arch/x86/kvm/vmx/sgx.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*  Copyright(c) 2021 Intel Corporation. */
   3 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
   4
   5 #include <asm/sgx.h>
   6
   7 #include "cpuid.h"
   8 #include "kvm_cache_regs.h"
   9 #include "nested.h"
  10 #include "sgx.h"
  11 #include "vmx.h"
  12 #include "x86.h"
  13
  14 bool __read_mostly enable_sgx = 1;
  15 module_param_named(sgx, enable_sgx, bool, 0444);
  16
  17 /* Initial value of guest's virtual SGX_LEPUBKEYHASHn MSRs */
  18 static u64 sgx_pubkey_hash[4] __ro_after_init;
  19
  20 /*
  21  * ENCLS's memory operands use a fixed segment (DS) and a fixed
  22  * address size based on the mode.  Related prefixes are ignored.
  23  */
  24 static int sgx_get_encls_gva(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long offset,
  25                              int size, int alignment, gva_t *gva)
  26 {
  27         struct kvm_segment s;
  28         bool fault;
  29
  30         /* Skip vmcs.GUEST_DS retrieval for 64-bit mode to avoid VMREADs. */
  31         *gva = offset;
  32         if (!is_long_mode(vcpu)) {
  33                 vmx_get_segment(vcpu, &s, VCPU_SREG_DS);
  34                 *gva += s.base;
  35         }
  36
  37         if (!IS_ALIGNED(*gva, alignment)) {
  38                 fault = true;
  39         } else if (likely(is_long_mode(vcpu))) {
  40                 fault = is_noncanonical_address(*gva, vcpu);
  41         } else {
  42                 *gva &= 0xffffffff;
  43                 fault = (s.unusable) ||
  44                         (s.type != 2 && s.type != 3) ||
  45                         (*gva > s.limit) ||
  46                         ((s.base != 0 || s.limit != 0xffffffff) &&
  47                         (((u64)*gva + size - 1) > s.limit + 1));
  48         }
  49         if (fault)
  50                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
  51         return fault ? -EINVAL : 0;
  52 }
  53
  54 static void sgx_handle_emulation_failure(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 addr,
  55                                          unsigned int size)
  56 {
  57         uint64_t data[2] = { addr, size };
  58
  59         __kvm_prepare_emulation_failure_exit(vcpu, data, ARRAY_SIZE(data));
  60 }
  61
  62 static int sgx_read_hva(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long hva, void *data,
  63                         unsigned int size)
  64 {
  65         if (__copy_from_user(data, (void __user *)hva, size)) {
  66                 sgx_handle_emulation_failure(vcpu, hva, size);
  67                 return -EFAULT;
  68         }
  69
  70         return 0;
  71 }
  72
  73 static int sgx_gva_to_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, bool write,
  74                           gpa_t *gpa)
  75 {
  76         struct x86_exception ex;
  77
  78         if (write)
  79                 *gpa = kvm_mmu_gva_to_gpa_write(vcpu, gva, &ex);
  80         else
  81                 *gpa = kvm_mmu_gva_to_gpa_read(vcpu, gva, &ex);
  82
  83         if (*gpa == INVALID_GPA) {
  84                 kvm_inject_emulated_page_fault(vcpu, &ex);
  85                 return -EFAULT;
  86         }
  87
  88         return 0;
  89 }
  90
  91 static int sgx_gpa_to_hva(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, unsigned long *hva)
  92 {
  93         *hva = kvm_vcpu_gfn_to_hva(vcpu, PFN_DOWN(gpa));
  94         if (kvm_is_error_hva(*hva)) {
  95                 sgx_handle_emulation_failure(vcpu, gpa, 1);
  96                 return -EFAULT;
  97         }
  98
  99         *hva |= gpa & ~PAGE_MASK;
 100
 101         return 0;
 102 }
 103
 104 static int sgx_inject_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, int trapnr)
 105 {
 106         struct x86_exception ex;
 107
 108         /*
 109          * A non-EPCM #PF indicates a bad userspace HVA.  This *should* check
 110          * for PFEC.SGX and not assume any #PF on SGX2 originated in the EPC,
 111          * but the error code isn't (yet) plumbed through the ENCLS helpers.
 112          */
 113         if (trapnr == PF_VECTOR && !boot_cpu_has(X86_FEATURE_SGX2)) {
 114                 kvm_prepare_emulation_failure_exit(vcpu);
 115                 return 0;
 116         }
 117
 118         /*
 119          * If the guest thinks it's running on SGX2 hardware, inject an SGX
 120          * #PF if the fault matches an EPCM fault signature (#GP on SGX1,
 121          * #PF on SGX2).  The assumption is that EPCM faults are much more
 122          * likely than a bad userspace address.
 123          */
 124         if ((trapnr == PF_VECTOR || !boot_cpu_has(X86_FEATURE_SGX2)) &&
 125             guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX2)) {
 126                 memset(&ex, 0, sizeof(ex));
 127                 ex.vector = PF_VECTOR;
 128                 ex.error_code = PFERR_PRESENT_MASK | PFERR_WRITE_MASK |
 129                                 PFERR_SGX_MASK;
 130                 ex.address = gva;
 131                 ex.error_code_valid = true;
 132                 ex.nested_page_fault = false;
 133                 kvm_inject_emulated_page_fault(vcpu, &ex);
 134         } else {
 135                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
 136         }
 137         return 1;
 138 }
 139
 140 static int __handle_encls_ecreate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 141                                   struct sgx_pageinfo *pageinfo,
 142                                   unsigned long secs_hva,
 143                                   gva_t secs_gva)
 144 {
 145         struct sgx_secs *contents = (struct sgx_secs *)pageinfo->contents;
 146         struct kvm_cpuid_entry2 *sgx_12_0, *sgx_12_1;
 147         u64 attributes, xfrm, size;
 148         u32 miscselect;
 149         u8 max_size_log2;
 150         int trapnr, ret;
 151
 152         sgx_12_0 = kvm_find_cpuid_entry_index(vcpu, 0x12, 0);
 153         sgx_12_1 = kvm_find_cpuid_entry_index(vcpu, 0x12, 1);
 154         if (!sgx_12_0 || !sgx_12_1) {
 155                 kvm_prepare_emulation_failure_exit(vcpu);
 156                 return 0;
 157         }
 158
 159         miscselect = contents->miscselect;
 160         attributes = contents->attributes;
 161         xfrm = contents->xfrm;
 162         size = contents->size;
 163
 164         /* Enforce restriction of access to the PROVISIONKEY. */
 165         if (!vcpu->kvm->arch.sgx_provisioning_allowed &&
 166             (attributes & SGX_ATTR_PROVISIONKEY)) {
 167                 if (sgx_12_1->eax & SGX_ATTR_PROVISIONKEY)
 168                         pr_warn_once("SGX PROVISIONKEY advertised but not allowed\n");
 169                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
 170                 return 1;
 171         }
 172
 173         /* Enforce CPUID restrictions on MISCSELECT, ATTRIBUTES and XFRM. */
 174         if ((u32)miscselect & ~sgx_12_0->ebx ||
 175             (u32)attributes & ~sgx_12_1->eax ||
 176             (u32)(attributes >> 32) & ~sgx_12_1->ebx ||
 177             (u32)xfrm & ~sgx_12_1->ecx ||
 178             (u32)(xfrm >> 32) & ~sgx_12_1->edx) {
 179                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
 180                 return 1;
 181         }
 182
 183         /* Enforce CPUID restriction on max enclave size. */
 184         max_size_log2 = (attributes & SGX_ATTR_MODE64BIT) ? sgx_12_0->edx >> 8 :
 185                                                             sgx_12_0->edx;
 186         if (size >= BIT_ULL(max_size_log2)) {
 187                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
 188                 return 1;
 189         }
 190
 191         /*
 192          * sgx_virt_ecreate() returns:
 193          *  1) 0:       ECREATE was successful
 194          *  2) -EFAULT: ECREATE was run but faulted, and trapnr was set to the
 195          *              exception number.
 196          *  3) -EINVAL: access_ok() on @secs_hva failed. This should never
 197          *              happen as KVM checks host addresses at memslot creation.
 198          *              sgx_virt_ecreate() has already warned in this case.
 199          */
 200         ret = sgx_virt_ecreate(pageinfo, (void __user *)secs_hva, &trapnr);
 201         if (!ret)
 202                 return kvm_skip_emulated_instruction(vcpu);
 203         if (ret == -EFAULT)
 204                 return sgx_inject_fault(vcpu, secs_gva, trapnr);
 205
 206         return ret;
 207 }
 208
 209 static int handle_encls_ecreate(struct kvm_vcpu *vcpu)
 210 {
 211         gva_t pageinfo_gva, secs_gva;
 212         gva_t metadata_gva, contents_gva;
 213         gpa_t metadata_gpa, contents_gpa, secs_gpa;
 214         unsigned long metadata_hva, contents_hva, secs_hva;
 215         struct sgx_pageinfo pageinfo;
 216         struct sgx_secs *contents;
 217         struct x86_exception ex;
 218         int r;
 219
 220         if (sgx_get_encls_gva(vcpu, kvm_rbx_read(vcpu), 32, 32, &pageinfo_gva) ||
 221             sgx_get_encls_gva(vcpu, kvm_rcx_read(vcpu), 4096, 4096, &secs_gva))
 222                 return 1;
 223
 224         /*
 225          * Copy the PAGEINFO to local memory, its pointers need to be
 226          * translated, i.e. we need to do a deep copy/translate.
 227          */
 228         r = kvm_read_guest_virt(vcpu, pageinfo_gva, &pageinfo,
 229                                 sizeof(pageinfo), &ex);
 230         if (r == X86EMUL_PROPAGATE_FAULT) {
 231                 kvm_inject_emulated_page_fault(vcpu, &ex);
 232                 return 1;
 233         } else if (r != X86EMUL_CONTINUE) {
 234                 sgx_handle_emulation_failure(vcpu, pageinfo_gva,
 235                                              sizeof(pageinfo));
 236                 return 0;
 237         }
 238
 239         if (sgx_get_encls_gva(vcpu, pageinfo.metadata, 64, 64, &metadata_gva) ||
 240             sgx_get_encls_gva(vcpu, pageinfo.contents, 4096, 4096,
 241                               &contents_gva))
 242                 return 1;
 243
 244         /*
 245          * Translate the SECINFO, SOURCE and SECS pointers from GVA to GPA.
 246          * Resume the guest on failure to inject a #PF.
 247          */
 248         if (sgx_gva_to_gpa(vcpu, metadata_gva, false, &metadata_gpa) ||
 249             sgx_gva_to_gpa(vcpu, contents_gva, false, &contents_gpa) ||
 250             sgx_gva_to_gpa(vcpu, secs_gva, true, &secs_gpa))
 251                 return 1;
 252
 253         /*
 254          * ...and then to HVA.  The order of accesses isn't architectural, i.e.
 255          * KVM doesn't have to fully process one address at a time.  Exit to
 256          * userspace if a GPA is invalid.
 257          */
 258         if (sgx_gpa_to_hva(vcpu, metadata_gpa, &metadata_hva) ||
 259             sgx_gpa_to_hva(vcpu, contents_gpa, &contents_hva) ||
 260             sgx_gpa_to_hva(vcpu, secs_gpa, &secs_hva))
 261                 return 0;
 262
 263         /*
 264          * Copy contents into kernel memory to prevent TOCTOU attack. E.g. the
 265          * guest could do ECREATE w/ SECS.SGX_ATTR_PROVISIONKEY=0, and
 266          * simultaneously set SGX_ATTR_PROVISIONKEY to bypass the check to
 267          * enforce restriction of access to the PROVISIONKEY.
 268          */
 269         contents = (struct sgx_secs *)__get_free_page(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 270         if (!contents)
 271                 return -ENOMEM;
 272
 273         /* Exit to userspace if copying from a host userspace address fails. */
 274         if (sgx_read_hva(vcpu, contents_hva, (void *)contents, PAGE_SIZE)) {
 275                 free_page((unsigned long)contents);
 276                 return 0;
 277         }
 278
 279         pageinfo.metadata = metadata_hva;
 280         pageinfo.contents = (u64)contents;
 281
 282         r = __handle_encls_ecreate(vcpu, &pageinfo, secs_hva, secs_gva);
 283
 284         free_page((unsigned long)contents);
 285
 286         return r;
 287 }
 288
 289 static int handle_encls_einit(struct kvm_vcpu *vcpu)
 290 {
 291         unsigned long sig_hva, secs_hva, token_hva, rflags;
 292         struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
 293         gva_t sig_gva, secs_gva, token_gva;
 294         gpa_t sig_gpa, secs_gpa, token_gpa;
 295         int ret, trapnr;
 296
 297         if (sgx_get_encls_gva(vcpu, kvm_rbx_read(vcpu), 1808, 4096, &sig_gva) ||
 298             sgx_get_encls_gva(vcpu, kvm_rcx_read(vcpu), 4096, 4096, &secs_gva) ||
 299             sgx_get_encls_gva(vcpu, kvm_rdx_read(vcpu), 304, 512, &token_gva))
 300                 return 1;
 301
 302         /*
 303          * Translate the SIGSTRUCT, SECS and TOKEN pointers from GVA to GPA.
 304          * Resume the guest on failure to inject a #PF.
 305          */
 306         if (sgx_gva_to_gpa(vcpu, sig_gva, false, &sig_gpa) ||
 307             sgx_gva_to_gpa(vcpu, secs_gva, true, &secs_gpa) ||
 308             sgx_gva_to_gpa(vcpu, token_gva, false, &token_gpa))
 309                 return 1;
 310
 311         /*
 312          * ...and then to HVA.  The order of accesses isn't architectural, i.e.
 313          * KVM doesn't have to fully process one address at a time.  Exit to
 314          * userspace if a GPA is invalid.  Note, all structures are aligned and
 315          * cannot split pages.
 316          */
 317         if (sgx_gpa_to_hva(vcpu, sig_gpa, &sig_hva) ||
 318             sgx_gpa_to_hva(vcpu, secs_gpa, &secs_hva) ||
 319             sgx_gpa_to_hva(vcpu, token_gpa, &token_hva))
 320                 return 0;
 321
 322         ret = sgx_virt_einit((void __user *)sig_hva, (void __user *)token_hva,
 323                              (void __user *)secs_hva,
 324                              vmx->msr_ia32_sgxlepubkeyhash, &trapnr);
 325
 326         if (ret == -EFAULT)
 327                 return sgx_inject_fault(vcpu, secs_gva, trapnr);
 328
 329         /*
 330          * sgx_virt_einit() returns -EINVAL when access_ok() fails on @sig_hva,
 331          * @token_hva or @secs_hva. This should never happen as KVM checks host
 332          * addresses at memslot creation. sgx_virt_einit() has already warned
 333          * in this case, so just return.
 334          */
 335         if (ret < 0)
 336                 return ret;
 337
 338         rflags = vmx_get_rflags(vcpu) & ~(X86_EFLAGS_CF | X86_EFLAGS_PF |
 339                                           X86_EFLAGS_AF | X86_EFLAGS_SF |
 340                                           X86_EFLAGS_OF);
 341         if (ret)
 342                 rflags |= X86_EFLAGS_ZF;
 343         else
 344                 rflags &= ~X86_EFLAGS_ZF;
 345         vmx_set_rflags(vcpu, rflags);
 346
 347         kvm_rax_write(vcpu, ret);
 348         return kvm_skip_emulated_instruction(vcpu);
 349 }
 350
 351 static inline bool encls_leaf_enabled_in_guest(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 leaf)
 352 {
 353         if (!enable_sgx || !guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX))
 354                 return false;
 355
 356         if (leaf >= ECREATE && leaf <= ETRACK)
 357                 return guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX1);
 358
 359         if (leaf >= EAUG && leaf <= EMODT)
 360                 return guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX2);
 361
 362         return false;
 363 }
 364
 365 static inline bool sgx_enabled_in_guest_bios(struct kvm_vcpu *vcpu)
 366 {
 367         const u64 bits = FEAT_CTL_SGX_ENABLED | FEAT_CTL_LOCKED;
 368
 369         return (to_vmx(vcpu)->msr_ia32_feature_control & bits) == bits;
 370 }
 371
 372 int handle_encls(struct kvm_vcpu *vcpu)
 373 {
 374         u32 leaf = (u32)kvm_rax_read(vcpu);
 375
 376         if (!encls_leaf_enabled_in_guest(vcpu, leaf)) {
 377                 kvm_queue_exception(vcpu, UD_VECTOR);
 378         } else if (!sgx_enabled_in_guest_bios(vcpu)) {
 379                 kvm_inject_gp(vcpu, 0);
 380         } else {
 381                 if (leaf == ECREATE)
 382                         return handle_encls_ecreate(vcpu);
 383                 if (leaf == EINIT)
 384                         return handle_encls_einit(vcpu);
 385                 WARN_ONCE(1, "unexpected exit on ENCLS[%u]", leaf);
 386                 vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_UNKNOWN;
 387                 vcpu->run->hw.hardware_exit_reason = EXIT_REASON_ENCLS;
 388                 return 0;
 389         }
 390         return 1;
 391 }
 392
 393 void setup_default_sgx_lepubkeyhash(void)
 394 {
 395         /*
 396          * Use Intel's default value for Skylake hardware if Launch Control is
 397          * not supported, i.e. Intel's hash is hardcoded into silicon, or if
 398          * Launch Control is supported and enabled, i.e. mimic the reset value
 399          * and let the guest write the MSRs at will.  If Launch Control is
 400          * supported but disabled, then use the current MSR values as the hash
 401          * MSRs exist but are read-only (locked and not writable).
 402          */
 403         if (!enable_sgx || boot_cpu_has(X86_FEATURE_SGX_LC) ||
 404             rdmsrl_safe(MSR_IA32_SGXLEPUBKEYHASH0, &sgx_pubkey_hash[0])) {
 405                 sgx_pubkey_hash[0] = 0xa6053e051270b7acULL;
 406                 sgx_pubkey_hash[1] = 0x6cfbe8ba8b3b413dULL;
 407                 sgx_pubkey_hash[2] = 0xc4916d99f2b3735dULL;
 408                 sgx_pubkey_hash[3] = 0xd4f8c05909f9bb3bULL;
 409         } else {
 410                 /* MSR_IA32_SGXLEPUBKEYHASH0 is read above */
 411                 rdmsrl(MSR_IA32_SGXLEPUBKEYHASH1, sgx_pubkey_hash[1]);
 412                 rdmsrl(MSR_IA32_SGXLEPUBKEYHASH2, sgx_pubkey_hash[2]);
 413                 rdmsrl(MSR_IA32_SGXLEPUBKEYHASH3, sgx_pubkey_hash[3]);
 414         }
 415 }
 416
 417 void vcpu_setup_sgx_lepubkeyhash(struct kvm_vcpu *vcpu)
 418 {
 419         struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
 420
 421         memcpy(vmx->msr_ia32_sgxlepubkeyhash, sgx_pubkey_hash,
 422                sizeof(sgx_pubkey_hash));
 423 }
 424
 425 /*
 426  * ECREATE must be intercepted to enforce MISCSELECT, ATTRIBUTES and XFRM
 427  * restrictions if the guest's allowed-1 settings diverge from hardware.
 428  */
 429 static bool sgx_intercept_encls_ecreate(struct kvm_vcpu *vcpu)
 430 {
 431         struct kvm_cpuid_entry2 *guest_cpuid;
 432         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 433
 434         if (!vcpu->kvm->arch.sgx_provisioning_allowed)
 435                 return true;
 436
 437         guest_cpuid = kvm_find_cpuid_entry_index(vcpu, 0x12, 0);
 438         if (!guest_cpuid)
 439                 return true;
 440
 441         cpuid_count(0x12, 0, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 442         if (guest_cpuid->ebx != ebx || guest_cpuid->edx != edx)
 443                 return true;
 444
 445         guest_cpuid = kvm_find_cpuid_entry_index(vcpu, 0x12, 1);
 446         if (!guest_cpuid)
 447                 return true;
 448
 449         cpuid_count(0x12, 1, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 450         if (guest_cpuid->eax != eax || guest_cpuid->ebx != ebx ||
 451             guest_cpuid->ecx != ecx || guest_cpuid->edx != edx)
 452                 return true;
 453
 454         return false;
 455 }
 456
 457 void vmx_write_encls_bitmap(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vmcs12 *vmcs12)
 458 {
 459         /*
 460          * There is no software enable bit for SGX that is virtualized by
 461          * hardware, e.g. there's no CR4.SGXE, so when SGX is disabled in the
 462          * guest (either by the host or by the guest's BIOS) but enabled in the
 463          * host, trap all ENCLS leafs and inject #UD/#GP as needed to emulate
 464          * the expected system behavior for ENCLS.
 465          */
 466         u64 bitmap = -1ull;
 467
 468         /* Nothing to do if hardware doesn't support SGX */
 469         if (!cpu_has_vmx_encls_vmexit())
 470                 return;
 471
 472         if (guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX) &&
 473             sgx_enabled_in_guest_bios(vcpu)) {
 474                 if (guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX1)) {
 475                         bitmap &= ~GENMASK_ULL(ETRACK, ECREATE);
 476                         if (sgx_intercept_encls_ecreate(vcpu))
 477                                 bitmap |= (1 << ECREATE);
 478                 }
 479
 480                 if (guest_cpuid_has(vcpu, X86_FEATURE_SGX2))
 481                         bitmap &= ~GENMASK_ULL(EMODT, EAUG);
 482
 483                 /*
 484                  * Trap and execute EINIT if launch control is enabled in the
 485                  * host using the guest's values for launch control MSRs, even
 486                  * if the guest's values are fixed to hardware default values.
 487                  * The MSRs are not loaded/saved on VM-Enter/VM-Exit as writing
 488                  * the MSRs is extraordinarily expensive.
 489                  */
 490                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_SGX_LC))
 491                         bitmap |= (1 << EINIT);
 492
 493                 if (!vmcs12 && is_guest_mode(vcpu))
 494                         vmcs12 = get_vmcs12(vcpu);
 495                 if (vmcs12 && nested_cpu_has_encls_exit(vmcs12))
 496                         bitmap |= vmcs12->encls_exiting_bitmap;
 497         }
 498         vmcs_write64(ENCLS_EXITING_BITMAP, bitmap);
 499 }