lib/test_kasan.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014 Samsung Electronics Co., Ltd.
   5  * Author: Andrey Ryabinin <a.ryabinin@samsung.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/bitops.h>
   9 #include <linux/delay.h>
  10 #include <linux/kasan.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/mman.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/printk.h>
  16 #include <linux/random.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/uaccess.h>
  20 #include <linux/io.h>
  21 #include <linux/vmalloc.h>
  22
  23 #include <asm/page.h>
  24
  25 #include <kunit/test.h>
  26
  27 #include "../mm/kasan/kasan.h"
  28
  29 #define OOB_TAG_OFF (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ? 0 : KASAN_GRANULE_SIZE)
  30
  31 /*
  32  * Some tests use these global variables to store return values from function
  33  * calls that could otherwise be eliminated by the compiler as dead code.
  34  */
  35 void *kasan_ptr_result;
  36 int kasan_int_result;
  37
  38 static struct kunit_resource resource;
  39 static struct kunit_kasan_expectation fail_data;
  40 static bool multishot;
  41
  42 /*
  43  * Temporarily enable multi-shot mode. Otherwise, KASAN would only report the
  44  * first detected bug and panic the kernel if panic_on_warn is enabled. For
  45  * hardware tag-based KASAN also allow tag checking to be reenabled for each
  46  * test, see the comment for KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL().
  47  */
  48 static int kasan_test_init(struct kunit *test)
  49 {
  50         multishot = kasan_save_enable_multi_shot();
  51         kasan_set_tagging_report_once(false);
  52         return 0;
  53 }
  54
  55 static void kasan_test_exit(struct kunit *test)
  56 {
  57         kasan_set_tagging_report_once(true);
  58         kasan_restore_multi_shot(multishot);
  59 }
  60
  61 /**
  62  * KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL() - check that the executed expression produces a
  63  * KASAN report; causes a test failure otherwise. This relies on a KUnit
  64  * resource named "kasan_data". Do not use this name for KUnit resources
  65  * outside of KASAN tests.
  66  *
  67  * For hardware tag-based KASAN, when a tag fault happens, tag checking is
  68  * normally auto-disabled. When this happens, this test handler reenables
  69  * tag checking. As tag checking can be only disabled or enabled per CPU, this
  70  * handler disables migration (preemption).
  71  *
  72  * Since the compiler doesn't see that the expression can change the fail_data
  73  * fields, it can reorder or optimize away the accesses to those fields.
  74  * Use READ/WRITE_ONCE() for the accesses and compiler barriers around the
  75  * expression to prevent that.
  76  */
  77 #define KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, expression) do {          \
  78         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_HW_TAGS))                   \
  79                 migrate_disable();                              \
  80         WRITE_ONCE(fail_data.report_expected, true);            \
  81         WRITE_ONCE(fail_data.report_found, false);              \
  82         kunit_add_named_resource(test,                          \
  83                                 NULL,                           \
  84                                 NULL,                           \
  85                                 &resource,                      \
  86                                 "kasan_data", &fail_data);      \
  87         barrier();                                              \
  88         expression;                                             \
  89         barrier();                                              \
  90         KUNIT_EXPECT_EQ(test,                                   \
  91                         READ_ONCE(fail_data.report_expected),   \
  92                         READ_ONCE(fail_data.report_found));     \
  93         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_HW_TAGS)) {                 \
  94                 if (READ_ONCE(fail_data.report_found))          \
  95                         kasan_enable_tagging();                 \
  96                 migrate_enable();                               \
  97         }                                                       \
  98 } while (0)
  99
 100 #define KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, config) do {                   \
 101         if (!IS_ENABLED(config)) {                                      \
 102                 kunit_info((test), "skipping, " #config " required");   \
 103                 return;                                                 \
 104         }                                                               \
 105 } while (0)
 106
 107 #define KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, config) do {                  \
 108         if (IS_ENABLED(config)) {                                       \
 109                 kunit_info((test), "skipping, " #config " enabled");    \
 110                 return;                                                 \
 111         }                                                               \
 112 } while (0)
 113
 114 static void kmalloc_oob_right(struct kunit *test)
 115 {
 116         char *ptr;
 117         size_t size = 123;
 118
 119         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 120         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 121
 122         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[size + OOB_TAG_OFF] = 'x');
 123         kfree(ptr);
 124 }
 125
 126 static void kmalloc_oob_left(struct kunit *test)
 127 {
 128         char *ptr;
 129         size_t size = 15;
 130
 131         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 132         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 133
 134         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *ptr = *(ptr - 1));
 135         kfree(ptr);
 136 }
 137
 138 static void kmalloc_node_oob_right(struct kunit *test)
 139 {
 140         char *ptr;
 141         size_t size = 4096;
 142
 143         ptr = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, 0);
 144         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 145
 146         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[size] = 0);
 147         kfree(ptr);
 148 }
 149
 150 static void kmalloc_pagealloc_oob_right(struct kunit *test)
 151 {
 152         char *ptr;
 153         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE + 10;
 154
 155         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_SLUB);
 156
 157         /*
 158          * Allocate a chunk that does not fit into a SLUB cache to trigger
 159          * the page allocator fallback.
 160          */
 161         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 162         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 163
 164         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[size + OOB_TAG_OFF] = 0);
 165         kfree(ptr);
 166 }
 167
 168 static void kmalloc_pagealloc_uaf(struct kunit *test)
 169 {
 170         char *ptr;
 171         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE + 10;
 172
 173         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_SLUB);
 174
 175         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 176         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 177
 178         kfree(ptr);
 179         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[0] = 0);
 180 }
 181
 182 static void kmalloc_pagealloc_invalid_free(struct kunit *test)
 183 {
 184         char *ptr;
 185         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE + 10;
 186
 187         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_SLUB);
 188
 189         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 190         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 191
 192         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kfree(ptr + 1));
 193 }
 194
 195 static void kmalloc_large_oob_right(struct kunit *test)
 196 {
 197         char *ptr;
 198         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE - 256;
 199
 200         /*
 201          * Allocate a chunk that is large enough, but still fits into a slab
 202          * and does not trigger the page allocator fallback in SLUB.
 203          */
 204         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 205         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 206
 207         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[size] = 0);
 208         kfree(ptr);
 209 }
 210
 211 static void kmalloc_oob_krealloc_more(struct kunit *test)
 212 {
 213         char *ptr1, *ptr2;
 214         size_t size1 = 17;
 215         size_t size2 = 19;
 216
 217         ptr1 = kmalloc(size1, GFP_KERNEL);
 218         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr1);
 219
 220         ptr2 = krealloc(ptr1, size2, GFP_KERNEL);
 221         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr2);
 222
 223         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr2[size2 + OOB_TAG_OFF] = 'x');
 224         kfree(ptr2);
 225 }
 226
 227 static void kmalloc_oob_krealloc_less(struct kunit *test)
 228 {
 229         char *ptr1, *ptr2;
 230         size_t size1 = 17;
 231         size_t size2 = 15;
 232
 233         ptr1 = kmalloc(size1, GFP_KERNEL);
 234         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr1);
 235
 236         ptr2 = krealloc(ptr1, size2, GFP_KERNEL);
 237         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr2);
 238
 239         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr2[size2 + OOB_TAG_OFF] = 'x');
 240         kfree(ptr2);
 241 }
 242
 243 static void kmalloc_oob_16(struct kunit *test)
 244 {
 245         struct {
 246                 u64 words[2];
 247         } *ptr1, *ptr2;
 248
 249         /* This test is specifically crafted for the generic mode. */
 250         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 251
 252         ptr1 = kmalloc(sizeof(*ptr1) - 3, GFP_KERNEL);
 253         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr1);
 254
 255         ptr2 = kmalloc(sizeof(*ptr2), GFP_KERNEL);
 256         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr2);
 257
 258         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *ptr1 = *ptr2);
 259         kfree(ptr1);
 260         kfree(ptr2);
 261 }
 262
 263 static void kmalloc_uaf_16(struct kunit *test)
 264 {
 265         struct {
 266                 u64 words[2];
 267         } *ptr1, *ptr2;
 268
 269         ptr1 = kmalloc(sizeof(*ptr1), GFP_KERNEL);
 270         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr1);
 271
 272         ptr2 = kmalloc(sizeof(*ptr2), GFP_KERNEL);
 273         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr2);
 274         kfree(ptr2);
 275
 276         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *ptr1 = *ptr2);
 277         kfree(ptr1);
 278 }
 279
 280 static void kmalloc_oob_memset_2(struct kunit *test)
 281 {
 282         char *ptr;
 283         size_t size = 8;
 284
 285         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 286         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 287
 288         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr + 7 + OOB_TAG_OFF, 0, 2));
 289         kfree(ptr);
 290 }
 291
 292 static void kmalloc_oob_memset_4(struct kunit *test)
 293 {
 294         char *ptr;
 295         size_t size = 8;
 296
 297         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 298         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 299
 300         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr + 5 + OOB_TAG_OFF, 0, 4));
 301         kfree(ptr);
 302 }
 303
 304
 305 static void kmalloc_oob_memset_8(struct kunit *test)
 306 {
 307         char *ptr;
 308         size_t size = 8;
 309
 310         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 311         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 312
 313         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr + 1 + OOB_TAG_OFF, 0, 8));
 314         kfree(ptr);
 315 }
 316
 317 static void kmalloc_oob_memset_16(struct kunit *test)
 318 {
 319         char *ptr;
 320         size_t size = 16;
 321
 322         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 323         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 324
 325         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr + 1 + OOB_TAG_OFF, 0, 16));
 326         kfree(ptr);
 327 }
 328
 329 static void kmalloc_oob_in_memset(struct kunit *test)
 330 {
 331         char *ptr;
 332         size_t size = 666;
 333
 334         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 335         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 336
 337         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr, 0, size + 5 + OOB_TAG_OFF));
 338         kfree(ptr);
 339 }
 340
 341 static void kmalloc_memmove_invalid_size(struct kunit *test)
 342 {
 343         char *ptr;
 344         size_t size = 64;
 345         volatile size_t invalid_size = -2;
 346
 347         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 348         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 349
 350         memset((char *)ptr, 0, 64);
 351
 352         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test,
 353                 memmove((char *)ptr, (char *)ptr + 4, invalid_size));
 354         kfree(ptr);
 355 }
 356
 357 static void kmalloc_uaf(struct kunit *test)
 358 {
 359         char *ptr;
 360         size_t size = 10;
 361
 362         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 363         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 364
 365         kfree(ptr);
 366         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *(ptr + 8) = 'x');
 367 }
 368
 369 static void kmalloc_uaf_memset(struct kunit *test)
 370 {
 371         char *ptr;
 372         size_t size = 33;
 373
 374         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 375         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 376
 377         kfree(ptr);
 378         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, memset(ptr, 0, size));
 379 }
 380
 381 static void kmalloc_uaf2(struct kunit *test)
 382 {
 383         char *ptr1, *ptr2;
 384         size_t size = 43;
 385         int counter = 0;
 386
 387 again:
 388         ptr1 = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 389         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr1);
 390
 391         kfree(ptr1);
 392
 393         ptr2 = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 394         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr2);
 395
 396         /*
 397          * For tag-based KASAN ptr1 and ptr2 tags might happen to be the same.
 398          * Allow up to 16 attempts at generating different tags.
 399          */
 400         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) && ptr1 == ptr2 && counter++ < 16) {
 401                 kfree(ptr2);
 402                 goto again;
 403         }
 404
 405         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr1[40] = 'x');
 406         KUNIT_EXPECT_PTR_NE(test, ptr1, ptr2);
 407
 408         kfree(ptr2);
 409 }
 410
 411 static void kfree_via_page(struct kunit *test)
 412 {
 413         char *ptr;
 414         size_t size = 8;
 415         struct page *page;
 416         unsigned long offset;
 417
 418         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 419         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 420
 421         page = virt_to_page(ptr);
 422         offset = offset_in_page(ptr);
 423         kfree(page_address(page) + offset);
 424 }
 425
 426 static void kfree_via_phys(struct kunit *test)
 427 {
 428         char *ptr;
 429         size_t size = 8;
 430         phys_addr_t phys;
 431
 432         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 433         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 434
 435         phys = virt_to_phys(ptr);
 436         kfree(phys_to_virt(phys));
 437 }
 438
 439 static void kmem_cache_oob(struct kunit *test)
 440 {
 441         char *p;
 442         size_t size = 200;
 443         struct kmem_cache *cache = kmem_cache_create("test_cache",
 444                                                 size, 0,
 445                                                 0, NULL);
 446         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, cache);
 447         p = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL);
 448         if (!p) {
 449                 kunit_err(test, "Allocation failed: %s\n", __func__);
 450                 kmem_cache_destroy(cache);
 451                 return;
 452         }
 453
 454         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *p = p[size + OOB_TAG_OFF]);
 455         kmem_cache_free(cache, p);
 456         kmem_cache_destroy(cache);
 457 }
 458
 459 static void memcg_accounted_kmem_cache(struct kunit *test)
 460 {
 461         int i;
 462         char *p;
 463         size_t size = 200;
 464         struct kmem_cache *cache;
 465
 466         cache = kmem_cache_create("test_cache", size, 0, SLAB_ACCOUNT, NULL);
 467         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, cache);
 468
 469         /*
 470          * Several allocations with a delay to allow for lazy per memcg kmem
 471          * cache creation.
 472          */
 473         for (i = 0; i < 5; i++) {
 474                 p = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL);
 475                 if (!p)
 476                         goto free_cache;
 477
 478                 kmem_cache_free(cache, p);
 479                 msleep(100);
 480         }
 481
 482 free_cache:
 483         kmem_cache_destroy(cache);
 484 }
 485
 486 static char global_array[10];
 487
 488 static void kasan_global_oob(struct kunit *test)
 489 {
 490         volatile int i = 3;
 491         char *p = &global_array[ARRAY_SIZE(global_array) + i];
 492
 493         /* Only generic mode instruments globals. */
 494         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 495
 496         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *(volatile char *)p);
 497 }
 498
 499 static void ksize_unpoisons_memory(struct kunit *test)
 500 {
 501         char *ptr;
 502         size_t size = 123, real_size;
 503
 504         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 505         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 506         real_size = ksize(ptr);
 507
 508         /* This access shouldn't trigger a KASAN report. */
 509         ptr[size] = 'x';
 510
 511         /* This one must. */
 512         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ptr[real_size] = 'y');
 513
 514         kfree(ptr);
 515 }
 516
 517 static void kasan_stack_oob(struct kunit *test)
 518 {
 519         char stack_array[10];
 520         volatile int i = OOB_TAG_OFF;
 521         char *p = &stack_array[ARRAY_SIZE(stack_array) + i];
 522
 523         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_STACK);
 524
 525         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *(volatile char *)p);
 526 }
 527
 528 static void kasan_alloca_oob_left(struct kunit *test)
 529 {
 530         volatile int i = 10;
 531         char alloca_array[i];
 532         char *p = alloca_array - 1;
 533
 534         /* Only generic mode instruments dynamic allocas. */
 535         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 536         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_STACK);
 537
 538         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *(volatile char *)p);
 539 }
 540
 541 static void kasan_alloca_oob_right(struct kunit *test)
 542 {
 543         volatile int i = 10;
 544         char alloca_array[i];
 545         char *p = alloca_array + i;
 546
 547         /* Only generic mode instruments dynamic allocas. */
 548         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 549         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_STACK);
 550
 551         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *(volatile char *)p);
 552 }
 553
 554 static void kmem_cache_double_free(struct kunit *test)
 555 {
 556         char *p;
 557         size_t size = 200;
 558         struct kmem_cache *cache;
 559
 560         cache = kmem_cache_create("test_cache", size, 0, 0, NULL);
 561         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, cache);
 562
 563         p = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL);
 564         if (!p) {
 565                 kunit_err(test, "Allocation failed: %s\n", __func__);
 566                 kmem_cache_destroy(cache);
 567                 return;
 568         }
 569
 570         kmem_cache_free(cache, p);
 571         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kmem_cache_free(cache, p));
 572         kmem_cache_destroy(cache);
 573 }
 574
 575 static void kmem_cache_invalid_free(struct kunit *test)
 576 {
 577         char *p;
 578         size_t size = 200;
 579         struct kmem_cache *cache;
 580
 581         cache = kmem_cache_create("test_cache", size, 0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU,
 582                                   NULL);
 583         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, cache);
 584
 585         p = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL);
 586         if (!p) {
 587                 kunit_err(test, "Allocation failed: %s\n", __func__);
 588                 kmem_cache_destroy(cache);
 589                 return;
 590         }
 591
 592         /* Trigger invalid free, the object doesn't get freed. */
 593         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kmem_cache_free(cache, p + 1));
 594
 595         /*
 596          * Properly free the object to prevent the "Objects remaining in
 597          * test_cache on __kmem_cache_shutdown" BUG failure.
 598          */
 599         kmem_cache_free(cache, p);
 600
 601         kmem_cache_destroy(cache);
 602 }
 603
 604 static void kasan_memchr(struct kunit *test)
 605 {
 606         char *ptr;
 607         size_t size = 24;
 608
 609         /*
 610          * str* functions are not instrumented with CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT.
 611          * See https://bugzilla.kernel.org/show_bug.cgi?id=206337 for details.
 612          */
 613         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT);
 614
 615         if (OOB_TAG_OFF)
 616                 size = round_up(size, OOB_TAG_OFF);
 617
 618         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 619         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 620
 621         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test,
 622                 kasan_ptr_result = memchr(ptr, '1', size + 1));
 623
 624         kfree(ptr);
 625 }
 626
 627 static void kasan_memcmp(struct kunit *test)
 628 {
 629         char *ptr;
 630         size_t size = 24;
 631         int arr[9];
 632
 633         /*
 634          * str* functions are not instrumented with CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT.
 635          * See https://bugzilla.kernel.org/show_bug.cgi?id=206337 for details.
 636          */
 637         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT);
 638
 639         if (OOB_TAG_OFF)
 640                 size = round_up(size, OOB_TAG_OFF);
 641
 642         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 643         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 644         memset(arr, 0, sizeof(arr));
 645
 646         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test,
 647                 kasan_int_result = memcmp(ptr, arr, size+1));
 648         kfree(ptr);
 649 }
 650
 651 static void kasan_strings(struct kunit *test)
 652 {
 653         char *ptr;
 654         size_t size = 24;
 655
 656         /*
 657          * str* functions are not instrumented with CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT.
 658          * See https://bugzilla.kernel.org/show_bug.cgi?id=206337 for details.
 659          */
 660         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT);
 661
 662         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 663         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 664
 665         kfree(ptr);
 666
 667         /*
 668          * Try to cause only 1 invalid access (less spam in dmesg).
 669          * For that we need ptr to point to zeroed byte.
 670          * Skip metadata that could be stored in freed object so ptr
 671          * will likely point to zeroed byte.
 672          */
 673         ptr += 16;
 674         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_ptr_result = strchr(ptr, '1'));
 675
 676         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_ptr_result = strrchr(ptr, '1'));
 677
 678         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result = strcmp(ptr, "2"));
 679
 680         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result = strncmp(ptr, "2", 1));
 681
 682         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result = strlen(ptr));
 683
 684         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result = strnlen(ptr, 1));
 685 }
 686
 687 static void kasan_bitops_modify(struct kunit *test, int nr, void *addr)
 688 {
 689         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, set_bit(nr, addr));
 690         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __set_bit(nr, addr));
 691         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, clear_bit(nr, addr));
 692         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __clear_bit(nr, addr));
 693         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, clear_bit_unlock(nr, addr));
 694         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __clear_bit_unlock(nr, addr));
 695         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, change_bit(nr, addr));
 696         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __change_bit(nr, addr));
 697 }
 698
 699 static void kasan_bitops_test_and_modify(struct kunit *test, int nr, void *addr)
 700 {
 701         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, test_and_set_bit(nr, addr));
 702         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __test_and_set_bit(nr, addr));
 703         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, test_and_set_bit_lock(nr, addr));
 704         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, test_and_clear_bit(nr, addr));
 705         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __test_and_clear_bit(nr, addr));
 706         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, test_and_change_bit(nr, addr));
 707         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, __test_and_change_bit(nr, addr));
 708         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result = test_bit(nr, addr));
 709
 710 #if defined(clear_bit_unlock_is_negative_byte)
 711         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kasan_int_result =
 712                                 clear_bit_unlock_is_negative_byte(nr, addr));
 713 #endif
 714 }
 715
 716 static void kasan_bitops_generic(struct kunit *test)
 717 {
 718         long *bits;
 719
 720         /* This test is specifically crafted for the generic mode. */
 721         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 722
 723         /*
 724          * Allocate 1 more byte, which causes kzalloc to round up to 16 bytes;
 725          * this way we do not actually corrupt other memory.
 726          */
 727         bits = kzalloc(sizeof(*bits) + 1, GFP_KERNEL);
 728         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, bits);
 729
 730         /*
 731          * Below calls try to access bit within allocated memory; however, the
 732          * below accesses are still out-of-bounds, since bitops are defined to
 733          * operate on the whole long the bit is in.
 734          */
 735         kasan_bitops_modify(test, BITS_PER_LONG, bits);
 736
 737         /*
 738          * Below calls try to access bit beyond allocated memory.
 739          */
 740         kasan_bitops_test_and_modify(test, BITS_PER_LONG + BITS_PER_BYTE, bits);
 741
 742         kfree(bits);
 743 }
 744
 745 static void kasan_bitops_tags(struct kunit *test)
 746 {
 747         long *bits;
 748
 749         /* This test is specifically crafted for tag-based modes. */
 750         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 751
 752         /* Allocation size will be rounded to up granule size, which is 16. */
 753         bits = kzalloc(sizeof(*bits), GFP_KERNEL);
 754         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, bits);
 755
 756         /* Do the accesses past the 16 allocated bytes. */
 757         kasan_bitops_modify(test, BITS_PER_LONG, &bits[1]);
 758         kasan_bitops_test_and_modify(test, BITS_PER_LONG + BITS_PER_BYTE, &bits[1]);
 759
 760         kfree(bits);
 761 }
 762
 763 static void kmalloc_double_kzfree(struct kunit *test)
 764 {
 765         char *ptr;
 766         size_t size = 16;
 767
 768         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 769         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 770
 771         kfree_sensitive(ptr);
 772         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, kfree_sensitive(ptr));
 773 }
 774
 775 static void vmalloc_oob(struct kunit *test)
 776 {
 777         void *area;
 778
 779         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_ON(test, CONFIG_KASAN_VMALLOC);
 780
 781         /*
 782          * We have to be careful not to hit the guard page.
 783          * The MMU will catch that and crash us.
 784          */
 785         area = vmalloc(3000);
 786         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, area);
 787
 788         KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, ((volatile char *)area)[3100]);
 789         vfree(area);
 790 }
 791
 792 /*
 793  * Check that the assigned pointer tag falls within the [KASAN_TAG_MIN,
 794  * KASAN_TAG_KERNEL) range (note: excluding the match-all tag) for tag-based
 795  * modes.
 796  */
 797 static void match_all_not_assigned(struct kunit *test)
 798 {
 799         char *ptr;
 800         struct page *pages;
 801         int i, size, order;
 802
 803         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 804
 805         for (i = 0; i < 256; i++) {
 806                 size = (get_random_int() % 1024) + 1;
 807                 ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 808                 KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 809                 KUNIT_EXPECT_GE(test, (u8)get_tag(ptr), (u8)KASAN_TAG_MIN);
 810                 KUNIT_EXPECT_LT(test, (u8)get_tag(ptr), (u8)KASAN_TAG_KERNEL);
 811                 kfree(ptr);
 812         }
 813
 814         for (i = 0; i < 256; i++) {
 815                 order = (get_random_int() % 4) + 1;
 816                 pages = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
 817                 ptr = page_address(pages);
 818                 KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 819                 KUNIT_EXPECT_GE(test, (u8)get_tag(ptr), (u8)KASAN_TAG_MIN);
 820                 KUNIT_EXPECT_LT(test, (u8)get_tag(ptr), (u8)KASAN_TAG_KERNEL);
 821                 free_pages((unsigned long)ptr, order);
 822         }
 823 }
 824
 825 /* Check that 0xff works as a match-all pointer tag for tag-based modes. */
 826 static void match_all_ptr_tag(struct kunit *test)
 827 {
 828         char *ptr;
 829         u8 tag;
 830
 831         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 832
 833         ptr = kmalloc(128, GFP_KERNEL);
 834         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 835
 836         /* Backup the assigned tag. */
 837         tag = get_tag(ptr);
 838         KUNIT_EXPECT_NE(test, tag, (u8)KASAN_TAG_KERNEL);
 839
 840         /* Reset the tag to 0xff.*/
 841         ptr = set_tag(ptr, KASAN_TAG_KERNEL);
 842
 843         /* This access shouldn't trigger a KASAN report. */
 844         *ptr = 0;
 845
 846         /* Recover the pointer tag and free. */
 847         ptr = set_tag(ptr, tag);
 848         kfree(ptr);
 849 }
 850
 851 /* Check that there are no match-all memory tags for tag-based modes. */
 852 static void match_all_mem_tag(struct kunit *test)
 853 {
 854         char *ptr;
 855         int tag;
 856
 857         KASAN_TEST_NEEDS_CONFIG_OFF(test, CONFIG_KASAN_GENERIC);
 858
 859         ptr = kmalloc(128, GFP_KERNEL);
 860         KUNIT_ASSERT_NOT_ERR_OR_NULL(test, ptr);
 861         KUNIT_EXPECT_NE(test, (u8)get_tag(ptr), (u8)KASAN_TAG_KERNEL);
 862
 863         /* For each possible tag value not matching the pointer tag. */
 864         for (tag = KASAN_TAG_MIN; tag <= KASAN_TAG_KERNEL; tag++) {
 865                 if (tag == get_tag(ptr))
 866                         continue;
 867
 868                 /* Mark the first memory granule with the chosen memory tag. */
 869                 kasan_poison(ptr, KASAN_GRANULE_SIZE, (u8)tag);
 870
 871                 /* This access must cause a KASAN report. */
 872                 KUNIT_EXPECT_KASAN_FAIL(test, *ptr = 0);
 873         }
 874
 875         /* Recover the memory tag and free. */
 876         kasan_poison(ptr, KASAN_GRANULE_SIZE, get_tag(ptr));
 877         kfree(ptr);
 878 }
 879
 880 static struct kunit_case kasan_kunit_test_cases[] = {
 881         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_right),
 882         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_left),
 883         KUNIT_CASE(kmalloc_node_oob_right),
 884         KUNIT_CASE(kmalloc_pagealloc_oob_right),
 885         KUNIT_CASE(kmalloc_pagealloc_uaf),
 886         KUNIT_CASE(kmalloc_pagealloc_invalid_free),
 887         KUNIT_CASE(kmalloc_large_oob_right),
 888         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_krealloc_more),
 889         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_krealloc_less),
 890         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_16),
 891         KUNIT_CASE(kmalloc_uaf_16),
 892         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_in_memset),
 893         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_memset_2),
 894         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_memset_4),
 895         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_memset_8),
 896         KUNIT_CASE(kmalloc_oob_memset_16),
 897         KUNIT_CASE(kmalloc_memmove_invalid_size),
 898         KUNIT_CASE(kmalloc_uaf),
 899         KUNIT_CASE(kmalloc_uaf_memset),
 900         KUNIT_CASE(kmalloc_uaf2),
 901         KUNIT_CASE(kfree_via_page),
 902         KUNIT_CASE(kfree_via_phys),
 903         KUNIT_CASE(kmem_cache_oob),
 904         KUNIT_CASE(memcg_accounted_kmem_cache),
 905         KUNIT_CASE(kasan_global_oob),
 906         KUNIT_CASE(kasan_stack_oob),
 907         KUNIT_CASE(kasan_alloca_oob_left),
 908         KUNIT_CASE(kasan_alloca_oob_right),
 909         KUNIT_CASE(ksize_unpoisons_memory),
 910         KUNIT_CASE(kmem_cache_double_free),
 911         KUNIT_CASE(kmem_cache_invalid_free),
 912         KUNIT_CASE(kasan_memchr),
 913         KUNIT_CASE(kasan_memcmp),
 914         KUNIT_CASE(kasan_strings),
 915         KUNIT_CASE(kasan_bitops_generic),
 916         KUNIT_CASE(kasan_bitops_tags),
 917         KUNIT_CASE(kmalloc_double_kzfree),
 918         KUNIT_CASE(vmalloc_oob),
 919         KUNIT_CASE(match_all_not_assigned),
 920         KUNIT_CASE(match_all_ptr_tag),
 921         KUNIT_CASE(match_all_mem_tag),
 922         {}
 923 };
 924
 925 static struct kunit_suite kasan_kunit_test_suite = {
 926         .name = "kasan",
 927         .init = kasan_test_init,
 928         .test_cases = kasan_kunit_test_cases,
 929         .exit = kasan_test_exit,
 930 };
 931
 932 kunit_test_suite(kasan_kunit_test_suite);
 933
 934 MODULE_LICENSE("GPL");