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 /*
  62  * If this function is reached, then CONFIG_HARDENED_USERCOPY has found an
  63  * unexpected state during a copy_from_user() or copy_to_user() call.
  64  * There are several checks being performed on the buffer by the
  65  * __check_object_size() function. Normal stack buffer usage should never
  66  * trip the checks, and kernel text addressing will always trip the check.
  67  * For cache objects, copies must be within the object size.
  68  */
  69 void __noreturn usercopy_abort(const char *name, const char *detail,
  70                                bool to_user, unsigned long offset,
  71                                unsigned long len)
  72 {
  73         pr_emerg("Kernel memory %s attempt detected %s %s%s%s%s (offset %lu, size %lu)!\n",
  74                  to_user ? "exposure" : "overwrite",
  75                  to_user ? "from" : "to",
  76                  name ? : "unknown?!",
  77                  detail ? " '" : "", detail ? : "", detail ? "'" : "",
  78                  offset, len);
  79
  80         /*
  81          * For greater effect, it would be nice to do do_group_exit(),
  82          * but BUG() actually hooks all the lock-breaking and per-arch
  83          * Oops code, so that is used here instead.
  84          */
  85         BUG();
  86 }
  87
  88 /* Returns true if any portion of [ptr,ptr+n) over laps with [low,high). */
  89 static bool overlaps(const void *ptr, unsigned long n, unsigned long low,
  90                      unsigned long high)
  91 {
  92         unsigned long check_low = (uintptr_t)ptr;
  93         unsigned long check_high = check_low + n;
  94
  95         /* Does not overlap if entirely above or entirely below. */
  96         if (check_low >= high || check_high <= low)
  97                 return false;
  98
  99         return true;
 100 }
 101
 102 /* Is this address range in the kernel text area? */
 103 static inline const char *check_kernel_text_object(const void *ptr,
 104                                                    unsigned long n)
 105 {
 106         unsigned long textlow = (unsigned long)_stext;
 107         unsigned long texthigh = (unsigned long)_etext;
 108         unsigned long textlow_linear, texthigh_linear;
 109
 110         if (overlaps(ptr, n, textlow, texthigh))
 111                 return "<kernel text>";
 112
 113         /*
 114          * Some architectures have virtual memory mappings with a secondary
 115          * mapping of the kernel text, i.e. there is more than one virtual
 116          * kernel address that points to the kernel image. It is usually
 117          * when there is a separate linear physical memory mapping, in that
 118          * __pa() is not just the reverse of __va(). This can be detected
 119          * and checked:
 120          */
 121         textlow_linear = (unsigned long)lm_alias(textlow);
 122         /* No different mapping: we're done. */
 123         if (textlow_linear == textlow)
 124                 return NULL;
 125
 126         /* Check the secondary mapping... */
 127         texthigh_linear = (unsigned long)lm_alias(texthigh);
 128         if (overlaps(ptr, n, textlow_linear, texthigh_linear))
 129                 return "<linear kernel text>";
 130
 131         return NULL;
 132 }
 133
 134 static inline const char *check_bogus_address(const void *ptr, unsigned long n)
 135 {
 136         /* Reject if object wraps past end of memory. */
 137         if ((unsigned long)ptr + n < (unsigned long)ptr)
 138                 return "<wrapped address>";
 139
 140         /* Reject if NULL or ZERO-allocation. */
 141         if (ZERO_OR_NULL_PTR(ptr))
 142                 return "<null>";
 143
 144         return NULL;
 145 }
 146
 147 /* Checks for allocs that are marked in some way as spanning multiple pages. */
 148 static inline const char *check_page_span(const void *ptr, unsigned long n,
 149                                           struct page *page, bool to_user)
 150 {
 151 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY_PAGESPAN
 152         const void *end = ptr + n - 1;
 153         struct page *endpage;
 154         bool is_reserved, is_cma;
 155
 156         /*
 157          * Sometimes the kernel data regions are not marked Reserved (see
 158          * check below). And sometimes [_sdata,_edata) does not cover
 159          * rodata and/or bss, so check each range explicitly.
 160          */
 161
 162         /* Allow reads of kernel rodata region (if not marked as Reserved). */
 163         if (ptr >= (const void *)__start_rodata &&
 164             end <= (const void *)__end_rodata) {
 165                 if (!to_user)
 166                         return "<rodata>";
 167                 return NULL;
 168         }
 169
 170         /* Allow kernel data region (if not marked as Reserved). */
 171         if (ptr >= (const void *)_sdata && end <= (const void *)_edata)
 172                 return NULL;
 173
 174         /* Allow kernel bss region (if not marked as Reserved). */
 175         if (ptr >= (const void *)__bss_start &&
 176             end <= (const void *)__bss_stop)
 177                 return NULL;
 178
 179         /* Is the object wholly within one base page? */
 180         if (likely(((unsigned long)ptr & (unsigned long)PAGE_MASK) ==
 181                    ((unsigned long)end & (unsigned long)PAGE_MASK)))
 182                 return NULL;
 183
 184         /* Allow if fully inside the same compound (__GFP_COMP) page. */
 185         endpage = virt_to_head_page(end);
 186         if (likely(endpage == page))
 187                 return NULL;
 188
 189         /*
 190          * Reject if range is entirely either Reserved (i.e. special or
 191          * device memory), or CMA. Otherwise, reject since the object spans
 192          * several independently allocated pages.
 193          */
 194         is_reserved = PageReserved(page);
 195         is_cma = is_migrate_cma_page(page);
 196         if (!is_reserved && !is_cma)
 197                 return "<spans multiple pages>";
 198
 199         for (ptr += PAGE_SIZE; ptr <= end; ptr += PAGE_SIZE) {
 200                 page = virt_to_head_page(ptr);
 201                 if (is_reserved && !PageReserved(page))
 202                         return "<spans Reserved and non-Reserved pages>";
 203                 if (is_cma && !is_migrate_cma_page(page))
 204                         return "<spans CMA and non-CMA pages>";
 205         }
 206 #endif
 207
 208         return NULL;
 209 }
 210
 211 static inline const char *check_heap_object(const void *ptr, unsigned long n,
 212                                             bool to_user)
 213 {
 214         struct page *page;
 215
 216         if (!virt_addr_valid(ptr))
 217                 return NULL;
 218
 219         page = virt_to_head_page(ptr);
 220
 221         /* Check slab allocator for flags and size. */
 222         if (PageSlab(page))
 223                 return __check_heap_object(ptr, n, page);
 224
 225         /* Verify object does not incorrectly span multiple pages. */
 226         return check_page_span(ptr, n, page, to_user);
 227 }
 228
 229 /*
 230  * Validates that the given object is:
 231  * - not bogus address
 232  * - known-safe heap or stack object
 233  * - not in kernel text
 234  */
 235 void __check_object_size(const void *ptr, unsigned long n, bool to_user)
 236 {
 237         const char *err;
 238
 239         /* Skip all tests if size is zero. */
 240         if (!n)
 241                 return;
 242
 243         /* Check for invalid addresses. */
 244         err = check_bogus_address(ptr, n);
 245         if (err)
 246                 goto report;
 247
 248         /* Check for bad heap object. */
 249         err = check_heap_object(ptr, n, to_user);
 250         if (err)
 251                 goto report;
 252
 253         /* Check for bad stack object. */
 254         switch (check_stack_object(ptr, n)) {
 255         case NOT_STACK:
 256                 /* Object is not touching the current process stack. */
 257                 break;
 258         case GOOD_FRAME:
 259         case GOOD_STACK:
 260                 /*
 261                  * Object is either in the correct frame (when it
 262                  * is possible to check) or just generally on the
 263                  * process stack (when frame checking not available).
 264                  */
 265                 return;
 266         default:
 267                 err = "<process stack>";
 268                 goto report;
 269         }
 270
 271         /* Check for object in kernel to avoid text exposure. */
 272         err = check_kernel_text_object(ptr, n);
 273         if (!err)
 274                 return;
 275
 276 report:
 277         usercopy_abort(err, NULL, to_user, 0, n);
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL(__check_object_size);