x86, kaslr: randomize module base load address
authorKees Cook <keescook@chromium.org>
Wed, 26 Feb 2014 00:59:17 +0000 (16:59 -0800)
committerH. Peter Anvin <hpa@linux.intel.com>
Wed, 26 Feb 2014 01:07:26 +0000 (17:07 -0800)
Randomize the load address of modules in the kernel to make kASLR
effective for modules.  Modules can only be loaded within a particular
range of virtual address space.  This patch adds 10 bits of entropy to
the load address by adding 1-1024 * PAGE_SIZE to the beginning range
where modules are loaded.

The single base offset was chosen because randomizing each module
load ends up wasting/fragmenting memory too much. Prior approaches to
minimizing fragmentation while doing randomization tend to result in
worse entropy than just doing a single base address offset.

Example kASLR boot without this change, with a single module loaded:
---[ Modules ]---
0xffffffffc0000000-0xffffffffc0001000           4K     ro     GLB x  pte
0xffffffffc0001000-0xffffffffc0002000           4K     ro     GLB NX pte
0xffffffffc0002000-0xffffffffc0004000           8K     RW     GLB NX pte
0xffffffffc0004000-0xffffffffc0200000        2032K                   pte
0xffffffffc0200000-0xffffffffff000000        1006M                   pmd
---[ End Modules ]---

Example kASLR boot after this change, same module loaded:
---[ Modules ]---
0xffffffffc0000000-0xffffffffc0200000           2M                   pmd
0xffffffffc0200000-0xffffffffc03bf000        1788K                   pte
0xffffffffc03bf000-0xffffffffc03c0000           4K     ro     GLB x  pte
0xffffffffc03c0000-0xffffffffc03c1000           4K     ro     GLB NX pte
0xffffffffc03c1000-0xffffffffc03c3000           8K     RW     GLB NX pte
0xffffffffc03c3000-0xffffffffc0400000         244K                   pte
0xffffffffc0400000-0xffffffffff000000        1004M                   pmd
---[ End Modules ]---

Signed-off-by: Andy Honig <ahonig@google.com>
Link: http://lkml.kernel.org/r/20140226005916.GA27083@www.outflux.net
Signed-off-by: Kees Cook <keescook@chromium.org>
Signed-off-by: H. Peter Anvin <hpa@linux.intel.com>
Documentation/kernel-parameters.txt
arch/x86/kernel/module.c

index 7116fda..580a60c 100644 (file)
@@ -2053,8 +2053,8 @@ bytes respectively. Such letter suffixes can also be entirely omitted.
                        IOAPICs that may be present in the system.
 
        nokaslr         [X86]
-                       Disable kernel base offset ASLR (Address Space
-                       Layout Randomization) if built into the kernel.
+                       Disable kernel and module base offset ASLR (Address
+                       Space Layout Randomization) if built into the kernel.
 
        noautogroup     Disable scheduler automatic task group creation.
 
index 18be189..4948313 100644 (file)
@@ -28,6 +28,7 @@
 #include <linux/mm.h>
 #include <linux/gfp.h>
 #include <linux/jump_label.h>
+#include <linux/random.h>
 
 #include <asm/page.h>
 #include <asm/pgtable.h>
@@ -43,13 +44,49 @@ do {                                                        \
 } while (0)
 #endif
 
+#ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
+static unsigned long module_load_offset;
+static int randomize_modules = 1;
+
+static int __init parse_nokaslr(char *p)
+{
+       randomize_modules = 0;
+       return 0;
+}
+early_param("nokaslr", parse_nokaslr);
+
+static unsigned long int get_module_load_offset(void)
+{
+       if (randomize_modules) {
+               mutex_lock(&module_mutex);
+               /*
+                * Calculate the module_load_offset the first time this
+                * code is called. Once calculated it stays the same until
+                * reboot.
+                */
+               if (module_load_offset == 0)
+                       module_load_offset =
+                               (get_random_int() % 1024 + 1) * PAGE_SIZE;
+               mutex_unlock(&module_mutex);
+       }
+       return module_load_offset;
+}
+#else
+static unsigned long int get_module_load_offset(void)
+{
+       return 0;
+}
+#endif
+
 void *module_alloc(unsigned long size)
 {
        if (PAGE_ALIGN(size) > MODULES_LEN)
                return NULL;
-       return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
-                               GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
-                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
+       return __vmalloc_node_range(size, 1,
+                                   MODULES_VADDR + get_module_load_offset(),
+                                   MODULES_END, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM,
+                                   PAGE_KERNEL_EXEC, NUMA_NO_NODE,
+                                   __builtin_return_address(0));
 }
 
 #ifdef CONFIG_X86_32