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