mm/kasan/tags.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * This file contains core tag-based KASAN code.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2018 Google, Inc.
   6  * Author: Andrey Konovalov <andreyknvl@google.com>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  */
  13
  14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  15
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/init.h>
  19 #include <linux/kasan.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/kmemleak.h>
  22 #include <linux/linkage.h>
  23 #include <linux/memblock.h>
  24 #include <linux/memory.h>
  25 #include <linux/mm.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/printk.h>
  28 #include <linux/random.h>
  29 #include <linux/sched.h>
  30 #include <linux/sched/task_stack.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/stacktrace.h>
  33 #include <linux/string.h>
  34 #include <linux/types.h>
  35 #include <linux/vmalloc.h>
  36 #include <linux/bug.h>
  37
  38 #include "kasan.h"
  39 #include "../slab.h"
  40
  41 static DEFINE_PER_CPU(u32, prng_state);
  42
  43 void kasan_init_tags(void)
  44 {
  45         int cpu;
  46
  47         for_each_possible_cpu(cpu)
  48                 per_cpu(prng_state, cpu) = (u32)get_cycles();
  49 }
  50
  51 /*
  52  * If a preemption happens between this_cpu_read and this_cpu_write, the only
  53  * side effect is that we'll give a few allocated in different contexts objects
  54  * the same tag. Since tag-based KASAN is meant to be used a probabilistic
  55  * bug-detection debug feature, this doesn't have significant negative impact.
  56  *
  57  * Ideally the tags use strong randomness to prevent any attempts to predict
  58  * them during explicit exploit attempts. But strong randomness is expensive,
  59  * and we did an intentional trade-off to use a PRNG. This non-atomic RMW
  60  * sequence has in fact positive effect, since interrupts that randomly skew
  61  * PRNG at unpredictable points do only good.
  62  */
  63 u8 random_tag(void)
  64 {
  65         u32 state = this_cpu_read(prng_state);
  66
  67         state = 1664525 * state + 1013904223;
  68         this_cpu_write(prng_state, state);
  69
  70         return (u8)(state % (KASAN_TAG_MAX + 1));
  71 }
  72
  73 void *kasan_reset_tag(const void *addr)
  74 {
  75         return reset_tag(addr);
  76 }
  77
  78 bool check_memory_region(unsigned long addr, size_t size, bool write,
  79                                 unsigned long ret_ip)
  80 {
  81         u8 tag;
  82         u8 *shadow_first, *shadow_last, *shadow;
  83         void *untagged_addr;
  84
  85         if (unlikely(size == 0))
  86                 return true;
  87
  88         if (unlikely(addr + size < addr))
  89                 return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
  90
  91         tag = get_tag((const void *)addr);
  92
  93         /*
  94          * Ignore accesses for pointers tagged with 0xff (native kernel
  95          * pointer tag) to suppress false positives caused by kmap.
  96          *
  97          * Some kernel code was written to account for archs that don't keep
  98          * high memory mapped all the time, but rather map and unmap particular
  99          * pages when needed. Instead of storing a pointer to the kernel memory,
 100          * this code saves the address of the page structure and offset within
 101          * that page for later use. Those pages are then mapped and unmapped
 102          * with kmap/kunmap when necessary and virt_to_page is used to get the
 103          * virtual address of the page. For arm64 (that keeps the high memory
 104          * mapped all the time), kmap is turned into a page_address call.
 105
 106          * The issue is that with use of the page_address + virt_to_page
 107          * sequence the top byte value of the original pointer gets lost (gets
 108          * set to KASAN_TAG_KERNEL (0xFF)).
 109          */
 110         if (tag == KASAN_TAG_KERNEL)
 111                 return true;
 112
 113         untagged_addr = reset_tag((const void *)addr);
 114         if (unlikely(untagged_addr <
 115                         kasan_shadow_to_mem((void *)KASAN_SHADOW_START))) {
 116                 return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
 117         }
 118         shadow_first = kasan_mem_to_shadow(untagged_addr);
 119         shadow_last = kasan_mem_to_shadow(untagged_addr + size - 1);
 120         for (shadow = shadow_first; shadow <= shadow_last; shadow++) {
 121                 if (*shadow != tag) {
 122                         return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
 123                 }
 124         }
 125
 126         return true;
 127 }
 128
 129 #define DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(size)                                  \
 130         void __hwasan_load##size##_noabort(unsigned long addr)          \
 131         {                                                               \
 132                 check_memory_region(addr, size, false, _RET_IP_);       \
 133         }                                                               \
 134         EXPORT_SYMBOL(__hwasan_load##size##_noabort);                   \
 135         void __hwasan_store##size##_noabort(unsigned long addr)         \
 136         {                                                               \
 137                 check_memory_region(addr, size, true, _RET_IP_);        \
 138         }                                                               \
 139         EXPORT_SYMBOL(__hwasan_store##size##_noabort)
 140
 141 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(1);
 142 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(2);
 143 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(4);
 144 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(8);
 145 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(16);
 146
 147 void __hwasan_loadN_noabort(unsigned long addr, unsigned long size)
 148 {
 149         check_memory_region(addr, size, false, _RET_IP_);
 150 }
 151 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_loadN_noabort);
 152
 153 void __hwasan_storeN_noabort(unsigned long addr, unsigned long size)
 154 {
 155         check_memory_region(addr, size, true, _RET_IP_);
 156 }
 157 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_storeN_noabort);
 158
 159 void __hwasan_tag_memory(unsigned long addr, u8 tag, unsigned long size)
 160 {
 161         kasan_poison_shadow((void *)addr, size, tag);
 162 }
 163 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_tag_memory);
 164
 165 void kasan_set_free_info(struct kmem_cache *cache,
 166                                 void *object, u8 tag)
 167 {
 168         struct kasan_alloc_meta *alloc_meta;
 169         u8 idx = 0;
 170
 171         alloc_meta = get_alloc_info(cache, object);
 172
 173 #ifdef CONFIG_KASAN_SW_TAGS_IDENTIFY
 174         idx = alloc_meta->free_track_idx;
 175         alloc_meta->free_pointer_tag[idx] = tag;
 176         alloc_meta->free_track_idx = (idx + 1) % KASAN_NR_FREE_STACKS;
 177 #endif
 178
 179         kasan_set_track(&alloc_meta->free_track[idx], GFP_NOWAIT);
 180 }
 181
 182 struct kasan_track *kasan_get_free_track(struct kmem_cache *cache,
 183                                 void *object, u8 tag)
 184 {
 185         struct kasan_alloc_meta *alloc_meta;
 186         int i = 0;
 187
 188         alloc_meta = get_alloc_info(cache, object);
 189
 190 #ifdef CONFIG_KASAN_SW_TAGS_IDENTIFY
 191         for (i = 0; i < KASAN_NR_FREE_STACKS; i++) {
 192                 if (alloc_meta->free_pointer_tag[i] == tag)
 193                         break;
 194         }
 195         if (i == KASAN_NR_FREE_STACKS)
 196                 i = alloc_meta->free_track_idx;
 197 #endif
 198
 199         return &alloc_meta->free_track[i];
 200 }