arch/x86/entry/common.c

   1 /*
   2  * common.c - C code for kernel entry and exit
   3  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   4  * GPL v2
   5  *
   6  * Based on asm and ptrace code by many authors.  The code here originated
   7  * in ptrace.c and signal.c.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/ptrace.h>
  16 #include <linux/tracehook.h>
  17 #include <linux/audit.h>
  18 #include <linux/seccomp.h>
  19 #include <linux/signal.h>
  20 #include <linux/export.h>
  21 #include <linux/context_tracking.h>
  22 #include <linux/user-return-notifier.h>
  23 #include <linux/uprobes.h>
  24
  25 #include <asm/desc.h>
  26 #include <asm/traps.h>
  27 #include <asm/vdso.h>
  28 #include <asm/uaccess.h>
  29 #include <asm/cpufeature.h>
  30
  31 #define CREATE_TRACE_POINTS
  32 #include <trace/events/syscalls.h>
  33
  34 static struct thread_info *pt_regs_to_thread_info(struct pt_regs *regs)
  35 {
  36         unsigned long top_of_stack =
  37                 (unsigned long)(regs + 1) + TOP_OF_KERNEL_STACK_PADDING;
  38         return (struct thread_info *)(top_of_stack - THREAD_SIZE);
  39 }
  40
  41 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  42 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  43 __visible void enter_from_user_mode(void)
  44 {
  45         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  46         user_exit();
  47 }
  48 #else
  49 static inline void enter_from_user_mode(void) {}
  50 #endif
  51
  52 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  53 {
  54 #ifdef CONFIG_X86_64
  55         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  56                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  57                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  58         } else
  59 #endif
  60         {
  61                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  62                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  63         }
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax) or -1
  68  * to skip the syscall.
  69  */
  70 static long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
  71 {
  72         u32 arch = in_ia32_syscall() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
  73
  74         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
  75         unsigned long ret = 0;
  76         u32 work;
  77
  78         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY))
  79                 BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  80
  81         work = ACCESS_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
  82
  83 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  84         /*
  85          * Do seccomp first -- it should minimize exposure of other
  86          * code, and keeping seccomp fast is probably more valuable
  87          * than the rest of this.
  88          */
  89         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  90                 struct seccomp_data sd;
  91
  92                 sd.arch = arch;
  93                 sd.nr = regs->orig_ax;
  94                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
  95 #ifdef CONFIG_X86_64
  96                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  97                         sd.args[0] = regs->di;
  98                         sd.args[1] = regs->si;
  99                         sd.args[2] = regs->dx;
 100                         sd.args[3] = regs->r10;
 101                         sd.args[4] = regs->r8;
 102                         sd.args[5] = regs->r9;
 103                 } else
 104 #endif
 105                 {
 106                         sd.args[0] = regs->bx;
 107                         sd.args[1] = regs->cx;
 108                         sd.args[2] = regs->dx;
 109                         sd.args[3] = regs->si;
 110                         sd.args[4] = regs->di;
 111                         sd.args[5] = regs->bp;
 112                 }
 113
 114                 ret = __secure_computing(&sd);
 115                 if (ret == -1)
 116                         return ret;
 117         }
 118 #endif
 119
 120         if (unlikely(work & _TIF_SYSCALL_EMU))
 121                 ret = -1L;
 122
 123         if ((ret || test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACE)) &&
 124             tracehook_report_syscall_entry(regs))
 125                 ret = -1L;
 126
 127         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 128                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 129
 130         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 131
 132         return ret ?: regs->orig_ax;
 133 }
 134
 135 #define EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS                             \
 136         (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME | _TIF_UPROBE |   \
 137          _TIF_NEED_RESCHED | _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 138
 139 static void exit_to_usermode_loop(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 140 {
 141         /*
 142          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 143          * none of _TIF_SIGPENDING, _TIF_NOTIFY_RESUME, _TIF_USER_RETURN_NOTIFY,
 144          * _TIF_UPROBE, or _TIF_NEED_RESCHED set.  Several of these flags
 145          * can be set at any time on preemptable kernels if we have IRQs on,
 146          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 147          * work to clear some of the flags can sleep.
 148          */
 149         while (true) {
 150                 /* We have work to do. */
 151                 local_irq_enable();
 152
 153                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 154                         schedule();
 155
 156                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 157                         uprobe_notify_resume(regs);
 158
 159                 /* deal with pending signal delivery */
 160                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 161                         do_signal(regs);
 162
 163                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 164                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 165                         tracehook_notify_resume(regs);
 166                 }
 167
 168                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 169                         fire_user_return_notifiers();
 170
 171                 /* Disable IRQs and retry */
 172                 local_irq_disable();
 173
 174                 cached_flags = READ_ONCE(pt_regs_to_thread_info(regs)->flags);
 175
 176                 if (!(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 177                         break;
 178
 179         }
 180 }
 181
 182 /* Called with IRQs disabled. */
 183 __visible inline void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 184 {
 185         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 186         u32 cached_flags;
 187
 188         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) && WARN_ON(!irqs_disabled()))
 189                 local_irq_disable();
 190
 191         lockdep_sys_exit();
 192
 193         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 194
 195         if (unlikely(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 196                 exit_to_usermode_loop(regs, cached_flags);
 197
 198 #ifdef CONFIG_COMPAT
 199         /*
 200          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 201          * returning to user mode.  We need to clear it *after* signal
 202          * handling, because syscall restart has a fixup for compat
 203          * syscalls.  The fixup is exercised by the ptrace_syscall_32
 204          * selftest.
 205          */
 206         ti->status &= ~TS_COMPAT;
 207 #endif
 208
 209         user_enter();
 210 }
 211
 212 #define SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS                         \
 213         (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |      \
 214          _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 215
 216 static void syscall_slow_exit_work(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 217 {
 218         bool step;
 219
 220         audit_syscall_exit(regs);
 221
 222         if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 223                 trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 224
 225         /*
 226          * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 227          * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 228          * We already reported this syscall instruction in
 229          * syscall_trace_enter().
 230          */
 231         step = unlikely(
 232                 (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 233                 == _TIF_SINGLESTEP);
 234         if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 235                 tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 240  * state such that we can immediately switch to user mode.
 241  */
 242 __visible inline void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 243 {
 244         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 245         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 246
 247         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 248
 249         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 250             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 251                 local_irq_enable();
 252
 253         /*
 254          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 255          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 256          */
 257         if (unlikely(cached_flags & SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS))
 258                 syscall_slow_exit_work(regs, cached_flags);
 259
 260         local_irq_disable();
 261         prepare_exit_to_usermode(regs);
 262 }
 263
 264 #ifdef CONFIG_X86_64
 265 __visible void do_syscall_64(struct pt_regs *regs)
 266 {
 267         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 268         unsigned long nr = regs->orig_ax;
 269
 270         enter_from_user_mode();
 271         local_irq_enable();
 272
 273         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY)
 274                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 275
 276         /*
 277          * NB: Native and x32 syscalls are dispatched from the same
 278          * table.  The only functional difference is the x32 bit in
 279          * regs->orig_ax, which changes the behavior of some syscalls.
 280          */
 281         if (likely((nr & __SYSCALL_MASK) < NR_syscalls)) {
 282                 regs->ax = sys_call_table[nr & __SYSCALL_MASK](
 283                         regs->di, regs->si, regs->dx,
 284                         regs->r10, regs->r8, regs->r9);
 285         }
 286
 287         syscall_return_slowpath(regs);
 288 }
 289 #endif
 290
 291 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 292 /*
 293  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.  Does
 294  * all entry and exit work and returns with IRQs off.  This function is
 295  * extremely hot in workloads that use it, and it's usually called from
 296  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 297  */
 298 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 299 {
 300         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 301         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 302
 303 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 304         ti->status |= TS_COMPAT;
 305 #endif
 306
 307         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 308                 /*
 309                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 310                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 311                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 312                  * behavior.
 313                  */
 314                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 315         }
 316
 317         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 318                 /*
 319                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 320                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 321                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 322                  * of the args.
 323                  */
 324                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 325                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 326                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 327                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 328         }
 329
 330         syscall_return_slowpath(regs);
 331 }
 332
 333 /* Handles int $0x80 */
 334 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 335 {
 336         enter_from_user_mode();
 337         local_irq_enable();
 338         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 339 }
 340
 341 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 342 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 343 {
 344         /*
 345          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 346          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 347          */
 348
 349         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 350                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 351
 352         /*
 353          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 354          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 355          * Fix it up.
 356          */
 357         regs->ip = landing_pad;
 358
 359         enter_from_user_mode();
 360
 361         local_irq_enable();
 362
 363         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 364         if (
 365 #ifdef CONFIG_X86_64
 366                 /*
 367                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 368                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 369                  */
 370                 __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 371                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 372 #else
 373                 get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 374                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 375 #endif
 376                 ) {
 377
 378                 /* User code screwed up. */
 379                 local_irq_disable();
 380                 regs->ax = -EFAULT;
 381                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 382                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 383         }
 384
 385         /* Now this is just like a normal syscall. */
 386         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 387
 388 #ifdef CONFIG_X86_64
 389         /*
 390          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 391          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 392          * bother with SYSEXIT.
 393          *
 394          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 395          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 396          * never the case.
 397          */
 398         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 399                 regs->ip == landing_pad &&
 400                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 401 #else
 402         /*
 403          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 404          *
 405          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 406          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 407          * never the case.
 408          *
 409          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 410          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 411          */
 412         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 413                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 414                 regs->ip == landing_pad &&
 415                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 416 #endif
 417 }
 418 #endif