arch/x86/entry/common.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * common.c - C code for kernel entry and exit
   4  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   5  *
   6  * Based on asm and ptrace code by many authors.  The code here originated
   7  * in ptrace.c and signal.c.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/sched/task_stack.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/tracehook.h>
  18 #include <linux/audit.h>
  19 #include <linux/seccomp.h>
  20 #include <linux/signal.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/context_tracking.h>
  23 #include <linux/user-return-notifier.h>
  24 #include <linux/nospec.h>
  25 #include <linux/uprobes.h>
  26 #include <linux/livepatch.h>
  27 #include <linux/syscalls.h>
  28 #include <linux/uaccess.h>
  29
  30 #include <asm/desc.h>
  31 #include <asm/traps.h>
  32 #include <asm/vdso.h>
  33 #include <asm/cpufeature.h>
  34 #include <asm/fpu/api.h>
  35 #include <asm/nospec-branch.h>
  36 #include <asm/io_bitmap.h>
  37
  38 #define CREATE_TRACE_POINTS
  39 #include <trace/events/syscalls.h>
  40
  41 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  42 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  43 __visible inline void enter_from_user_mode(void)
  44 {
  45         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  46         user_exit_irqoff();
  47 }
  48 #else
  49 static inline void enter_from_user_mode(void) {}
  50 #endif
  51
  52 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  53 {
  54 #ifdef CONFIG_X86_64
  55         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  56                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  57                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  58         } else
  59 #endif
  60         {
  61                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  62                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  63         }
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax) or -1
  68  * to skip the syscall.
  69  */
  70 static long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
  71 {
  72         u32 arch = in_ia32_syscall() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
  73
  74         struct thread_info *ti = current_thread_info();
  75         unsigned long ret = 0;
  76         u32 work;
  77
  78         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY))
  79                 BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  80
  81         work = READ_ONCE(ti->flags);
  82
  83         if (work & (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_EMU)) {
  84                 ret = tracehook_report_syscall_entry(regs);
  85                 if (ret || (work & _TIF_SYSCALL_EMU))
  86                         return -1L;
  87         }
  88
  89 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  90         /*
  91          * Do seccomp after ptrace, to catch any tracer changes.
  92          */
  93         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  94                 struct seccomp_data sd;
  95
  96                 sd.arch = arch;
  97                 sd.nr = regs->orig_ax;
  98                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
  99 #ifdef CONFIG_X86_64
 100                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
 101                         sd.args[0] = regs->di;
 102                         sd.args[1] = regs->si;
 103                         sd.args[2] = regs->dx;
 104                         sd.args[3] = regs->r10;
 105                         sd.args[4] = regs->r8;
 106                         sd.args[5] = regs->r9;
 107                 } else
 108 #endif
 109                 {
 110                         sd.args[0] = regs->bx;
 111                         sd.args[1] = regs->cx;
 112                         sd.args[2] = regs->dx;
 113                         sd.args[3] = regs->si;
 114                         sd.args[4] = regs->di;
 115                         sd.args[5] = regs->bp;
 116                 }
 117
 118                 ret = __secure_computing(&sd);
 119                 if (ret == -1)
 120                         return ret;
 121         }
 122 #endif
 123
 124         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 125                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 126
 127         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 128
 129         return ret ?: regs->orig_ax;
 130 }
 131
 132 #define EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS                             \
 133         (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME | _TIF_UPROBE |   \
 134          _TIF_NEED_RESCHED | _TIF_USER_RETURN_NOTIFY | _TIF_PATCH_PENDING)
 135
 136 static void exit_to_usermode_loop(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 137 {
 138         /*
 139          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 140          * none of EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS set.  Several of these flags
 141          * can be set at any time on preemptible kernels if we have IRQs on,
 142          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 143          * work to clear some of the flags can sleep.
 144          */
 145         while (true) {
 146                 /* We have work to do. */
 147                 local_irq_enable();
 148
 149                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 150                         schedule();
 151
 152                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 153                         uprobe_notify_resume(regs);
 154
 155                 if (cached_flags & _TIF_PATCH_PENDING)
 156                         klp_update_patch_state(current);
 157
 158                 /* deal with pending signal delivery */
 159                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 160                         do_signal(regs);
 161
 162                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 163                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 164                         tracehook_notify_resume(regs);
 165                         rseq_handle_notify_resume(NULL, regs);
 166                 }
 167
 168                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 169                         fire_user_return_notifiers();
 170
 171                 /* Disable IRQs and retry */
 172                 local_irq_disable();
 173
 174                 cached_flags = READ_ONCE(current_thread_info()->flags);
 175
 176                 if (!(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 177                         break;
 178         }
 179 }
 180
 181 /* Called with IRQs disabled. */
 182 __visible inline void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 183 {
 184         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 185         u32 cached_flags;
 186
 187         addr_limit_user_check();
 188
 189         lockdep_assert_irqs_disabled();
 190         lockdep_sys_exit();
 191
 192         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 193
 194         if (unlikely(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 195                 exit_to_usermode_loop(regs, cached_flags);
 196
 197         /* Reload ti->flags; we may have rescheduled above. */
 198         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 199
 200         if (unlikely(cached_flags & _TIF_IO_BITMAP))
 201                 tss_update_io_bitmap();
 202
 203         fpregs_assert_state_consistent();
 204         if (unlikely(cached_flags & _TIF_NEED_FPU_LOAD))
 205                 switch_fpu_return();
 206
 207 #ifdef CONFIG_COMPAT
 208         /*
 209          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 210          * returning to user mode.  We need to clear it *after* signal
 211          * handling, because syscall restart has a fixup for compat
 212          * syscalls.  The fixup is exercised by the ptrace_syscall_32
 213          * selftest.
 214          *
 215          * We also need to clear TS_REGS_POKED_I386: the 32-bit tracer
 216          * special case only applies after poking regs and before the
 217          * very next return to user mode.
 218          */
 219         ti->status &= ~(TS_COMPAT|TS_I386_REGS_POKED);
 220 #endif
 221
 222         user_enter_irqoff();
 223
 224         mds_user_clear_cpu_buffers();
 225 }
 226
 227 #define SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS                         \
 228         (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |      \
 229          _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 230
 231 static void syscall_slow_exit_work(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 232 {
 233         bool step;
 234
 235         audit_syscall_exit(regs);
 236
 237         if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 238                 trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 239
 240         /*
 241          * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 242          * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 243          * We already reported this syscall instruction in
 244          * syscall_trace_enter().
 245          */
 246         step = unlikely(
 247                 (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 248                 == _TIF_SINGLESTEP);
 249         if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 250                 tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 255  * state such that we can immediately switch to user mode.
 256  */
 257 __visible inline void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 258 {
 259         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 260         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 261
 262         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 263
 264         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 265             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 266                 local_irq_enable();
 267
 268         rseq_syscall(regs);
 269
 270         /*
 271          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 272          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 273          */
 274         if (unlikely(cached_flags & SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS))
 275                 syscall_slow_exit_work(regs, cached_flags);
 276
 277         local_irq_disable();
 278         prepare_exit_to_usermode(regs);
 279 }
 280
 281 #ifdef CONFIG_X86_64
 282 __visible void do_syscall_64(unsigned long nr, struct pt_regs *regs)
 283 {
 284         struct thread_info *ti;
 285
 286         enter_from_user_mode();
 287         local_irq_enable();
 288         ti = current_thread_info();
 289         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY)
 290                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 291
 292         if (likely(nr < NR_syscalls)) {
 293                 nr = array_index_nospec(nr, NR_syscalls);
 294                 regs->ax = sys_call_table[nr](regs);
 295 #ifdef CONFIG_X86_X32_ABI
 296         } else if (likely((nr & __X32_SYSCALL_BIT) &&
 297                           (nr & ~__X32_SYSCALL_BIT) < X32_NR_syscalls)) {
 298                 nr = array_index_nospec(nr & ~__X32_SYSCALL_BIT,
 299                                         X32_NR_syscalls);
 300                 regs->ax = x32_sys_call_table[nr](regs);
 301 #endif
 302         }
 303
 304         syscall_return_slowpath(regs);
 305 }
 306 #endif
 307
 308 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 309 /*
 310  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.  Does
 311  * all entry and exit work and returns with IRQs off.  This function is
 312  * extremely hot in workloads that use it, and it's usually called from
 313  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 314  */
 315 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 316 {
 317         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 318         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 319
 320 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 321         ti->status |= TS_COMPAT;
 322 #endif
 323
 324         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 325                 /*
 326                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 327                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 328                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 329                  * behavior.
 330                  */
 331                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 332         }
 333
 334         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 335                 nr = array_index_nospec(nr, IA32_NR_syscalls);
 336 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 337                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](regs);
 338 #else
 339                 /*
 340                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 341                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 342                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 343                  * of the args.
 344                  */
 345                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 346                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 347                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 348                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 349 #endif /* CONFIG_IA32_EMULATION */
 350         }
 351
 352         syscall_return_slowpath(regs);
 353 }
 354
 355 /* Handles int $0x80 */
 356 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 357 {
 358         enter_from_user_mode();
 359         local_irq_enable();
 360         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 361 }
 362
 363 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 364 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 365 {
 366         /*
 367          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 368          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 369          */
 370
 371         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 372                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 373
 374         /*
 375          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 376          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 377          * Fix it up.
 378          */
 379         regs->ip = landing_pad;
 380
 381         enter_from_user_mode();
 382
 383         local_irq_enable();
 384
 385         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 386         if (
 387 #ifdef CONFIG_X86_64
 388                 /*
 389                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 390                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 391                  */
 392                 __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 393                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 394 #else
 395                 get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 396                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 397 #endif
 398                 ) {
 399
 400                 /* User code screwed up. */
 401                 local_irq_disable();
 402                 regs->ax = -EFAULT;
 403                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 404                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 405         }
 406
 407         /* Now this is just like a normal syscall. */
 408         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 409
 410 #ifdef CONFIG_X86_64
 411         /*
 412          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 413          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 414          * bother with SYSEXIT.
 415          *
 416          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 417          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 418          * never the case.
 419          */
 420         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 421                 regs->ip == landing_pad &&
 422                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 423 #else
 424         /*
 425          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 426          *
 427          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 428          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 429          * never the case.
 430          *
 431          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 432          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 433          */
 434         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 435                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 436                 regs->ip == landing_pad &&
 437                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 438 #endif
 439 }
 440 #endif