arch/x86/entry/vsyscall/vsyscall_64.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012-2014 Andy Lutomirski <luto@amacapital.net>
   3  *
   4  * Based on the original implementation which is:
   5  *  Copyright (C) 2001 Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   6  *  Copyright 2003 Andi Kleen, SuSE Labs.
   7  *
   8  *  Parts of the original code have been moved to arch/x86/vdso/vma.c
   9  *
  10  * This file implements vsyscall emulation.  vsyscalls are a legacy ABI:
  11  * Userspace can request certain kernel services by calling fixed
  12  * addresses.  This concept is problematic:
  13  *
  14  * - It interferes with ASLR.
  15  * - It's awkward to write code that lives in kernel addresses but is
  16  *   callable by userspace at fixed addresses.
  17  * - The whole concept is impossible for 32-bit compat userspace.
  18  * - UML cannot easily virtualize a vsyscall.
  19  *
  20  * As of mid-2014, I believe that there is no new userspace code that
  21  * will use a vsyscall if the vDSO is present.  I hope that there will
  22  * soon be no new userspace code that will ever use a vsyscall.
  23  *
  24  * The code in this file emulates vsyscalls when notified of a page
  25  * fault to a vsyscall address.
  26  */
  27
  28 #include <linux/kernel.h>
  29 #include <linux/timer.h>
  30 #include <linux/sched/signal.h>
  31 #include <linux/syscalls.h>
  32 #include <linux/ratelimit.h>
  33
  34 #include <asm/vsyscall.h>
  35 #include <asm/unistd.h>
  36 #include <asm/fixmap.h>
  37 #include <asm/traps.h>
  38
  39 #define CREATE_TRACE_POINTS
  40 #include "vsyscall_trace.h"
  41
  42 static enum { EMULATE, NATIVE, NONE } vsyscall_mode =
  43 #if defined(CONFIG_LEGACY_VSYSCALL_NATIVE)
  44         NATIVE;
  45 #elif defined(CONFIG_LEGACY_VSYSCALL_NONE)
  46         NONE;
  47 #else
  48         EMULATE;
  49 #endif
  50
  51 static int __init vsyscall_setup(char *str)
  52 {
  53         if (str) {
  54                 if (!strcmp("emulate", str))
  55                         vsyscall_mode = EMULATE;
  56                 else if (!strcmp("native", str))
  57                         vsyscall_mode = NATIVE;
  58                 else if (!strcmp("none", str))
  59                         vsyscall_mode = NONE;
  60                 else
  61                         return -EINVAL;
  62
  63                 return 0;
  64         }
  65
  66         return -EINVAL;
  67 }
  68 early_param("vsyscall", vsyscall_setup);
  69
  70 static void warn_bad_vsyscall(const char *level, struct pt_regs *regs,
  71                               const char *message)
  72 {
  73         if (!show_unhandled_signals)
  74                 return;
  75
  76         printk_ratelimited("%s%s[%d] %s ip:%lx cs:%lx sp:%lx ax:%lx si:%lx di:%lx\n",
  77                            level, current->comm, task_pid_nr(current),
  78                            message, regs->ip, regs->cs,
  79                            regs->sp, regs->ax, regs->si, regs->di);
  80 }
  81
  82 static int addr_to_vsyscall_nr(unsigned long addr)
  83 {
  84         int nr;
  85
  86         if ((addr & ~0xC00UL) != VSYSCALL_ADDR)
  87                 return -EINVAL;
  88
  89         nr = (addr & 0xC00UL) >> 10;
  90         if (nr >= 3)
  91                 return -EINVAL;
  92
  93         return nr;
  94 }
  95
  96 static bool write_ok_or_segv(unsigned long ptr, size_t size)
  97 {
  98         /*
  99          * XXX: if access_ok, get_user, and put_user handled
 100          * sig_on_uaccess_err, this could go away.
 101          */
 102
 103         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (void __user *)ptr, size)) {
 104                 siginfo_t info;
 105                 struct thread_struct *thread = &current->thread;
 106
 107                 thread->error_code      = 6;  /* user fault, no page, write */
 108                 thread->cr2             = ptr;
 109                 thread->trap_nr         = X86_TRAP_PF;
 110
 111                 memset(&info, 0, sizeof(info));
 112                 info.si_signo           = SIGSEGV;
 113                 info.si_errno           = 0;
 114                 info.si_code            = SEGV_MAPERR;
 115                 info.si_addr            = (void __user *)ptr;
 116
 117                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, current);
 118                 return false;
 119         } else {
 120                 return true;
 121         }
 122 }
 123
 124 bool emulate_vsyscall(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 125 {
 126         struct task_struct *tsk;
 127         unsigned long caller;
 128         int vsyscall_nr, syscall_nr, tmp;
 129         int prev_sig_on_uaccess_err;
 130         long ret;
 131
 132         /*
 133          * No point in checking CS -- the only way to get here is a user mode
 134          * trap to a high address, which means that we're in 64-bit user code.
 135          */
 136
 137         WARN_ON_ONCE(address != regs->ip);
 138
 139         if (vsyscall_mode == NONE) {
 140                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 141                                   "vsyscall attempted with vsyscall=none");
 142                 return false;
 143         }
 144
 145         vsyscall_nr = addr_to_vsyscall_nr(address);
 146
 147         trace_emulate_vsyscall(vsyscall_nr);
 148
 149         if (vsyscall_nr < 0) {
 150                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 151                                   "misaligned vsyscall (exploit attempt or buggy program) -- look up the vsyscall kernel parameter if you need a workaround");
 152                 goto sigsegv;
 153         }
 154
 155         if (get_user(caller, (unsigned long __user *)regs->sp) != 0) {
 156                 warn_bad_vsyscall(KERN_WARNING, regs,
 157                                   "vsyscall with bad stack (exploit attempt?)");
 158                 goto sigsegv;
 159         }
 160
 161         tsk = current;
 162
 163         /*
 164          * Check for access_ok violations and find the syscall nr.
 165          *
 166          * NULL is a valid user pointer (in the access_ok sense) on 32-bit and
 167          * 64-bit, so we don't need to special-case it here.  For all the
 168          * vsyscalls, NULL means "don't write anything" not "write it at
 169          * address 0".
 170          */
 171         switch (vsyscall_nr) {
 172         case 0:
 173                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(struct timeval)) ||
 174                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(struct timezone))) {
 175                         ret = -EFAULT;
 176                         goto check_fault;
 177                 }
 178
 179                 syscall_nr = __NR_gettimeofday;
 180                 break;
 181
 182         case 1:
 183                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(time_t))) {
 184                         ret = -EFAULT;
 185                         goto check_fault;
 186                 }
 187
 188                 syscall_nr = __NR_time;
 189                 break;
 190
 191         case 2:
 192                 if (!write_ok_or_segv(regs->di, sizeof(unsigned)) ||
 193                     !write_ok_or_segv(regs->si, sizeof(unsigned))) {
 194                         ret = -EFAULT;
 195                         goto check_fault;
 196                 }
 197
 198                 syscall_nr = __NR_getcpu;
 199                 break;
 200         }
 201
 202         /*
 203          * Handle seccomp.  regs->ip must be the original value.
 204          * See seccomp_send_sigsys and Documentation/prctl/seccomp_filter.txt.
 205          *
 206          * We could optimize the seccomp disabled case, but performance
 207          * here doesn't matter.
 208          */
 209         regs->orig_ax = syscall_nr;
 210         regs->ax = -ENOSYS;
 211         tmp = secure_computing(NULL);
 212         if ((!tmp && regs->orig_ax != syscall_nr) || regs->ip != address) {
 213                 warn_bad_vsyscall(KERN_DEBUG, regs,
 214                                   "seccomp tried to change syscall nr or ip");
 215                 do_exit(SIGSYS);
 216         }
 217         regs->orig_ax = -1;
 218         if (tmp)
 219                 goto do_ret;  /* skip requested */
 220
 221         /*
 222          * With a real vsyscall, page faults cause SIGSEGV.  We want to
 223          * preserve that behavior to make writing exploits harder.
 224          */
 225         prev_sig_on_uaccess_err = current->thread.sig_on_uaccess_err;
 226         current->thread.sig_on_uaccess_err = 1;
 227
 228         ret = -EFAULT;
 229         switch (vsyscall_nr) {
 230         case 0:
 231                 ret = sys_gettimeofday(
 232                         (struct timeval __user *)regs->di,
 233                         (struct timezone __user *)regs->si);
 234                 break;
 235
 236         case 1:
 237                 ret = sys_time((time_t __user *)regs->di);
 238                 break;
 239
 240         case 2:
 241                 ret = sys_getcpu((unsigned __user *)regs->di,
 242                                  (unsigned __user *)regs->si,
 243                                  NULL);
 244                 break;
 245         }
 246
 247         current->thread.sig_on_uaccess_err = prev_sig_on_uaccess_err;
 248
 249 check_fault:
 250         if (ret == -EFAULT) {
 251                 /* Bad news -- userspace fed a bad pointer to a vsyscall. */
 252                 warn_bad_vsyscall(KERN_INFO, regs,
 253                                   "vsyscall fault (exploit attempt?)");
 254
 255                 /*
 256                  * If we failed to generate a signal for any reason,
 257                  * generate one here.  (This should be impossible.)
 258                  */
 259                 if (WARN_ON_ONCE(!sigismember(&tsk->pending.signal, SIGBUS) &&
 260                                  !sigismember(&tsk->pending.signal, SIGSEGV)))
 261                         goto sigsegv;
 262
 263                 return true;  /* Don't emulate the ret. */
 264         }
 265
 266         regs->ax = ret;
 267
 268 do_ret:
 269         /* Emulate a ret instruction. */
 270         regs->ip = caller;
 271         regs->sp += 8;
 272         return true;
 273
 274 sigsegv:
 275         force_sig(SIGSEGV, current);
 276         return true;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * A pseudo VMA to allow ptrace access for the vsyscall page.  This only
 281  * covers the 64bit vsyscall page now. 32bit has a real VMA now and does
 282  * not need special handling anymore:
 283  */
 284 static const char *gate_vma_name(struct vm_area_struct *vma)
 285 {
 286         return "[vsyscall]";
 287 }
 288 static const struct vm_operations_struct gate_vma_ops = {
 289         .name = gate_vma_name,
 290 };
 291 static struct vm_area_struct gate_vma = {
 292         .vm_start       = VSYSCALL_ADDR,
 293         .vm_end         = VSYSCALL_ADDR + PAGE_SIZE,
 294         .vm_page_prot   = PAGE_READONLY_EXEC,
 295         .vm_flags       = VM_READ | VM_EXEC,
 296         .vm_ops         = &gate_vma_ops,
 297 };
 298
 299 struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
 300 {
 301 #ifdef CONFIG_COMPAT
 302         if (!mm || mm->context.ia32_compat)
 303                 return NULL;
 304 #endif
 305         if (vsyscall_mode == NONE)
 306                 return NULL;
 307         return &gate_vma;
 308 }
 309
 310 int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 311 {
 312         struct vm_area_struct *vma = get_gate_vma(mm);
 313
 314         if (!vma)
 315                 return 0;
 316
 317         return (addr >= vma->vm_start) && (addr < vma->vm_end);
 318 }
 319
 320 /*
 321  * Use this when you have no reliable mm, typically from interrupt
 322  * context. It is less reliable than using a task's mm and may give
 323  * false positives.
 324  */
 325 int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr)
 326 {
 327         return vsyscall_mode != NONE && (addr & PAGE_MASK) == VSYSCALL_ADDR;
 328 }
 329
 330 void __init map_vsyscall(void)
 331 {
 332         extern char __vsyscall_page;
 333         unsigned long physaddr_vsyscall = __pa_symbol(&__vsyscall_page);
 334
 335         if (vsyscall_mode != NONE)
 336                 __set_fixmap(VSYSCALL_PAGE, physaddr_vsyscall,
 337                              vsyscall_mode == NATIVE
 338                              ? PAGE_KERNEL_VSYSCALL
 339                              : PAGE_KERNEL_VVAR);
 340
 341         BUILD_BUG_ON((unsigned long)__fix_to_virt(VSYSCALL_PAGE) !=
 342                      (unsigned long)VSYSCALL_ADDR);
 343 }