monotonic_time_sec   = monotonic.tv_sec;
 102         vsyscall_gtod_data.monotonic_time_nsec  = monotonic.tv_nsec;
 103
 104         vsyscall_gtod_data.wall_time_coarse     = __current_kernel_time();
 105         vsyscall_gtod_data.monotonic_time_coarse =
 106                 timespec_add(vsyscall_gtod_data.wall_time_coarse, *wtm);
 107
 108         write_seqcount_end(&vsyscall_gtod_data.seq);
 109 }
 110
 111 static void warn_bad_vsyscall(const char *level, struct pt_regs *regs,
 112                               const char *message)
 113 {
 114         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
 115         struct task_struct *tsk;
 116
 117         if (!show_unhandled_signals || !__ratelimit(&rs))
 118                 return;
 119
 120         tsk = current;
 121
 122         printk("%s%s[%d] %s ip:%lx cs:%lx sp:%lx ax:%lx si:%lx di:%lx\n",
 123                level, tsk->comm, task_pid_nr(tsk),
 124                message, regs->ip, regs->cs,
 125                regs->sp, regs->ax, regs->si, regs->di);
 126 }
 127
 128 static int addr_to_vsyscall_nr(unsigned long addr)
 129 {
 130         int nr;
 131
 132         if ((addr & ~0xC00UL) != VSYSCALL_START)
 133                 return -EINVAL;
 134
 135         nr = (addr & 0xC00UL) >> 10;
 136         if (nr >= 3)
 137                 return -EINVAL;
 138
 139         return nr;
 140 }
 141
 142 static int vsyscall_seccomp(struct task_struct *tsk, int syscall_nr)
 143 {
 144         if (!seccomp_mode(&tsk->seccomp))
 145                 return 0;
 146         task_pt_regs(tsk)->orig_ax = syscall_nr;
 147         task_pt_regs(tsk)->ax = syscall_nr;
 148         return __secure_computing(syscall_nr);
 149 }
 150
 151 static bool write_ok_or_segv(unsigned long ptr, size_t size)
 152 {
 153         /*
 154          * XXX: if access_ok, get_user, and put_user handled
 155          * sig_on_uaccess_error, this could go away.
 156          */
 157
 158         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)ptr, size)) {
 159                 siginfo_t info;
 160                 struct thread_struct *thread = &current->thread;
 161
 162                 thread->error_code      = 6;  /* user fault, no page, write */
 163                 thread->cr2             = ptr;
 164                 thread->trap_nr         = X86_TRAP_PF;
 165
 166                 memset(&info, 0, sizeof(info));
 167                 info.si_signo           = SIGSEGV;
 168                 info.si_errno           = 0;
 169                 info.si_code            = SEGV_MAPERR;
 170                 info.si_addr            = (void __user *)ptr;
 171
 172                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, current);
 173                 return false;
 174         } else {
 175                 return true;
 176         }
 177 }
 178
 179 bool emulate_vsyscall(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 180 {
 181         struct task_struct *tsk;
 182         unsigned long caller;
 183         int vsyscall_nr;
 184         int prev_sig_on_uaccess_error;
 185         long ret;
 186         int skip;
 187
 188         /*
 189          * No point in checking CS -- the only way to get here is a user mode
 190          * trap to a high address, which means that we're in 64-bit user code.
 191          */
 192
 193         WARN_ON_ONCE(address != regs->ip);
 194
 195         if (vsyscall_mode == NONE) {
 196                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 197                                   "vsyscall attempted with vsyscall=none");
 198                 return false;
 199         }
 200
 201         vsyscall_nr = addr_to_vsyscall_nr(address);
 202
 203         trace_emulate_vsyscall(vsyscall_nr);
 204
 205         if (vsyscall_nr < 0) {
 206                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 207                                   "misaligned vsyscall (exploit attempt or buggy program) -- look up the vsyscall kernel parameter if you need a workaround");
 208                 goto sigsegv;
 209         }
 210
 211         if (get_user(caller, (unsigned long __user *)regs->sp) != 0) {
 212                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 213                                   "vsyscall with bad stack (exploit attempt?)");
 214                 goto sigsegv;
 215         }
 216
 217         tsk = current;
 218         /*
 219          * With a real vsyscall, page faults cause SIGSEGV.  We want to
 220          * preserve that behavior to make writing exploits harder.
 221          */
 222         prev_sig_on_uaccess_error = current_thread_info()->sig_on_uaccess_error;
 223         current_thread_info()->sig_on_uaccess_error = 1;
 224
 225         /*
 226          * NULL is a valid user pointer (in the access_ok sense) on 32-bit and
 227          * 64-bit, so we don't need to special-case it here.  For all the
 228          * vsyscalls, NULL means "don't write anything" not "write it at
 229          * address 0".
 230          */
 231         ret = -EFAULT;
 232         skip = 0;
 233         switch (vsyscall_nr) {
 234         case 0:
 235                 skip = vsyscall_seccomp(tsk, __NR_gettimeofday);
 236                 if (skip)
 237                         break;
 238
 239                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(struct timeval)) ||
 240                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(struct timezone)))
 241                         break;
 242
 243                 ret = sys_gettimeofday(
 244                         (struct timeval __user *)regs->di,
 245                         (struct timezone __user *)regs->si);
 246                 break;
 247
 248         case 1:
 249                 skip = vsyscall_seccomp(tsk, __NR_time);
 250                 if (skip)
 251                         break;
 252
 253                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(time_t)))
 254                         break;
 255
 256                 ret = sys_time((time_t __user *)regs->di);
 257                 break;
 258
 259         case 2:
 260                 skip = vsyscall_seccomp(tsk, __NR_getcpu);
 261                 if (skip)
 262                         break;
 263
 264                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(unsigned)) ||
 265                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(unsigned)))
 266                         break;
 267
 268                 ret = sys_getcpu((unsigned __user *)regs->di,
 269                                  (unsigned __user *)regs->si,
 270                                  NULL);
 271                 break;
 272         }
 273
 274         current_thread_info()->sig_on_uaccess_error = prev_sig_on_uaccess_error;
 275
 276         if (skip) {
 277                 if ((long)regs->ax <= 0L) /* seccomp errno emulation */
 278                         goto do_ret;
 279                 goto done; /* seccomp trace/trap */
 280         }
 281
 282         if (ret == -EFAULT) {
 283                 /* Bad news -- userspace fed a bad pointer to a vsyscall. */
 284                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 285                                   "vsyscall fault (exploit attempt?)");
 286
 287                 /*
 288                  * If we failed to generate a signal for any reason,
 289                  * generate one here.  (This should be impossible.)
 290                  */
 291                 if (WARN_ON_ONCE(!sigismember(&tsk->pending.signal, SIGBUS) &&
 292                                  !sigismember(&tsk->pending.signal, SIGSEGV)))
 293                         goto sigsegv;
 294
 295                 return true;  /* Don't emulate the ret. */
 296         }
 297
 298         regs->ax = ret;
 299
 300 do_ret:
 301         /* Emulate a ret instruction. */
 302         regs->ip = caller;
 303         regs->sp += 8;
 304 done:
 305         return true;
 306
 307 sigsegv:
 308         force_sig(SIGSEGV, current);
 309         return true;
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Assume __initcall executes before all user space. Hopefully kmod
 314  * doesn't violate that. We'll find out if it does.
 315  */
 316 static void __cpuinit vsyscall_set_cpu(int cpu)
 317 {
 318         unsigned long d;
 319         unsigned long node = 0;
 320 #ifdef CONFIG_NUMA
 321         node = cpu_to_node(cpu);
 322 #endif
 323         if (cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_RDTSCP))
 324                 write_rdtscp_aux((node << 12) | cpu);
 325
 326         /*
 327          * Store cpu number in limit so that it can be loaded quickly
 328          * in user space in vgetcpu. (12 bits for the CPU and 8 bits for the node)
 329          */
 330         d = 0x0f40000000000ULL;
 331         d |= cpu;
 332         d |= (node & 0xf) << 12;
 333         d |= (node >> 4) << 48;
 334
 335         write_gdt_entry(get_cpu_gdt_table(cpu), GDT_ENTRY_PER_CPU, &d, DESCTYPE_S);
 336 }
 337
 338 static void __cpuinit cpu_vsyscall_init(void *arg)
 339 {
 340         /* preemption should be already off */
 341         vsyscall_set_cpu(raw_smp_processor_id());
 342 }
 343
 344 static int __cpuinit
 345 cpu_vsyscall_notifier(struct notifier_block *n, unsigned long action, void *arg)
 346 {
 347         long cpu = (long)arg;
 348
 349         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN)
 350                 smp_call_function_single(cpu, cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
 351
 352         return NOTIFY_DONE;
 353 }
 354
 355 void __init map_vsyscall(void)
 356 {
 357         extern char __vsyscall_page;
 358         unsigned long physaddr_vsyscall = __pa_symbol(&__vsyscall_page);
 359         extern char __vvar_page;
 360         unsigned long physaddr_vvar_page = __pa_symbol(&__vvar_page);
 361
 362         __set_fixmap(VSYSCALL_FIRST_PAGE, physaddr_vsyscall,
 363                      vsyscall_mode == NATIVE
 364                      ? PAGE_KERNEL_VSYSCALL
 365                      : PAGE_KERNEL_VVAR);
 366         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VSYSCALL_FIRST_PAGE) !=
 367                      (unsigned long)VSYSCALL_START);
 368
 369         __set_fixmap(VVAR_PAGE, physaddr_vvar_page, PAGE_KERNEL_VVAR);
 370         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VVAR_PAGE) !=
 371                      (unsigned long)VVAR_ADDRESS);
 372 }
 373
 374 static int __init vsyscall_init(void)
 375 {
 376         BUG_ON(VSYSCALL_ADDR(0) != __fix_to_virt(VSYSCALL_FIRST_PAGE));
 377
 378         on_each_cpu(cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
 379         /* notifier priority > KVM */
 380         hotcpu_notifier(cpu_vsyscall_notifier, 30);
 381
 382         return 0;
 383 }
 384 __initcall(vsyscall_init);