arch/x86/kernel/vsyscall_64-xen.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         .lock = __SEQLOCK_UNLOCKED(__vsyscall_gtod_data.lock),
  58 };
  59
  60 static enum { EMULATE, NATIVE, NONE } vsyscall_mode = EMULATE;
  61
  62 static int __init vsyscall_setup(char *str)
  63 {
  64         if (str) {
  65                 if (!strcmp("emulate", str))
  66                         vsyscall_mode = EMULATE;
  67                 else if (!strcmp("native", str))
  68                         vsyscall_mode = NATIVE;
  69                 else if (!strcmp("none", str))
  70                         vsyscall_mode = NONE;
  71                 else
  72                         return -EINVAL;
  73
  74                 return 0;
  75         }
  76
  77         return -EINVAL;
  78 }
  79 early_param("vsyscall", vsyscall_setup);
  80
  81 void update_vsyscall_tz(void)
  82 {
  83         unsigned long flags;
  84
  85         write_seqlock_irqsave(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
  86         /* sys_tz has changed */
  87         vsyscall_gtod_data.sys_tz = sys_tz;
  88         write_sequnlock_irqrestore(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
  89 }
  90
  91 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
  92                         struct clocksource *clock, u32 mult)
  93 {
  94         unsigned long flags;
  95
  96         write_seqlock_irqsave(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
  97
  98         /* copy vsyscall data */
  99 #ifndef CONFIG_XEN
 100         vsyscall_gtod_data.clock.vclock_mode    = clock->archdata.vclock_mode;
 101 #endif
 102         vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last     = clock->cycle_last;
 103         vsyscall_gtod_data.clock.mask           = clock->mask;
 104         vsyscall_gtod_data.clock.mult           = mult;
 105         vsyscall_gtod_data.clock.shift          = clock->shift;
 106         vsyscall_gtod_data.wall_time_sec        = wall_time->tv_sec;
 107         vsyscall_gtod_data.wall_time_nsec       = wall_time->tv_nsec;
 108         vsyscall_gtod_data.wall_to_monotonic    = *wtm;
 109         vsyscall_gtod_data.wall_time_coarse     = __current_kernel_time();
 110
 111         write_sequnlock_irqrestore(&vsyscall_gtod_data.lock, flags);
 112 }
 113
 114 static void warn_bad_vsyscall(const char *level, struct pt_regs *regs,
 115                               const char *message)
 116 {
 117         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL, DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
 118         struct task_struct *tsk;
 119
 120         if (!show_unhandled_signals || !__ratelimit(&rs))
 121                 return;
 122
 123         tsk = current;
 124
 125         printk("%s%s[%d] %s ip:%lx cs:%lx sp:%lx ax:%lx si:%lx di:%lx\n",
 126                level, tsk->comm, task_pid_nr(tsk),
 127                message, regs->ip, regs->cs,
 128                regs->sp, regs->ax, regs->si, regs->di);
 129 }
 130
 131 static int addr_to_vsyscall_nr(unsigned long addr)
 132 {
 133         int nr;
 134
 135         if ((addr & ~0xC00UL) != VSYSCALL_START)
 136                 return -EINVAL;
 137
 138         nr = (addr & 0xC00UL) >> 10;
 139         if (nr >= 3)
 140                 return -EINVAL;
 141
 142         return nr;
 143 }
 144
 145 static bool write_ok_or_segv(unsigned long ptr, size_t size)
 146 {
 147         /*
 148          * XXX: if access_ok, get_user, and put_user handled
 149          * sig_on_uaccess_error, this could go away.
 150          */
 151
 152         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)ptr, size)) {
 153                 siginfo_t info;
 154                 struct thread_struct *thread = &current->thread;
 155
 156                 thread->error_code      = 6;  /* user fault, no page, write */
 157                 thread->cr2             = ptr;
 158                 thread->trap_no         = 14;
 159
 160                 memset(&info, 0, sizeof(info));
 161                 info.si_signo           = SIGSEGV;
 162                 info.si_errno           = 0;
 163                 info.si_code            = SEGV_MAPERR;
 164                 info.si_addr            = (void __user *)ptr;
 165
 166                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, current);
 167                 return false;
 168         } else {
 169                 return true;
 170         }
 171 }
 172
 173 bool emulate_vsyscall(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 174 {
 175         struct task_struct *tsk;
 176         unsigned long caller;
 177         int vsyscall_nr;
 178         int prev_sig_on_uaccess_error;
 179         long ret;
 180
 181         /*
 182          * No point in checking CS -- the only way to get here is a user mode
 183          * trap to a high address, which means that we're in 64-bit user code.
 184          */
 185
 186         WARN_ON_ONCE(address != regs->ip);
 187
 188         if (vsyscall_mode == NONE) {
 189                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 190                                   "vsyscall attempted with vsyscall=none");
 191                 return false;
 192         }
 193
 194         vsyscall_nr = addr_to_vsyscall_nr(address);
 195
 196         trace_emulate_vsyscall(vsyscall_nr);
 197
 198         if (vsyscall_nr < 0) {
 199                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 200                                   "misaligned vsyscall (exploit attempt or buggy program) -- look up the vsyscall kernel parameter if you need a workaround");
 201                 goto sigsegv;
 202         }
 203
 204         if (get_user(caller, (unsigned long __user *)regs->sp) != 0) {
 205                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 206                                   "vsyscall with bad stack (exploit attempt?)");
 207                 goto sigsegv;
 208         }
 209
 210         tsk = current;
 211         if (seccomp_mode(&tsk->seccomp))
 212                 do_exit(SIGKILL);
 213
 214         /*
 215          * With a real vsyscall, page faults cause SIGSEGV.  We want to
 216          * preserve that behavior to make writing exploits harder.
 217          */
 218         prev_sig_on_uaccess_error = current_thread_info()->sig_on_uaccess_error;
 219         current_thread_info()->sig_on_uaccess_error = 1;
 220
 221         /*
 222          * 0 is a valid user pointer (in the access_ok sense) on 32-bit and
 223          * 64-bit, so we don't need to special-case it here.  For all the
 224          * vsyscalls, 0 means "don't write anything" not "write it at
 225          * address 0".
 226          */
 227         ret = -EFAULT;
 228         switch (vsyscall_nr) {
 229         case 0:
 230                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(struct timeval)) ||
 231                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(struct timezone)))
 232                         break;
 233
 234                 ret = sys_gettimeofday(
 235                         (struct timeval __user *)regs->di,
 236                         (struct timezone __user *)regs->si);
 237                 break;
 238
 239         case 1:
 240                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(time_t)))
 241                         break;
 242
 243                 ret = sys_time((time_t __user *)regs->di);
 244                 break;
 245
 246         case 2:
 247                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(unsigned)) ||
 248                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(unsigned)))
 249                         break;
 250
 251                 ret = sys_getcpu((unsigned __user *)regs->di,
 252                                  (unsigned __user *)regs->si,
 253                                  0);
 254                 break;
 255         default:
 256                 ret = -ENOSYS;
 257                 break;
 258         }
 259
 260         current_thread_info()->sig_on_uaccess_error = prev_sig_on_uaccess_error;
 261
 262         if (ret == -EFAULT) {
 263                 /* Bad news -- userspace fed a bad pointer to a vsyscall. */
 264                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 265                                   "vsyscall fault (exploit attempt?)");
 266
 267                 /*
 268                  * If we failed to generate a signal for any reason,
 269                  * generate one here.  (This should be impossible.)
 270                  */
 271                 if (WARN_ON_ONCE(!sigismember(&tsk->pending.signal, SIGBUS) &&
 272                                  !sigismember(&tsk->pending.signal, SIGSEGV)))
 273                         goto sigsegv;
 274
 275                 return true;  /* Don't emulate the ret. */
 276         }
 277
 278         regs->ax = ret;
 279
 280         /* Emulate a ret instruction. */
 281         regs->ip = caller;
 282         regs->sp += 8;
 283
 284         return true;
 285
 286 sigsegv:
 287         force_sig(SIGSEGV, current);
 288         return true;
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Assume __initcall executes before all user space. Hopefully kmod
 293  * doesn't violate that. We'll find out if it does.
 294  */
 295 static void __cpuinit vsyscall_set_cpu(int cpu)
 296 {
 297         unsigned long d;
 298         unsigned long node = 0;
 299 #ifdef CONFIG_NUMA
 300         node = cpu_to_node(cpu);
 301 #endif
 302         if (cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_RDTSCP))
 303                 write_rdtscp_aux((node << 12) | cpu);
 304
 305         /*
 306          * Store cpu number in limit so that it can be loaded quickly
 307          * in user space in vgetcpu. (12 bits for the CPU and 8 bits for the node)
 308          */
 309         d = 0x0f40000000000ULL;
 310         d |= cpu;
 311         d |= (node & 0xf) << 12;
 312         d |= (node >> 4) << 48;
 313
 314         write_gdt_entry(get_cpu_gdt_table(cpu), GDT_ENTRY_PER_CPU, &d, DESCTYPE_S);
 315 }
 316
 317 static void __cpuinit cpu_vsyscall_init(void *arg)
 318 {
 319         /* preemption should be already off */
 320         vsyscall_set_cpu(raw_smp_processor_id());
 321 }
 322
 323 static int __cpuinit
 324 cpu_vsyscall_notifier(struct notifier_block *n, unsigned long action, void *arg)
 325 {
 326         long cpu = (long)arg;
 327
 328         if (action == CPU_ONLINE || action == CPU_ONLINE_FROZEN)
 329                 smp_call_function_single(cpu, cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
 330
 331         return NOTIFY_DONE;
 332 }
 333
 334 void __init map_vsyscall(void)
 335 {
 336         extern char __vsyscall_page;
 337         unsigned long physaddr_vsyscall = __pa_symbol(&__vsyscall_page);
 338         extern char __vvar_page;
 339         unsigned long physaddr_vvar_page = __pa_symbol(&__vvar_page);
 340
 341         __set_fixmap(VSYSCALL_FIRST_PAGE, physaddr_vsyscall,
 342                      vsyscall_mode == NATIVE
 343                      ? PAGE_KERNEL_VSYSCALL
 344                      : PAGE_KERNEL_VVAR);
 345         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VSYSCALL_FIRST_PAGE) !=
 346                      (unsigned long)VSYSCALL_START);
 347
 348         __set_fixmap(VVAR_PAGE, physaddr_vvar_page, PAGE_KERNEL_VVAR);
 349         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VVAR_PAGE) !=
 350                      (unsigned long)VVAR_ADDRESS);
 351 }
 352
 353 static int __init vsyscall_init(void)
 354 {
 355         BUG_ON(VSYSCALL_ADDR(0) != __fix_to_virt(VSYSCALL_FIRST_PAGE));
 356
 357         on_each_cpu(cpu_vsyscall_init, NULL, 1);
 358         /* notifier priority > KVM */
 359         hotcpu_notifier(cpu_vsyscall_notifier, 30);
 360
 361         return 0;
 362 }
 363 __initcall(vsyscall_init);