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
  30 #define CREATE_TRACE_POINTS
  31 #include <trace/events/syscalls.h>
  32
  33 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  34 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  35 __visible void enter_from_user_mode(void)
  36 {
  37         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  38         user_exit();
  39 }
  40 #endif
  41
  42 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  43 {
  44 #ifdef CONFIG_X86_64
  45         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  46                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  47                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  48         } else
  49 #endif
  50         {
  51                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  52                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  53         }
  54 }
  55
  56 /*
  57  * We can return 0 to resume the syscall or anything else to go to phase
  58  * 2.  If we resume the syscall, we need to put something appropriate in
  59  * regs->orig_ax.
  60  *
  61  * NB: We don't have full pt_regs here, but regs->orig_ax and regs->ax
  62  * are fully functional.
  63  *
  64  * For phase 2's benefit, our return value is:
  65  * 0:                   resume the syscall
  66  * 1:                   go to phase 2; no seccomp phase 2 needed
  67  * anything else:       go to phase 2; pass return value to seccomp
  68  */
  69 unsigned long syscall_trace_enter_phase1(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  70 {
  71         unsigned long ret = 0;
  72         u32 work;
  73
  74         BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  75
  76         work = ACCESS_ONCE(current_thread_info()->flags) &
  77                 _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
  78
  79 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  80         /*
  81          * If TIF_NOHZ is set, we are required to call user_exit() before
  82          * doing anything that could touch RCU.
  83          */
  84         if (work & _TIF_NOHZ) {
  85                 enter_from_user_mode();
  86                 work &= ~_TIF_NOHZ;
  87         }
  88 #endif
  89
  90 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  91         /*
  92          * Do seccomp first -- it should minimize exposure of other
  93          * code, and keeping seccomp fast is probably more valuable
  94          * than the rest of this.
  95          */
  96         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  97                 struct seccomp_data sd;
  98
  99                 sd.arch = arch;
 100                 sd.nr = regs->orig_ax;
 101                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
 102 #ifdef CONFIG_X86_64
 103                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
 104                         sd.args[0] = regs->di;
 105                         sd.args[1] = regs->si;
 106                         sd.args[2] = regs->dx;
 107                         sd.args[3] = regs->r10;
 108                         sd.args[4] = regs->r8;
 109                         sd.args[5] = regs->r9;
 110                 } else
 111 #endif
 112                 {
 113                         sd.args[0] = regs->bx;
 114                         sd.args[1] = regs->cx;
 115                         sd.args[2] = regs->dx;
 116                         sd.args[3] = regs->si;
 117                         sd.args[4] = regs->di;
 118                         sd.args[5] = regs->bp;
 119                 }
 120
 121                 BUILD_BUG_ON(SECCOMP_PHASE1_OK != 0);
 122                 BUILD_BUG_ON(SECCOMP_PHASE1_SKIP != 1);
 123
 124                 ret = seccomp_phase1(&sd);
 125                 if (ret == SECCOMP_PHASE1_SKIP) {
 126                         regs->orig_ax = -1;
 127                         ret = 0;
 128                 } else if (ret != SECCOMP_PHASE1_OK) {
 129                         return ret;  /* Go directly to phase 2 */
 130                 }
 131
 132                 work &= ~_TIF_SECCOMP;
 133         }
 134 #endif
 135
 136         /* Do our best to finish without phase 2. */
 137         if (work == 0)
 138                 return ret;  /* seccomp and/or nohz only (ret == 0 here) */
 139
 140 #ifdef CONFIG_AUDITSYSCALL
 141         if (work == _TIF_SYSCALL_AUDIT) {
 142                 /*
 143                  * If there is no more work to be done except auditing,
 144                  * then audit in phase 1.  Phase 2 always audits, so, if
 145                  * we audit here, then we can't go on to phase 2.
 146                  */
 147                 do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 148                 return 0;
 149         }
 150 #endif
 151
 152         return 1;  /* Something is enabled that we can't handle in phase 1 */
 153 }
 154
 155 /* Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax). */
 156 long syscall_trace_enter_phase2(struct pt_regs *regs, u32 arch,
 157                                 unsigned long phase1_result)
 158 {
 159         long ret = 0;
 160         u32 work = ACCESS_ONCE(current_thread_info()->flags) &
 161                 _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
 162
 163         BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
 164
 165         /*
 166          * If we stepped into a sysenter/syscall insn, it trapped in
 167          * kernel mode; do_debug() cleared TF and set TIF_SINGLESTEP.
 168          * If user-mode had set TF itself, then it's still clear from
 169          * do_debug() and we need to set it again to restore the user
 170          * state.  If we entered on the slow path, TF was already set.
 171          */
 172         if (work & _TIF_SINGLESTEP)
 173                 regs->flags |= X86_EFLAGS_TF;
 174
 175 #ifdef CONFIG_SECCOMP
 176         /*
 177          * Call seccomp_phase2 before running the other hooks so that
 178          * they can see any changes made by a seccomp tracer.
 179          */
 180         if (phase1_result > 1 && seccomp_phase2(phase1_result)) {
 181                 /* seccomp failures shouldn't expose any additional code. */
 182                 return -1;
 183         }
 184 #endif
 185
 186         if (unlikely(work & _TIF_SYSCALL_EMU))
 187                 ret = -1L;
 188
 189         if ((ret || test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACE)) &&
 190             tracehook_report_syscall_entry(regs))
 191                 ret = -1L;
 192
 193         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 194                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 195
 196         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 197
 198         return ret ?: regs->orig_ax;
 199 }
 200
 201 long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
 202 {
 203         u32 arch = is_ia32_task() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
 204         unsigned long phase1_result = syscall_trace_enter_phase1(regs, arch);
 205
 206         if (phase1_result == 0)
 207                 return regs->orig_ax;
 208         else
 209                 return syscall_trace_enter_phase2(regs, arch, phase1_result);
 210 }
 211
 212 static struct thread_info *pt_regs_to_thread_info(struct pt_regs *regs)
 213 {
 214         unsigned long top_of_stack =
 215                 (unsigned long)(regs + 1) + TOP_OF_KERNEL_STACK_PADDING;
 216         return (struct thread_info *)(top_of_stack - THREAD_SIZE);
 217 }
 218
 219 /* Called with IRQs disabled. */
 220 __visible void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 221 {
 222         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) && WARN_ON(!irqs_disabled()))
 223                 local_irq_disable();
 224
 225         lockdep_sys_exit();
 226
 227         /*
 228          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 229          * none of _TIF_SIGPENDING, _TIF_NOTIFY_RESUME, _TIF_USER_RETURN_NOTIFY,
 230          * _TIF_UPROBE, or _TIF_NEED_RESCHED set.  Several of these flags
 231          * can be set at any time on preemptable kernels if we have IRQs on,
 232          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 233          * work to clear some of the flags can sleep.
 234          */
 235         while (true) {
 236                 u32 cached_flags =
 237                         READ_ONCE(pt_regs_to_thread_info(regs)->flags);
 238
 239                 if (!(cached_flags & (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME |
 240                                       _TIF_UPROBE | _TIF_NEED_RESCHED |
 241                                       _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)))
 242                         break;
 243
 244                 /* We have work to do. */
 245                 local_irq_enable();
 246
 247                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 248                         schedule();
 249
 250                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 251                         uprobe_notify_resume(regs);
 252
 253                 /* deal with pending signal delivery */
 254                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 255                         do_signal(regs);
 256
 257                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 258                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 259                         tracehook_notify_resume(regs);
 260                 }
 261
 262                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 263                         fire_user_return_notifiers();
 264
 265                 /* Disable IRQs and retry */
 266                 local_irq_disable();
 267         }
 268
 269         user_enter();
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 274  * state such that we can immediately switch to user mode.
 275  */
 276 __visible void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 277 {
 278         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 279         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 280         bool step;
 281
 282         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 283
 284         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 285             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 286                 local_irq_enable();
 287
 288         /*
 289          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 290          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 291          */
 292         if (cached_flags & (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |
 293                             _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)) {
 294                 audit_syscall_exit(regs);
 295
 296                 if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 297                         trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 298
 299                 /*
 300                  * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 301                  * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 302                  * We already reported this syscall instruction in
 303                  * syscall_trace_enter().
 304                  */
 305                 step = unlikely(
 306                         (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 307                         == _TIF_SINGLESTEP);
 308                 if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 309                         tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 310         }
 311
 312 #ifdef CONFIG_COMPAT
 313         /*
 314          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 315          * returning to user mode.
 316          */
 317         ti->status &= ~TS_COMPAT;
 318 #endif
 319
 320         local_irq_disable();
 321         prepare_exit_to_usermode(regs);
 322 }
 323
 324 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 325 /*
 326  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on and does all entry and
 327  * exit work and returns with IRQs off.  This function is extremely hot
 328  * in workloads that use it, and it's usually called from
 329  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 330  */
 331 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 332 {
 333         struct thread_info *ti = pt_regs_to_thread_info(regs);
 334         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 335
 336 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 337         ti->status |= TS_COMPAT;
 338 #endif
 339
 340         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 341                 /*
 342                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 343                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 344                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 345                  * behavior.
 346                  */
 347                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 348         }
 349
 350         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 351                 /*
 352                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 353                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 354                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 355                  * of the args.
 356                  */
 357                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 358                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 359                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 360                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 361         }
 362
 363         syscall_return_slowpath(regs);
 364 }
 365
 366 /* Handles int $0x80 */
 367 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 368 {
 369         local_irq_enable();
 370         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 371 }
 372
 373 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 374 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 375 {
 376         /*
 377          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 378          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 379          */
 380
 381         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 382                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 383
 384         /*
 385          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 386          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 387          * Fix it up.
 388          */
 389         regs->ip = landing_pad;
 390
 391         /*
 392          * Fetch ECX from where the vDSO stashed it.
 393          *
 394          * WARNING: We are in CONTEXT_USER and RCU isn't paying attention!
 395          */
 396         local_irq_enable();
 397         if (
 398 #ifdef CONFIG_X86_64
 399                 /*
 400                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 401                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 402                  */
 403                 __get_user(*(u32 *)&regs->cx,
 404                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 405 #else
 406                 get_user(*(u32 *)&regs->cx,
 407                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 408 #endif
 409                 ) {
 410
 411                 /* User code screwed up. */
 412                 local_irq_disable();
 413                 regs->ax = -EFAULT;
 414 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
 415                 enter_from_user_mode();
 416 #endif
 417                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 418                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 419         }
 420
 421         /* Now this is just like a normal syscall. */
 422         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 423
 424 #ifdef CONFIG_X86_64
 425         /*
 426          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 427          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 428          * bother with SYSEXIT.
 429          *
 430          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 431          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 432          * never the case.
 433          */
 434         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 435                 regs->ip == landing_pad &&
 436                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 437 #else
 438         /*
 439          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 440          *
 441          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 442          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 443          * never the case.
 444          *
 445          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 446          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 447          */
 448         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 449                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 450                 regs->ip == landing_pad &&
 451                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 452 #endif
 453 }
 454 #endif