Merge tag 'spi-fix-v5.6-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie/spi
[linux-2.6-microblaze.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/syscalls.h>
31 #include <asm/pgtable_areas.h>
32
33 /* This is a multiple of PAGE_SIZE. */
34 #define LDT_SLOT_STRIDE (LDT_ENTRIES * LDT_ENTRY_SIZE)
35
36 static inline void *ldt_slot_va(int slot)
37 {
38         return (void *)(LDT_BASE_ADDR + LDT_SLOT_STRIDE * slot);
39 }
40
41 void load_mm_ldt(struct mm_struct *mm)
42 {
43         struct ldt_struct *ldt;
44
45         /* READ_ONCE synchronizes with smp_store_release */
46         ldt = READ_ONCE(mm->context.ldt);
47
48         /*
49          * Any change to mm->context.ldt is followed by an IPI to all
50          * CPUs with the mm active.  The LDT will not be freed until
51          * after the IPI is handled by all such CPUs.  This means that,
52          * if the ldt_struct changes before we return, the values we see
53          * will be safe, and the new values will be loaded before we run
54          * any user code.
55          *
56          * NB: don't try to convert this to use RCU without extreme care.
57          * We would still need IRQs off, because we don't want to change
58          * the local LDT after an IPI loaded a newer value than the one
59          * that we can see.
60          */
61
62         if (unlikely(ldt)) {
63                 if (static_cpu_has(X86_FEATURE_PTI)) {
64                         if (WARN_ON_ONCE((unsigned long)ldt->slot > 1)) {
65                                 /*
66                                  * Whoops -- either the new LDT isn't mapped
67                                  * (if slot == -1) or is mapped into a bogus
68                                  * slot (if slot > 1).
69                                  */
70                                 clear_LDT();
71                                 return;
72                         }
73
74                         /*
75                          * If page table isolation is enabled, ldt->entries
76                          * will not be mapped in the userspace pagetables.
77                          * Tell the CPU to access the LDT through the alias
78                          * at ldt_slot_va(ldt->slot).
79                          */
80                         set_ldt(ldt_slot_va(ldt->slot), ldt->nr_entries);
81                 } else {
82                         set_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
83                 }
84         } else {
85                 clear_LDT();
86         }
87 }
88
89 void switch_ldt(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
90 {
91         /*
92          * Load the LDT if either the old or new mm had an LDT.
93          *
94          * An mm will never go from having an LDT to not having an LDT.  Two
95          * mms never share an LDT, so we don't gain anything by checking to
96          * see whether the LDT changed.  There's also no guarantee that
97          * prev->context.ldt actually matches LDTR, but, if LDTR is non-NULL,
98          * then prev->context.ldt will also be non-NULL.
99          *
100          * If we really cared, we could optimize the case where prev == next
101          * and we're exiting lazy mode.  Most of the time, if this happens,
102          * we don't actually need to reload LDTR, but modify_ldt() is mostly
103          * used by legacy code and emulators where we don't need this level of
104          * performance.
105          *
106          * This uses | instead of || because it generates better code.
107          */
108         if (unlikely((unsigned long)prev->context.ldt |
109                      (unsigned long)next->context.ldt))
110                 load_mm_ldt(next);
111
112         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(preemptible());
113 }
114
115 static void refresh_ldt_segments(void)
116 {
117 #ifdef CONFIG_X86_64
118         unsigned short sel;
119
120         /*
121          * Make sure that the cached DS and ES descriptors match the updated
122          * LDT.
123          */
124         savesegment(ds, sel);
125         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
126                 loadsegment(ds, sel);
127
128         savesegment(es, sel);
129         if ((sel & SEGMENT_TI_MASK) == SEGMENT_LDT)
130                 loadsegment(es, sel);
131 #endif
132 }
133
134 /* context.lock is held by the task which issued the smp function call */
135 static void flush_ldt(void *__mm)
136 {
137         struct mm_struct *mm = __mm;
138
139         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) != mm)
140                 return;
141
142         load_mm_ldt(mm);
143
144         refresh_ldt_segments();
145 }
146
147 /* The caller must call finalize_ldt_struct on the result. LDT starts zeroed. */
148 static struct ldt_struct *alloc_ldt_struct(unsigned int num_entries)
149 {
150         struct ldt_struct *new_ldt;
151         unsigned int alloc_size;
152
153         if (num_entries > LDT_ENTRIES)
154                 return NULL;
155
156         new_ldt = kmalloc(sizeof(struct ldt_struct), GFP_KERNEL);
157         if (!new_ldt)
158                 return NULL;
159
160         BUILD_BUG_ON(LDT_ENTRY_SIZE != sizeof(struct desc_struct));
161         alloc_size = num_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
162
163         /*
164          * Xen is very picky: it requires a page-aligned LDT that has no
165          * trailing nonzero bytes in any page that contains LDT descriptors.
166          * Keep it simple: zero the whole allocation and never allocate less
167          * than PAGE_SIZE.
168          */
169         if (alloc_size > PAGE_SIZE)
170                 new_ldt->entries = vzalloc(alloc_size);
171         else
172                 new_ldt->entries = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
173
174         if (!new_ldt->entries) {
175                 kfree(new_ldt);
176                 return NULL;
177         }
178
179         /* The new LDT isn't aliased for PTI yet. */
180         new_ldt->slot = -1;
181
182         new_ldt->nr_entries = num_entries;
183         return new_ldt;
184 }
185
186 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
187
188 static void do_sanity_check(struct mm_struct *mm,
189                             bool had_kernel_mapping,
190                             bool had_user_mapping)
191 {
192         if (mm->context.ldt) {
193                 /*
194                  * We already had an LDT.  The top-level entry should already
195                  * have been allocated and synchronized with the usermode
196                  * tables.
197                  */
198                 WARN_ON(!had_kernel_mapping);
199                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
200                         WARN_ON(!had_user_mapping);
201         } else {
202                 /*
203                  * This is the first time we're mapping an LDT for this process.
204                  * Sync the pgd to the usermode tables.
205                  */
206                 WARN_ON(had_kernel_mapping);
207                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
208                         WARN_ON(had_user_mapping);
209         }
210 }
211
212 #ifdef CONFIG_X86_PAE
213
214 static pmd_t *pgd_to_pmd_walk(pgd_t *pgd, unsigned long va)
215 {
216         p4d_t *p4d;
217         pud_t *pud;
218
219         if (pgd->pgd == 0)
220                 return NULL;
221
222         p4d = p4d_offset(pgd, va);
223         if (p4d_none(*p4d))
224                 return NULL;
225
226         pud = pud_offset(p4d, va);
227         if (pud_none(*pud))
228                 return NULL;
229
230         return pmd_offset(pud, va);
231 }
232
233 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
234 {
235         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
236         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
237         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
238
239         k_pmd = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
240         u_pmd = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
241
242         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
243                 set_pmd(u_pmd, *k_pmd);
244 }
245
246 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
247 {
248         pgd_t *k_pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
249         pgd_t *u_pgd = kernel_to_user_pgdp(k_pgd);
250         bool had_kernel, had_user;
251         pmd_t *k_pmd, *u_pmd;
252
253         k_pmd      = pgd_to_pmd_walk(k_pgd, LDT_BASE_ADDR);
254         u_pmd      = pgd_to_pmd_walk(u_pgd, LDT_BASE_ADDR);
255         had_kernel = (k_pmd->pmd != 0);
256         had_user   = (u_pmd->pmd != 0);
257
258         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
259 }
260
261 #else /* !CONFIG_X86_PAE */
262
263 static void map_ldt_struct_to_user(struct mm_struct *mm)
264 {
265         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
266
267         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI) && !mm->context.ldt)
268                 set_pgd(kernel_to_user_pgdp(pgd), *pgd);
269 }
270
271 static void sanity_check_ldt_mapping(struct mm_struct *mm)
272 {
273         pgd_t *pgd = pgd_offset(mm, LDT_BASE_ADDR);
274         bool had_kernel = (pgd->pgd != 0);
275         bool had_user   = (kernel_to_user_pgdp(pgd)->pgd != 0);
276
277         do_sanity_check(mm, had_kernel, had_user);
278 }
279
280 #endif /* CONFIG_X86_PAE */
281
282 /*
283  * If PTI is enabled, this maps the LDT into the kernelmode and
284  * usermode tables for the given mm.
285  */
286 static int
287 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
288 {
289         unsigned long va;
290         bool is_vmalloc;
291         spinlock_t *ptl;
292         int i, nr_pages;
293
294         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
295                 return 0;
296
297         /*
298          * Any given ldt_struct should have map_ldt_struct() called at most
299          * once.
300          */
301         WARN_ON(ldt->slot != -1);
302
303         /* Check if the current mappings are sane */
304         sanity_check_ldt_mapping(mm);
305
306         is_vmalloc = is_vmalloc_addr(ldt->entries);
307
308         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
309
310         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
311                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
312                 const void *src = (char *)ldt->entries + offset;
313                 unsigned long pfn;
314                 pgprot_t pte_prot;
315                 pte_t pte, *ptep;
316
317                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(slot) + offset;
318                 pfn = is_vmalloc ? vmalloc_to_pfn(src) :
319                         page_to_pfn(virt_to_page(src));
320                 /*
321                  * Treat the PTI LDT range as a *userspace* range.
322                  * get_locked_pte() will allocate all needed pagetables
323                  * and account for them in this mm.
324                  */
325                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
326                 if (!ptep)
327                         return -ENOMEM;
328                 /*
329                  * Map it RO so the easy to find address is not a primary
330                  * target via some kernel interface which misses a
331                  * permission check.
332                  */
333                 pte_prot = __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO & ~_PAGE_GLOBAL);
334                 /* Filter out unsuppored __PAGE_KERNEL* bits: */
335                 pgprot_val(pte_prot) &= __supported_pte_mask;
336                 pte = pfn_pte(pfn, pte_prot);
337                 set_pte_at(mm, va, ptep, pte);
338                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
339         }
340
341         /* Propagate LDT mapping to the user page-table */
342         map_ldt_struct_to_user(mm);
343
344         ldt->slot = slot;
345         return 0;
346 }
347
348 static void unmap_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
349 {
350         unsigned long va;
351         int i, nr_pages;
352
353         if (!ldt)
354                 return;
355
356         /* LDT map/unmap is only required for PTI */
357         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
358                 return;
359
360         nr_pages = DIV_ROUND_UP(ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE, PAGE_SIZE);
361
362         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
363                 unsigned long offset = i << PAGE_SHIFT;
364                 spinlock_t *ptl;
365                 pte_t *ptep;
366
367                 va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot) + offset;
368                 ptep = get_locked_pte(mm, va, &ptl);
369                 pte_clear(mm, va, ptep);
370                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
371         }
372
373         va = (unsigned long)ldt_slot_va(ldt->slot);
374         flush_tlb_mm_range(mm, va, va + nr_pages * PAGE_SIZE, PAGE_SHIFT, false);
375 }
376
377 #else /* !CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
378
379 static int
380 map_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt, int slot)
381 {
382         return 0;
383 }
384
385 static void unmap_ldt_struct(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
386 {
387 }
388 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
389
390 static void free_ldt_pgtables(struct mm_struct *mm)
391 {
392 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
393         struct mmu_gather tlb;
394         unsigned long start = LDT_BASE_ADDR;
395         unsigned long end = LDT_END_ADDR;
396
397         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_PTI))
398                 return;
399
400         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, start, end);
401         free_pgd_range(&tlb, start, end, start, end);
402         tlb_finish_mmu(&tlb, start, end);
403 #endif
404 }
405
406 /* After calling this, the LDT is immutable. */
407 static void finalize_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
408 {
409         paravirt_alloc_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
410 }
411
412 static void install_ldt(struct mm_struct *mm, struct ldt_struct *ldt)
413 {
414         mutex_lock(&mm->context.lock);
415
416         /* Synchronizes with READ_ONCE in load_mm_ldt. */
417         smp_store_release(&mm->context.ldt, ldt);
418
419         /* Activate the LDT for all CPUs using currents mm. */
420         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), flush_ldt, mm, true);
421
422         mutex_unlock(&mm->context.lock);
423 }
424
425 static void free_ldt_struct(struct ldt_struct *ldt)
426 {
427         if (likely(!ldt))
428                 return;
429
430         paravirt_free_ldt(ldt->entries, ldt->nr_entries);
431         if (ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE > PAGE_SIZE)
432                 vfree_atomic(ldt->entries);
433         else
434                 free_page((unsigned long)ldt->entries);
435         kfree(ldt);
436 }
437
438 /*
439  * Called on fork from arch_dup_mmap(). Just copy the current LDT state,
440  * the new task is not running, so nothing can be installed.
441  */
442 int ldt_dup_context(struct mm_struct *old_mm, struct mm_struct *mm)
443 {
444         struct ldt_struct *new_ldt;
445         int retval = 0;
446
447         if (!old_mm)
448                 return 0;
449
450         mutex_lock(&old_mm->context.lock);
451         if (!old_mm->context.ldt)
452                 goto out_unlock;
453
454         new_ldt = alloc_ldt_struct(old_mm->context.ldt->nr_entries);
455         if (!new_ldt) {
456                 retval = -ENOMEM;
457                 goto out_unlock;
458         }
459
460         memcpy(new_ldt->entries, old_mm->context.ldt->entries,
461                new_ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
462         finalize_ldt_struct(new_ldt);
463
464         retval = map_ldt_struct(mm, new_ldt, 0);
465         if (retval) {
466                 free_ldt_pgtables(mm);
467                 free_ldt_struct(new_ldt);
468                 goto out_unlock;
469         }
470         mm->context.ldt = new_ldt;
471
472 out_unlock:
473         mutex_unlock(&old_mm->context.lock);
474         return retval;
475 }
476
477 /*
478  * No need to lock the MM as we are the last user
479  *
480  * 64bit: Don't touch the LDT register - we're already in the next thread.
481  */
482 void destroy_context_ldt(struct mm_struct *mm)
483 {
484         free_ldt_struct(mm->context.ldt);
485         mm->context.ldt = NULL;
486 }
487
488 void ldt_arch_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
489 {
490         free_ldt_pgtables(mm);
491 }
492
493 static int read_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
494 {
495         struct mm_struct *mm = current->mm;
496         unsigned long entries_size;
497         int retval;
498
499         down_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
500
501         if (!mm->context.ldt) {
502                 retval = 0;
503                 goto out_unlock;
504         }
505
506         if (bytecount > LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES)
507                 bytecount = LDT_ENTRY_SIZE * LDT_ENTRIES;
508
509         entries_size = mm->context.ldt->nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE;
510         if (entries_size > bytecount)
511                 entries_size = bytecount;
512
513         if (copy_to_user(ptr, mm->context.ldt->entries, entries_size)) {
514                 retval = -EFAULT;
515                 goto out_unlock;
516         }
517
518         if (entries_size != bytecount) {
519                 /* Zero-fill the rest and pretend we read bytecount bytes. */
520                 if (clear_user(ptr + entries_size, bytecount - entries_size)) {
521                         retval = -EFAULT;
522                         goto out_unlock;
523                 }
524         }
525         retval = bytecount;
526
527 out_unlock:
528         up_read(&mm->context.ldt_usr_sem);
529         return retval;
530 }
531
532 static int read_default_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount)
533 {
534         /* CHECKME: Can we use _one_ random number ? */
535 #ifdef CONFIG_X86_32
536         unsigned long size = 5 * sizeof(struct desc_struct);
537 #else
538         unsigned long size = 128;
539 #endif
540         if (bytecount > size)
541                 bytecount = size;
542         if (clear_user(ptr, bytecount))
543                 return -EFAULT;
544         return bytecount;
545 }
546
547 static int write_ldt(void __user *ptr, unsigned long bytecount, int oldmode)
548 {
549         struct mm_struct *mm = current->mm;
550         struct ldt_struct *new_ldt, *old_ldt;
551         unsigned int old_nr_entries, new_nr_entries;
552         struct user_desc ldt_info;
553         struct desc_struct ldt;
554         int error;
555
556         error = -EINVAL;
557         if (bytecount != sizeof(ldt_info))
558                 goto out;
559         error = -EFAULT;
560         if (copy_from_user(&ldt_info, ptr, sizeof(ldt_info)))
561                 goto out;
562
563         error = -EINVAL;
564         if (ldt_info.entry_number >= LDT_ENTRIES)
565                 goto out;
566         if (ldt_info.contents == 3) {
567                 if (oldmode)
568                         goto out;
569                 if (ldt_info.seg_not_present == 0)
570                         goto out;
571         }
572
573         if ((oldmode && !ldt_info.base_addr && !ldt_info.limit) ||
574             LDT_empty(&ldt_info)) {
575                 /* The user wants to clear the entry. */
576                 memset(&ldt, 0, sizeof(ldt));
577         } else {
578                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_X86_16BIT) && !ldt_info.seg_32bit) {
579                         error = -EINVAL;
580                         goto out;
581                 }
582
583                 fill_ldt(&ldt, &ldt_info);
584                 if (oldmode)
585                         ldt.avl = 0;
586         }
587
588         if (down_write_killable(&mm->context.ldt_usr_sem))
589                 return -EINTR;
590
591         old_ldt       = mm->context.ldt;
592         old_nr_entries = old_ldt ? old_ldt->nr_entries : 0;
593         new_nr_entries = max(ldt_info.entry_number + 1, old_nr_entries);
594
595         error = -ENOMEM;
596         new_ldt = alloc_ldt_struct(new_nr_entries);
597         if (!new_ldt)
598                 goto out_unlock;
599
600         if (old_ldt)
601                 memcpy(new_ldt->entries, old_ldt->entries, old_nr_entries * LDT_ENTRY_SIZE);
602
603         new_ldt->entries[ldt_info.entry_number] = ldt;
604         finalize_ldt_struct(new_ldt);
605
606         /*
607          * If we are using PTI, map the new LDT into the userspace pagetables.
608          * If there is already an LDT, use the other slot so that other CPUs
609          * will continue to use the old LDT until install_ldt() switches
610          * them over to the new LDT.
611          */
612         error = map_ldt_struct(mm, new_ldt, old_ldt ? !old_ldt->slot : 0);
613         if (error) {
614                 /*
615                  * This only can fail for the first LDT setup. If an LDT is
616                  * already installed then the PTE page is already
617                  * populated. Mop up a half populated page table.
618                  */
619                 if (!WARN_ON_ONCE(old_ldt))
620                         free_ldt_pgtables(mm);
621                 free_ldt_struct(new_ldt);
622                 goto out_unlock;
623         }
624
625         install_ldt(mm, new_ldt);
626         unmap_ldt_struct(mm, old_ldt);
627         free_ldt_struct(old_ldt);
628         error = 0;
629
630 out_unlock:
631         up_write(&mm->context.ldt_usr_sem);
632 out:
633         return error;
634 }
635
636 SYSCALL_DEFINE3(modify_ldt, int , func , void __user * , ptr ,
637                 unsigned long , bytecount)
638 {
639         int ret = -ENOSYS;
640
641         switch (func) {
642         case 0:
643                 ret = read_ldt(ptr, bytecount);
644                 break;
645         case 1:
646                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 1);
647                 break;
648         case 2:
649                 ret = read_default_ldt(ptr, bytecount);
650                 break;
651         case 0x11:
652                 ret = write_ldt(ptr, bytecount, 0);
653                 break;
654         }
655         /*
656          * The SYSCALL_DEFINE() macros give us an 'unsigned long'
657          * return type, but tht ABI for sys_modify_ldt() expects
658          * 'int'.  This cast gives us an int-sized value in %rax
659          * for the return code.  The 'unsigned' is necessary so
660          * the compiler does not try to sign-extend the negative
661          * return codes into the high half of the register when
662          * taking the value from int->long.
663          */
664         return (unsigned int)ret;
665 }