mm/usercopy.c

   1 /*
   2  * This implements the various checks for CONFIG_HARDENED_USERCOPY*,
   3  * which are designed to protect kernel memory from needless exposure
   4  * and overwrite under many unintended conditions. This code is based
   5  * on PAX_USERCOPY, which is:
   6  *
   7  * Copyright (C) 2001-2016 PaX Team, Bradley Spengler, Open Source
   8  * Security Inc.
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  12  * published by the Free Software Foundation.
  13  *
  14  */
  15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  16
  17 #include <linux/mm.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/sched/task.h>
  21 #include <linux/sched/task_stack.h>
  22 #include <linux/thread_info.h>
  23 #include <asm/sections.h>
  24
  25 /*
  26  * Checks if a given pointer and length is contained by the current
  27  * stack frame (if possible).
  28  *
  29  * Returns:
  30  *      NOT_STACK: not at all on the stack
  31  *      GOOD_FRAME: fully within a valid stack frame
  32  *      GOOD_STACK: fully on the stack (when can't do frame-checking)
  33  *      BAD_STACK: error condition (invalid stack position or bad stack frame)
  34  */
  35 static noinline int check_stack_object(const void *obj, unsigned long len)
  36 {
  37         const void * const stack = task_stack_page(current);
  38         const void * const stackend = stack + THREAD_SIZE;
  39         int ret;
  40
  41         /* Object is not on the stack at all. */
  42         if (obj + len <= stack || stackend <= obj)
  43                 return NOT_STACK;
  44
  45         /*
  46          * Reject: object partially overlaps the stack (passing the
  47          * the check above means at least one end is within the stack,
  48          * so if this check fails, the other end is outside the stack).
  49          */
  50         if (obj < stack || stackend < obj + len)
  51                 return BAD_STACK;
  52
  53         /* Check if object is safely within a valid frame. */
  54         ret = arch_within_stack_frames(stack, stackend, obj, len);
  55         if (ret)
  56                 return ret;
  57
  58         return GOOD_STACK;
  59 }
  60
  61 static void report_usercopy(unsigned long len, bool to_user, const char *type)
  62 {
  63         pr_emerg("kernel memory %s attempt detected %s '%s' (%lu bytes)\n",
  64                 to_user ? "exposure" : "overwrite",
  65                 to_user ? "from" : "to", type ? : "unknown", len);
  66         /*
  67          * For greater effect, it would be nice to do do_group_exit(),
  68          * but BUG() actually hooks all the lock-breaking and per-arch
  69          * Oops code, so that is used here instead.
  70          */
  71         BUG();
  72 }
  73
  74 /* Returns true if any portion of [ptr,ptr+n) over laps with [low,high). */
  75 static bool overlaps(const void *ptr, unsigned long n, unsigned long low,
  76                      unsigned long high)
  77 {
  78         unsigned long check_low = (uintptr_t)ptr;
  79         unsigned long check_high = check_low + n;
  80
  81         /* Does not overlap if entirely above or entirely below. */
  82         if (check_low >= high || check_high <= low)
  83                 return false;
  84
  85         return true;
  86 }
  87
  88 /* Is this address range in the kernel text area? */
  89 static inline const char *check_kernel_text_object(const void *ptr,
  90                                                    unsigned long n)
  91 {
  92         unsigned long textlow = (unsigned long)_stext;
  93         unsigned long texthigh = (unsigned long)_etext;
  94         unsigned long textlow_linear, texthigh_linear;
  95
  96         if (overlaps(ptr, n, textlow, texthigh))
  97                 return "<kernel text>";
  98
  99         /*
 100          * Some architectures have virtual memory mappings with a secondary
 101          * mapping of the kernel text, i.e. there is more than one virtual
 102          * kernel address that points to the kernel image. It is usually
 103          * when there is a separate linear physical memory mapping, in that
 104          * __pa() is not just the reverse of __va(). This can be detected
 105          * and checked:
 106          */
 107         textlow_linear = (unsigned long)lm_alias(textlow);
 108         /* No different mapping: we're done. */
 109         if (textlow_linear == textlow)
 110                 return NULL;
 111
 112         /* Check the secondary mapping... */
 113         texthigh_linear = (unsigned long)lm_alias(texthigh);
 114         if (overlaps(ptr, n, textlow_linear, texthigh_linear))
 115                 return "<linear kernel text>";
 116
 117         return NULL;
 118 }
 119
 120 static inline const char *check_bogus_address(const void *ptr, unsigned long n)
 121 {
 122         /* Reject if object wraps past end of memory. */
 123         if ((unsigned long)ptr + n < (unsigned long)ptr)
 124                 return "<wrapped address>";
 125
 126         /* Reject if NULL or ZERO-allocation. */
 127         if (ZERO_OR_NULL_PTR(ptr))
 128                 return "<null>";
 129
 130         return NULL;
 131 }
 132
 133 /* Checks for allocs that are marked in some way as spanning multiple pages. */
 134 static inline const char *check_page_span(const void *ptr, unsigned long n,
 135                                           struct page *page, bool to_user)
 136 {
 137 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY_PAGESPAN
 138         const void *end = ptr + n - 1;
 139         struct page *endpage;
 140         bool is_reserved, is_cma;
 141
 142         /*
 143          * Sometimes the kernel data regions are not marked Reserved (see
 144          * check below). And sometimes [_sdata,_edata) does not cover
 145          * rodata and/or bss, so check each range explicitly.
 146          */
 147
 148         /* Allow reads of kernel rodata region (if not marked as Reserved). */
 149         if (ptr >= (const void *)__start_rodata &&
 150             end <= (const void *)__end_rodata) {
 151                 if (!to_user)
 152                         return "<rodata>";
 153                 return NULL;
 154         }
 155
 156         /* Allow kernel data region (if not marked as Reserved). */
 157         if (ptr >= (const void *)_sdata && end <= (const void *)_edata)
 158                 return NULL;
 159
 160         /* Allow kernel bss region (if not marked as Reserved). */
 161         if (ptr >= (const void *)__bss_start &&
 162             end <= (const void *)__bss_stop)
 163                 return NULL;
 164
 165         /* Is the object wholly within one base page? */
 166         if (likely(((unsigned long)ptr & (unsigned long)PAGE_MASK) ==
 167                    ((unsigned long)end & (unsigned long)PAGE_MASK)))
 168                 return NULL;
 169
 170         /* Allow if fully inside the same compound (__GFP_COMP) page. */
 171         endpage = virt_to_head_page(end);
 172         if (likely(endpage == page))
 173                 return NULL;
 174
 175         /*
 176          * Reject if range is entirely either Reserved (i.e. special or
 177          * device memory), or CMA. Otherwise, reject since the object spans
 178          * several independently allocated pages.
 179          */
 180         is_reserved = PageReserved(page);
 181         is_cma = is_migrate_cma_page(page);
 182         if (!is_reserved && !is_cma)
 183                 return "<spans multiple pages>";
 184
 185         for (ptr += PAGE_SIZE; ptr <= end; ptr += PAGE_SIZE) {
 186                 page = virt_to_head_page(ptr);
 187                 if (is_reserved && !PageReserved(page))
 188                         return "<spans Reserved and non-Reserved pages>";
 189                 if (is_cma && !is_migrate_cma_page(page))
 190                         return "<spans CMA and non-CMA pages>";
 191         }
 192 #endif
 193
 194         return NULL;
 195 }
 196
 197 static inline const char *check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
 198                                             bool to_user)
 199 {
 200         struct page *page;
 201
 202         if (!virt_addr_valid(ptr))
 203                 return NULL;
 204
 205         page = virt_to_head_page(ptr);
 206
 207         /* Check slab allocator for flags and size. */
 208         if (PageSlab(page))
 209                 return __check_heap_object(ptr, n, page);
 210
 211         /* Verify object does not incorrectly span multiple pages. */
 212         return check_page_span(ptr, n, page, to_user);
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Validates that the given object is:
 217  * - not bogus address
 218  * - known-safe heap or stack object
 219  * - not in kernel text
 220  */
 221 void __check_object_size(const void *ptr, unsigned long n, bool to_user)
 222 {
 223         const char *err;
 224
 225         /* Skip all tests if size is zero. */
 226         if (!n)
 227                 return;
 228
 229         /* Check for invalid addresses. */
 230         err = check_bogus_address(ptr, n);
 231         if (err)
 232                 goto report;
 233
 234         /* Check for bad heap object. */
 235         err = check_heap_object(ptr, n, to_user);
 236         if (err)
 237                 goto report;
 238
 239         /* Check for bad stack object. */
 240         switch (check_stack_object(ptr, n)) {
 241         case NOT_STACK:
 242                 /* Object is not touching the current process stack. */
 243                 break;
 244         case GOOD_FRAME:
 245         case GOOD_STACK:
 246                 /*
 247                  * Object is either in the correct frame (when it
 248                  * is possible to check) or just generally on the
 249                  * process stack (when frame checking not available).
 250                  */
 251                 return;
 252         default:
 253                 err = "<process stack>";
 254                 goto report;
 255         }
 256
 257         /* Check for object in kernel to avoid text exposure. */
 258         err = check_kernel_text_object(ptr, n);
 259         if (!err)
 260                 return;
 261
 262 report:
 263         report_usercopy(n, to_user, err);
 264 }
 265 EXPORT_SYMBOL(__check_object_size);