mm: replace get_user_pages() write/force parameters with gup_flags
[cascardo/linux.git] / arch / x86 / mm / mpx.c
1 /*
2  * mpx.c - Memory Protection eXtensions
3  *
4  * Copyright (c) 2014, Intel Corporation.
5  * Qiaowei Ren <qiaowei.ren@intel.com>
6  * Dave Hansen <dave.hansen@intel.com>
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/syscalls.h>
11 #include <linux/sched/sysctl.h>
12
13 #include <asm/insn.h>
14 #include <asm/mman.h>
15 #include <asm/mmu_context.h>
16 #include <asm/mpx.h>
17 #include <asm/processor.h>
18 #include <asm/fpu/internal.h>
19
20 #define CREATE_TRACE_POINTS
21 #include <asm/trace/mpx.h>
22
23 static inline unsigned long mpx_bd_size_bytes(struct mm_struct *mm)
24 {
25         if (is_64bit_mm(mm))
26                 return MPX_BD_SIZE_BYTES_64;
27         else
28                 return MPX_BD_SIZE_BYTES_32;
29 }
30
31 static inline unsigned long mpx_bt_size_bytes(struct mm_struct *mm)
32 {
33         if (is_64bit_mm(mm))
34                 return MPX_BT_SIZE_BYTES_64;
35         else
36                 return MPX_BT_SIZE_BYTES_32;
37 }
38
39 /*
40  * This is really a simplified "vm_mmap". it only handles MPX
41  * bounds tables (the bounds directory is user-allocated).
42  */
43 static unsigned long mpx_mmap(unsigned long len)
44 {
45         struct mm_struct *mm = current->mm;
46         unsigned long addr, populate;
47
48         /* Only bounds table can be allocated here */
49         if (len != mpx_bt_size_bytes(mm))
50                 return -EINVAL;
51
52         down_write(&mm->mmap_sem);
53         addr = do_mmap(NULL, 0, len, PROT_READ | PROT_WRITE,
54                         MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, VM_MPX, 0, &populate);
55         up_write(&mm->mmap_sem);
56         if (populate)
57                 mm_populate(addr, populate);
58
59         return addr;
60 }
61
62 enum reg_type {
63         REG_TYPE_RM = 0,
64         REG_TYPE_INDEX,
65         REG_TYPE_BASE,
66 };
67
68 static int get_reg_offset(struct insn *insn, struct pt_regs *regs,
69                           enum reg_type type)
70 {
71         int regno = 0;
72
73         static const int regoff[] = {
74                 offsetof(struct pt_regs, ax),
75                 offsetof(struct pt_regs, cx),
76                 offsetof(struct pt_regs, dx),
77                 offsetof(struct pt_regs, bx),
78                 offsetof(struct pt_regs, sp),
79                 offsetof(struct pt_regs, bp),
80                 offsetof(struct pt_regs, si),
81                 offsetof(struct pt_regs, di),
82 #ifdef CONFIG_X86_64
83                 offsetof(struct pt_regs, r8),
84                 offsetof(struct pt_regs, r9),
85                 offsetof(struct pt_regs, r10),
86                 offsetof(struct pt_regs, r11),
87                 offsetof(struct pt_regs, r12),
88                 offsetof(struct pt_regs, r13),
89                 offsetof(struct pt_regs, r14),
90                 offsetof(struct pt_regs, r15),
91 #endif
92         };
93         int nr_registers = ARRAY_SIZE(regoff);
94         /*
95          * Don't possibly decode a 32-bit instructions as
96          * reading a 64-bit-only register.
97          */
98         if (IS_ENABLED(CONFIG_X86_64) && !insn->x86_64)
99                 nr_registers -= 8;
100
101         switch (type) {
102         case REG_TYPE_RM:
103                 regno = X86_MODRM_RM(insn->modrm.value);
104                 if (X86_REX_B(insn->rex_prefix.value))
105                         regno += 8;
106                 break;
107
108         case REG_TYPE_INDEX:
109                 regno = X86_SIB_INDEX(insn->sib.value);
110                 if (X86_REX_X(insn->rex_prefix.value))
111                         regno += 8;
112                 break;
113
114         case REG_TYPE_BASE:
115                 regno = X86_SIB_BASE(insn->sib.value);
116                 if (X86_REX_B(insn->rex_prefix.value))
117                         regno += 8;
118                 break;
119
120         default:
121                 pr_err("invalid register type");
122                 BUG();
123                 break;
124         }
125
126         if (regno >= nr_registers) {
127                 WARN_ONCE(1, "decoded an instruction with an invalid register");
128                 return -EINVAL;
129         }
130         return regoff[regno];
131 }
132
133 /*
134  * return the address being referenced be instruction
135  * for rm=3 returning the content of the rm reg
136  * for rm!=3 calculates the address using SIB and Disp
137  */
138 static void __user *mpx_get_addr_ref(struct insn *insn, struct pt_regs *regs)
139 {
140         unsigned long addr, base, indx;
141         int addr_offset, base_offset, indx_offset;
142         insn_byte_t sib;
143
144         insn_get_modrm(insn);
145         insn_get_sib(insn);
146         sib = insn->sib.value;
147
148         if (X86_MODRM_MOD(insn->modrm.value) == 3) {
149                 addr_offset = get_reg_offset(insn, regs, REG_TYPE_RM);
150                 if (addr_offset < 0)
151                         goto out_err;
152                 addr = regs_get_register(regs, addr_offset);
153         } else {
154                 if (insn->sib.nbytes) {
155                         base_offset = get_reg_offset(insn, regs, REG_TYPE_BASE);
156                         if (base_offset < 0)
157                                 goto out_err;
158
159                         indx_offset = get_reg_offset(insn, regs, REG_TYPE_INDEX);
160                         if (indx_offset < 0)
161                                 goto out_err;
162
163                         base = regs_get_register(regs, base_offset);
164                         indx = regs_get_register(regs, indx_offset);
165                         addr = base + indx * (1 << X86_SIB_SCALE(sib));
166                 } else {
167                         addr_offset = get_reg_offset(insn, regs, REG_TYPE_RM);
168                         if (addr_offset < 0)
169                                 goto out_err;
170                         addr = regs_get_register(regs, addr_offset);
171                 }
172                 addr += insn->displacement.value;
173         }
174         return (void __user *)addr;
175 out_err:
176         return (void __user *)-1;
177 }
178
179 static int mpx_insn_decode(struct insn *insn,
180                            struct pt_regs *regs)
181 {
182         unsigned char buf[MAX_INSN_SIZE];
183         int x86_64 = !test_thread_flag(TIF_IA32);
184         int not_copied;
185         int nr_copied;
186
187         not_copied = copy_from_user(buf, (void __user *)regs->ip, sizeof(buf));
188         nr_copied = sizeof(buf) - not_copied;
189         /*
190          * The decoder _should_ fail nicely if we pass it a short buffer.
191          * But, let's not depend on that implementation detail.  If we
192          * did not get anything, just error out now.
193          */
194         if (!nr_copied)
195                 return -EFAULT;
196         insn_init(insn, buf, nr_copied, x86_64);
197         insn_get_length(insn);
198         /*
199          * copy_from_user() tries to get as many bytes as we could see in
200          * the largest possible instruction.  If the instruction we are
201          * after is shorter than that _and_ we attempt to copy from
202          * something unreadable, we might get a short read.  This is OK
203          * as long as the read did not stop in the middle of the
204          * instruction.  Check to see if we got a partial instruction.
205          */
206         if (nr_copied < insn->length)
207                 return -EFAULT;
208
209         insn_get_opcode(insn);
210         /*
211          * We only _really_ need to decode bndcl/bndcn/bndcu
212          * Error out on anything else.
213          */
214         if (insn->opcode.bytes[0] != 0x0f)
215                 goto bad_opcode;
216         if ((insn->opcode.bytes[1] != 0x1a) &&
217             (insn->opcode.bytes[1] != 0x1b))
218                 goto bad_opcode;
219
220         return 0;
221 bad_opcode:
222         return -EINVAL;
223 }
224
225 /*
226  * If a bounds overflow occurs then a #BR is generated. This
227  * function decodes MPX instructions to get violation address
228  * and set this address into extended struct siginfo.
229  *
230  * Note that this is not a super precise way of doing this.
231  * Userspace could have, by the time we get here, written
232  * anything it wants in to the instructions.  We can not
233  * trust anything about it.  They might not be valid
234  * instructions or might encode invalid registers, etc...
235  *
236  * The caller is expected to kfree() the returned siginfo_t.
237  */
238 siginfo_t *mpx_generate_siginfo(struct pt_regs *regs)
239 {
240         const struct mpx_bndreg_state *bndregs;
241         const struct mpx_bndreg *bndreg;
242         siginfo_t *info = NULL;
243         struct insn insn;
244         uint8_t bndregno;
245         int err;
246
247         err = mpx_insn_decode(&insn, regs);
248         if (err)
249                 goto err_out;
250
251         /*
252          * We know at this point that we are only dealing with
253          * MPX instructions.
254          */
255         insn_get_modrm(&insn);
256         bndregno = X86_MODRM_REG(insn.modrm.value);
257         if (bndregno > 3) {
258                 err = -EINVAL;
259                 goto err_out;
260         }
261         /* get bndregs field from current task's xsave area */
262         bndregs = get_xsave_field_ptr(XFEATURE_MASK_BNDREGS);
263         if (!bndregs) {
264                 err = -EINVAL;
265                 goto err_out;
266         }
267         /* now go select the individual register in the set of 4 */
268         bndreg = &bndregs->bndreg[bndregno];
269
270         info = kzalloc(sizeof(*info), GFP_KERNEL);
271         if (!info) {
272                 err = -ENOMEM;
273                 goto err_out;
274         }
275         /*
276          * The registers are always 64-bit, but the upper 32
277          * bits are ignored in 32-bit mode.  Also, note that the
278          * upper bounds are architecturally represented in 1's
279          * complement form.
280          *
281          * The 'unsigned long' cast is because the compiler
282          * complains when casting from integers to different-size
283          * pointers.
284          */
285         info->si_lower = (void __user *)(unsigned long)bndreg->lower_bound;
286         info->si_upper = (void __user *)(unsigned long)~bndreg->upper_bound;
287         info->si_addr_lsb = 0;
288         info->si_signo = SIGSEGV;
289         info->si_errno = 0;
290         info->si_code = SEGV_BNDERR;
291         info->si_addr = mpx_get_addr_ref(&insn, regs);
292         /*
293          * We were not able to extract an address from the instruction,
294          * probably because there was something invalid in it.
295          */
296         if (info->si_addr == (void *)-1) {
297                 err = -EINVAL;
298                 goto err_out;
299         }
300         trace_mpx_bounds_register_exception(info->si_addr, bndreg);
301         return info;
302 err_out:
303         /* info might be NULL, but kfree() handles that */
304         kfree(info);
305         return ERR_PTR(err);
306 }
307
308 static __user void *mpx_get_bounds_dir(void)
309 {
310         const struct mpx_bndcsr *bndcsr;
311
312         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_MPX))
313                 return MPX_INVALID_BOUNDS_DIR;
314
315         /*
316          * The bounds directory pointer is stored in a register
317          * only accessible if we first do an xsave.
318          */
319         bndcsr = get_xsave_field_ptr(XFEATURE_MASK_BNDCSR);
320         if (!bndcsr)
321                 return MPX_INVALID_BOUNDS_DIR;
322
323         /*
324          * Make sure the register looks valid by checking the
325          * enable bit.
326          */
327         if (!(bndcsr->bndcfgu & MPX_BNDCFG_ENABLE_FLAG))
328                 return MPX_INVALID_BOUNDS_DIR;
329
330         /*
331          * Lastly, mask off the low bits used for configuration
332          * flags, and return the address of the bounds table.
333          */
334         return (void __user *)(unsigned long)
335                 (bndcsr->bndcfgu & MPX_BNDCFG_ADDR_MASK);
336 }
337
338 int mpx_enable_management(void)
339 {
340         void __user *bd_base = MPX_INVALID_BOUNDS_DIR;
341         struct mm_struct *mm = current->mm;
342         int ret = 0;
343
344         /*
345          * runtime in the userspace will be responsible for allocation of
346          * the bounds directory. Then, it will save the base of the bounds
347          * directory into XSAVE/XRSTOR Save Area and enable MPX through
348          * XRSTOR instruction.
349          *
350          * The copy_xregs_to_kernel() beneath get_xsave_field_ptr() is
351          * expected to be relatively expensive. Storing the bounds
352          * directory here means that we do not have to do xsave in the
353          * unmap path; we can just use mm->bd_addr instead.
354          */
355         bd_base = mpx_get_bounds_dir();
356         down_write(&mm->mmap_sem);
357         mm->bd_addr = bd_base;
358         if (mm->bd_addr == MPX_INVALID_BOUNDS_DIR)
359                 ret = -ENXIO;
360
361         up_write(&mm->mmap_sem);
362         return ret;
363 }
364
365 int mpx_disable_management(void)
366 {
367         struct mm_struct *mm = current->mm;
368
369         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_MPX))
370                 return -ENXIO;
371
372         down_write(&mm->mmap_sem);
373         mm->bd_addr = MPX_INVALID_BOUNDS_DIR;
374         up_write(&mm->mmap_sem);
375         return 0;
376 }
377
378 static int mpx_cmpxchg_bd_entry(struct mm_struct *mm,
379                 unsigned long *curval,
380                 unsigned long __user *addr,
381                 unsigned long old_val, unsigned long new_val)
382 {
383         int ret;
384         /*
385          * user_atomic_cmpxchg_inatomic() actually uses sizeof()
386          * the pointer that we pass to it to figure out how much
387          * data to cmpxchg.  We have to be careful here not to
388          * pass a pointer to a 64-bit data type when we only want
389          * a 32-bit copy.
390          */
391         if (is_64bit_mm(mm)) {
392                 ret = user_atomic_cmpxchg_inatomic(curval,
393                                 addr, old_val, new_val);
394         } else {
395                 u32 uninitialized_var(curval_32);
396                 u32 old_val_32 = old_val;
397                 u32 new_val_32 = new_val;
398                 u32 __user *addr_32 = (u32 __user *)addr;
399
400                 ret = user_atomic_cmpxchg_inatomic(&curval_32,
401                                 addr_32, old_val_32, new_val_32);
402                 *curval = curval_32;
403         }
404         return ret;
405 }
406
407 /*
408  * With 32-bit mode, a bounds directory is 4MB, and the size of each
409  * bounds table is 16KB. With 64-bit mode, a bounds directory is 2GB,
410  * and the size of each bounds table is 4MB.
411  */
412 static int allocate_bt(struct mm_struct *mm, long __user *bd_entry)
413 {
414         unsigned long expected_old_val = 0;
415         unsigned long actual_old_val = 0;
416         unsigned long bt_addr;
417         unsigned long bd_new_entry;
418         int ret = 0;
419
420         /*
421          * Carve the virtual space out of userspace for the new
422          * bounds table:
423          */
424         bt_addr = mpx_mmap(mpx_bt_size_bytes(mm));
425         if (IS_ERR((void *)bt_addr))
426                 return PTR_ERR((void *)bt_addr);
427         /*
428          * Set the valid flag (kinda like _PAGE_PRESENT in a pte)
429          */
430         bd_new_entry = bt_addr | MPX_BD_ENTRY_VALID_FLAG;
431
432         /*
433          * Go poke the address of the new bounds table in to the
434          * bounds directory entry out in userspace memory.  Note:
435          * we may race with another CPU instantiating the same table.
436          * In that case the cmpxchg will see an unexpected
437          * 'actual_old_val'.
438          *
439          * This can fault, but that's OK because we do not hold
440          * mmap_sem at this point, unlike some of the other part
441          * of the MPX code that have to pagefault_disable().
442          */
443         ret = mpx_cmpxchg_bd_entry(mm, &actual_old_val, bd_entry,
444                                    expected_old_val, bd_new_entry);
445         if (ret)
446                 goto out_unmap;
447
448         /*
449          * The user_atomic_cmpxchg_inatomic() will only return nonzero
450          * for faults, *not* if the cmpxchg itself fails.  Now we must
451          * verify that the cmpxchg itself completed successfully.
452          */
453         /*
454          * We expected an empty 'expected_old_val', but instead found
455          * an apparently valid entry.  Assume we raced with another
456          * thread to instantiate this table and desclare succecss.
457          */
458         if (actual_old_val & MPX_BD_ENTRY_VALID_FLAG) {
459                 ret = 0;
460                 goto out_unmap;
461         }
462         /*
463          * We found a non-empty bd_entry but it did not have the
464          * VALID_FLAG set.  Return an error which will result in
465          * a SEGV since this probably means that somebody scribbled
466          * some invalid data in to a bounds table.
467          */
468         if (expected_old_val != actual_old_val) {
469                 ret = -EINVAL;
470                 goto out_unmap;
471         }
472         trace_mpx_new_bounds_table(bt_addr);
473         return 0;
474 out_unmap:
475         vm_munmap(bt_addr, mpx_bt_size_bytes(mm));
476         return ret;
477 }
478
479 /*
480  * When a BNDSTX instruction attempts to save bounds to a bounds
481  * table, it will first attempt to look up the table in the
482  * first-level bounds directory.  If it does not find a table in
483  * the directory, a #BR is generated and we get here in order to
484  * allocate a new table.
485  *
486  * With 32-bit mode, the size of BD is 4MB, and the size of each
487  * bound table is 16KB. With 64-bit mode, the size of BD is 2GB,
488  * and the size of each bound table is 4MB.
489  */
490 static int do_mpx_bt_fault(void)
491 {
492         unsigned long bd_entry, bd_base;
493         const struct mpx_bndcsr *bndcsr;
494         struct mm_struct *mm = current->mm;
495
496         bndcsr = get_xsave_field_ptr(XFEATURE_MASK_BNDCSR);
497         if (!bndcsr)
498                 return -EINVAL;
499         /*
500          * Mask off the preserve and enable bits
501          */
502         bd_base = bndcsr->bndcfgu & MPX_BNDCFG_ADDR_MASK;
503         /*
504          * The hardware provides the address of the missing or invalid
505          * entry via BNDSTATUS, so we don't have to go look it up.
506          */
507         bd_entry = bndcsr->bndstatus & MPX_BNDSTA_ADDR_MASK;
508         /*
509          * Make sure the directory entry is within where we think
510          * the directory is.
511          */
512         if ((bd_entry < bd_base) ||
513             (bd_entry >= bd_base + mpx_bd_size_bytes(mm)))
514                 return -EINVAL;
515
516         return allocate_bt(mm, (long __user *)bd_entry);
517 }
518
519 int mpx_handle_bd_fault(void)
520 {
521         /*
522          * Userspace never asked us to manage the bounds tables,
523          * so refuse to help.
524          */
525         if (!kernel_managing_mpx_tables(current->mm))
526                 return -EINVAL;
527
528         if (do_mpx_bt_fault()) {
529                 force_sig(SIGSEGV, current);
530                 /*
531                  * The force_sig() is essentially "handling" this
532                  * exception, so we do not pass up the error
533                  * from do_mpx_bt_fault().
534                  */
535         }
536         return 0;
537 }
538
539 /*
540  * A thin wrapper around get_user_pages().  Returns 0 if the
541  * fault was resolved or -errno if not.
542  */
543 static int mpx_resolve_fault(long __user *addr, int write)
544 {
545         long gup_ret;
546         int nr_pages = 1;
547
548         gup_ret = get_user_pages((unsigned long)addr, nr_pages,
549                         write ? FOLL_WRITE : 0, NULL, NULL);
550         /*
551          * get_user_pages() returns number of pages gotten.
552          * 0 means we failed to fault in and get anything,
553          * probably because 'addr' is bad.
554          */
555         if (!gup_ret)
556                 return -EFAULT;
557         /* Other error, return it */
558         if (gup_ret < 0)
559                 return gup_ret;
560         /* must have gup'd a page and gup_ret>0, success */
561         return 0;
562 }
563
564 static unsigned long mpx_bd_entry_to_bt_addr(struct mm_struct *mm,
565                                              unsigned long bd_entry)
566 {
567         unsigned long bt_addr = bd_entry;
568         int align_to_bytes;
569         /*
570          * Bit 0 in a bt_entry is always the valid bit.
571          */
572         bt_addr &= ~MPX_BD_ENTRY_VALID_FLAG;
573         /*
574          * Tables are naturally aligned at 8-byte boundaries
575          * on 64-bit and 4-byte boundaries on 32-bit.  The
576          * documentation makes it appear that the low bits
577          * are ignored by the hardware, so we do the same.
578          */
579         if (is_64bit_mm(mm))
580                 align_to_bytes = 8;
581         else
582                 align_to_bytes = 4;
583         bt_addr &= ~(align_to_bytes-1);
584         return bt_addr;
585 }
586
587 /*
588  * We only want to do a 4-byte get_user() on 32-bit.  Otherwise,
589  * we might run off the end of the bounds table if we are on
590  * a 64-bit kernel and try to get 8 bytes.
591  */
592 int get_user_bd_entry(struct mm_struct *mm, unsigned long *bd_entry_ret,
593                 long __user *bd_entry_ptr)
594 {
595         u32 bd_entry_32;
596         int ret;
597
598         if (is_64bit_mm(mm))
599                 return get_user(*bd_entry_ret, bd_entry_ptr);
600
601         /*
602          * Note that get_user() uses the type of the *pointer* to
603          * establish the size of the get, not the destination.
604          */
605         ret = get_user(bd_entry_32, (u32 __user *)bd_entry_ptr);
606         *bd_entry_ret = bd_entry_32;
607         return ret;
608 }
609
610 /*
611  * Get the base of bounds tables pointed by specific bounds
612  * directory entry.
613  */
614 static int get_bt_addr(struct mm_struct *mm,
615                         long __user *bd_entry_ptr,
616                         unsigned long *bt_addr_result)
617 {
618         int ret;
619         int valid_bit;
620         unsigned long bd_entry;
621         unsigned long bt_addr;
622
623         if (!access_ok(VERIFY_READ, (bd_entry_ptr), sizeof(*bd_entry_ptr)))
624                 return -EFAULT;
625
626         while (1) {
627                 int need_write = 0;
628
629                 pagefault_disable();
630                 ret = get_user_bd_entry(mm, &bd_entry, bd_entry_ptr);
631                 pagefault_enable();
632                 if (!ret)
633                         break;
634                 if (ret == -EFAULT)
635                         ret = mpx_resolve_fault(bd_entry_ptr, need_write);
636                 /*
637                  * If we could not resolve the fault, consider it
638                  * userspace's fault and error out.
639                  */
640                 if (ret)
641                         return ret;
642         }
643
644         valid_bit = bd_entry & MPX_BD_ENTRY_VALID_FLAG;
645         bt_addr = mpx_bd_entry_to_bt_addr(mm, bd_entry);
646
647         /*
648          * When the kernel is managing bounds tables, a bounds directory
649          * entry will either have a valid address (plus the valid bit)
650          * *OR* be completely empty. If we see a !valid entry *and* some
651          * data in the address field, we know something is wrong. This
652          * -EINVAL return will cause a SIGSEGV.
653          */
654         if (!valid_bit && bt_addr)
655                 return -EINVAL;
656         /*
657          * Do we have an completely zeroed bt entry?  That is OK.  It
658          * just means there was no bounds table for this memory.  Make
659          * sure to distinguish this from -EINVAL, which will cause
660          * a SEGV.
661          */
662         if (!valid_bit)
663                 return -ENOENT;
664
665         *bt_addr_result = bt_addr;
666         return 0;
667 }
668
669 static inline int bt_entry_size_bytes(struct mm_struct *mm)
670 {
671         if (is_64bit_mm(mm))
672                 return MPX_BT_ENTRY_BYTES_64;
673         else
674                 return MPX_BT_ENTRY_BYTES_32;
675 }
676
677 /*
678  * Take a virtual address and turns it in to the offset in bytes
679  * inside of the bounds table where the bounds table entry
680  * controlling 'addr' can be found.
681  */
682 static unsigned long mpx_get_bt_entry_offset_bytes(struct mm_struct *mm,
683                 unsigned long addr)
684 {
685         unsigned long bt_table_nr_entries;
686         unsigned long offset = addr;
687
688         if (is_64bit_mm(mm)) {
689                 /* Bottom 3 bits are ignored on 64-bit */
690                 offset >>= 3;
691                 bt_table_nr_entries = MPX_BT_NR_ENTRIES_64;
692         } else {
693                 /* Bottom 2 bits are ignored on 32-bit */
694                 offset >>= 2;
695                 bt_table_nr_entries = MPX_BT_NR_ENTRIES_32;
696         }
697         /*
698          * We know the size of the table in to which we are
699          * indexing, and we have eliminated all the low bits
700          * which are ignored for indexing.
701          *
702          * Mask out all the high bits which we do not need
703          * to index in to the table.  Note that the tables
704          * are always powers of two so this gives us a proper
705          * mask.
706          */
707         offset &= (bt_table_nr_entries-1);
708         /*
709          * We now have an entry offset in terms of *entries* in
710          * the table.  We need to scale it back up to bytes.
711          */
712         offset *= bt_entry_size_bytes(mm);
713         return offset;
714 }
715
716 /*
717  * How much virtual address space does a single bounds
718  * directory entry cover?
719  *
720  * Note, we need a long long because 4GB doesn't fit in
721  * to a long on 32-bit.
722  */
723 static inline unsigned long bd_entry_virt_space(struct mm_struct *mm)
724 {
725         unsigned long long virt_space;
726         unsigned long long GB = (1ULL << 30);
727
728         /*
729          * This covers 32-bit emulation as well as 32-bit kernels
730          * running on 64-bit hardware.
731          */
732         if (!is_64bit_mm(mm))
733                 return (4ULL * GB) / MPX_BD_NR_ENTRIES_32;
734
735         /*
736          * 'x86_virt_bits' returns what the hardware is capable
737          * of, and returns the full >32-bit address space when
738          * running 32-bit kernels on 64-bit hardware.
739          */
740         virt_space = (1ULL << boot_cpu_data.x86_virt_bits);
741         return virt_space / MPX_BD_NR_ENTRIES_64;
742 }
743
744 /*
745  * Free the backing physical pages of bounds table 'bt_addr'.
746  * Assume start...end is within that bounds table.
747  */
748 static noinline int zap_bt_entries_mapping(struct mm_struct *mm,
749                 unsigned long bt_addr,
750                 unsigned long start_mapping, unsigned long end_mapping)
751 {
752         struct vm_area_struct *vma;
753         unsigned long addr, len;
754         unsigned long start;
755         unsigned long end;
756
757         /*
758          * if we 'end' on a boundary, the offset will be 0 which
759          * is not what we want.  Back it up a byte to get the
760          * last bt entry.  Then once we have the entry itself,
761          * move 'end' back up by the table entry size.
762          */
763         start = bt_addr + mpx_get_bt_entry_offset_bytes(mm, start_mapping);
764         end   = bt_addr + mpx_get_bt_entry_offset_bytes(mm, end_mapping - 1);
765         /*
766          * Move end back up by one entry.  Among other things
767          * this ensures that it remains page-aligned and does
768          * not screw up zap_page_range()
769          */
770         end += bt_entry_size_bytes(mm);
771
772         /*
773          * Find the first overlapping vma. If vma->vm_start > start, there
774          * will be a hole in the bounds table. This -EINVAL return will
775          * cause a SIGSEGV.
776          */
777         vma = find_vma(mm, start);
778         if (!vma || vma->vm_start > start)
779                 return -EINVAL;
780
781         /*
782          * A NUMA policy on a VM_MPX VMA could cause this bounds table to
783          * be split. So we need to look across the entire 'start -> end'
784          * range of this bounds table, find all of the VM_MPX VMAs, and
785          * zap only those.
786          */
787         addr = start;
788         while (vma && vma->vm_start < end) {
789                 /*
790                  * We followed a bounds directory entry down
791                  * here.  If we find a non-MPX VMA, that's bad,
792                  * so stop immediately and return an error.  This
793                  * probably results in a SIGSEGV.
794                  */
795                 if (!(vma->vm_flags & VM_MPX))
796                         return -EINVAL;
797
798                 len = min(vma->vm_end, end) - addr;
799                 zap_page_range(vma, addr, len, NULL);
800                 trace_mpx_unmap_zap(addr, addr+len);
801
802                 vma = vma->vm_next;
803                 addr = vma->vm_start;
804         }
805         return 0;
806 }
807
808 static unsigned long mpx_get_bd_entry_offset(struct mm_struct *mm,
809                 unsigned long addr)
810 {
811         /*
812          * There are several ways to derive the bd offsets.  We
813          * use the following approach here:
814          * 1. We know the size of the virtual address space
815          * 2. We know the number of entries in a bounds table
816          * 3. We know that each entry covers a fixed amount of
817          *    virtual address space.
818          * So, we can just divide the virtual address by the
819          * virtual space used by one entry to determine which
820          * entry "controls" the given virtual address.
821          */
822         if (is_64bit_mm(mm)) {
823                 int bd_entry_size = 8; /* 64-bit pointer */
824                 /*
825                  * Take the 64-bit addressing hole in to account.
826                  */
827                 addr &= ((1UL << boot_cpu_data.x86_virt_bits) - 1);
828                 return (addr / bd_entry_virt_space(mm)) * bd_entry_size;
829         } else {
830                 int bd_entry_size = 4; /* 32-bit pointer */
831                 /*
832                  * 32-bit has no hole so this case needs no mask
833                  */
834                 return (addr / bd_entry_virt_space(mm)) * bd_entry_size;
835         }
836         /*
837          * The two return calls above are exact copies.  If we
838          * pull out a single copy and put it in here, gcc won't
839          * realize that we're doing a power-of-2 divide and use
840          * shifts.  It uses a real divide.  If we put them up
841          * there, it manages to figure it out (gcc 4.8.3).
842          */
843 }
844
845 static int unmap_entire_bt(struct mm_struct *mm,
846                 long __user *bd_entry, unsigned long bt_addr)
847 {
848         unsigned long expected_old_val = bt_addr | MPX_BD_ENTRY_VALID_FLAG;
849         unsigned long uninitialized_var(actual_old_val);
850         int ret;
851
852         while (1) {
853                 int need_write = 1;
854                 unsigned long cleared_bd_entry = 0;
855
856                 pagefault_disable();
857                 ret = mpx_cmpxchg_bd_entry(mm, &actual_old_val,
858                                 bd_entry, expected_old_val, cleared_bd_entry);
859                 pagefault_enable();
860                 if (!ret)
861                         break;
862                 if (ret == -EFAULT)
863                         ret = mpx_resolve_fault(bd_entry, need_write);
864                 /*
865                  * If we could not resolve the fault, consider it
866                  * userspace's fault and error out.
867                  */
868                 if (ret)
869                         return ret;
870         }
871         /*
872          * The cmpxchg was performed, check the results.
873          */
874         if (actual_old_val != expected_old_val) {
875                 /*
876                  * Someone else raced with us to unmap the table.
877                  * That is OK, since we were both trying to do
878                  * the same thing.  Declare success.
879                  */
880                 if (!actual_old_val)
881                         return 0;
882                 /*
883                  * Something messed with the bounds directory
884                  * entry.  We hold mmap_sem for read or write
885                  * here, so it could not be a _new_ bounds table
886                  * that someone just allocated.  Something is
887                  * wrong, so pass up the error and SIGSEGV.
888                  */
889                 return -EINVAL;
890         }
891         /*
892          * Note, we are likely being called under do_munmap() already. To
893          * avoid recursion, do_munmap() will check whether it comes
894          * from one bounds table through VM_MPX flag.
895          */
896         return do_munmap(mm, bt_addr, mpx_bt_size_bytes(mm));
897 }
898
899 static int try_unmap_single_bt(struct mm_struct *mm,
900                unsigned long start, unsigned long end)
901 {
902         struct vm_area_struct *next;
903         struct vm_area_struct *prev;
904         /*
905          * "bta" == Bounds Table Area: the area controlled by the
906          * bounds table that we are unmapping.
907          */
908         unsigned long bta_start_vaddr = start & ~(bd_entry_virt_space(mm)-1);
909         unsigned long bta_end_vaddr = bta_start_vaddr + bd_entry_virt_space(mm);
910         unsigned long uninitialized_var(bt_addr);
911         void __user *bde_vaddr;
912         int ret;
913         /*
914          * We already unlinked the VMAs from the mm's rbtree so 'start'
915          * is guaranteed to be in a hole. This gets us the first VMA
916          * before the hole in to 'prev' and the next VMA after the hole
917          * in to 'next'.
918          */
919         next = find_vma_prev(mm, start, &prev);
920         /*
921          * Do not count other MPX bounds table VMAs as neighbors.
922          * Although theoretically possible, we do not allow bounds
923          * tables for bounds tables so our heads do not explode.
924          * If we count them as neighbors here, we may end up with
925          * lots of tables even though we have no actual table
926          * entries in use.
927          */
928         while (next && (next->vm_flags & VM_MPX))
929                 next = next->vm_next;
930         while (prev && (prev->vm_flags & VM_MPX))
931                 prev = prev->vm_prev;
932         /*
933          * We know 'start' and 'end' lie within an area controlled
934          * by a single bounds table.  See if there are any other
935          * VMAs controlled by that bounds table.  If there are not
936          * then we can "expand" the are we are unmapping to possibly
937          * cover the entire table.
938          */
939         next = find_vma_prev(mm, start, &prev);
940         if ((!prev || prev->vm_end <= bta_start_vaddr) &&
941             (!next || next->vm_start >= bta_end_vaddr)) {
942                 /*
943                  * No neighbor VMAs controlled by same bounds
944                  * table.  Try to unmap the whole thing
945                  */
946                 start = bta_start_vaddr;
947                 end = bta_end_vaddr;
948         }
949
950         bde_vaddr = mm->bd_addr + mpx_get_bd_entry_offset(mm, start);
951         ret = get_bt_addr(mm, bde_vaddr, &bt_addr);
952         /*
953          * No bounds table there, so nothing to unmap.
954          */
955         if (ret == -ENOENT) {
956                 ret = 0;
957                 return 0;
958         }
959         if (ret)
960                 return ret;
961         /*
962          * We are unmapping an entire table.  Either because the
963          * unmap that started this whole process was large enough
964          * to cover an entire table, or that the unmap was small
965          * but was the area covered by a bounds table.
966          */
967         if ((start == bta_start_vaddr) &&
968             (end == bta_end_vaddr))
969                 return unmap_entire_bt(mm, bde_vaddr, bt_addr);
970         return zap_bt_entries_mapping(mm, bt_addr, start, end);
971 }
972
973 static int mpx_unmap_tables(struct mm_struct *mm,
974                 unsigned long start, unsigned long end)
975 {
976         unsigned long one_unmap_start;
977         trace_mpx_unmap_search(start, end);
978
979         one_unmap_start = start;
980         while (one_unmap_start < end) {
981                 int ret;
982                 unsigned long next_unmap_start = ALIGN(one_unmap_start+1,
983                                                        bd_entry_virt_space(mm));
984                 unsigned long one_unmap_end = end;
985                 /*
986                  * if the end is beyond the current bounds table,
987                  * move it back so we only deal with a single one
988                  * at a time
989                  */
990                 if (one_unmap_end > next_unmap_start)
991                         one_unmap_end = next_unmap_start;
992                 ret = try_unmap_single_bt(mm, one_unmap_start, one_unmap_end);
993                 if (ret)
994                         return ret;
995
996                 one_unmap_start = next_unmap_start;
997         }
998         return 0;
999 }
1000
1001 /*
1002  * Free unused bounds tables covered in a virtual address region being
1003  * munmap()ed. Assume end > start.
1004  *
1005  * This function will be called by do_munmap(), and the VMAs covering
1006  * the virtual address region start...end have already been split if
1007  * necessary, and the 'vma' is the first vma in this range (start -> end).
1008  */
1009 void mpx_notify_unmap(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
1010                 unsigned long start, unsigned long end)
1011 {
1012         int ret;
1013
1014         /*
1015          * Refuse to do anything unless userspace has asked
1016          * the kernel to help manage the bounds tables,
1017          */
1018         if (!kernel_managing_mpx_tables(current->mm))
1019                 return;
1020         /*
1021          * This will look across the entire 'start -> end' range,
1022          * and find all of the non-VM_MPX VMAs.
1023          *
1024          * To avoid recursion, if a VM_MPX vma is found in the range
1025          * (start->end), we will not continue follow-up work. This
1026          * recursion represents having bounds tables for bounds tables,
1027          * which should not occur normally. Being strict about it here
1028          * helps ensure that we do not have an exploitable stack overflow.
1029          */
1030         do {
1031                 if (vma->vm_flags & VM_MPX)
1032                         return;
1033                 vma = vma->vm_next;
1034         } while (vma && vma->vm_start < end);
1035
1036         ret = mpx_unmap_tables(mm, start, end);
1037         if (ret)
1038                 force_sig(SIGSEGV, current);
1039 }