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