Documentation/mm/page_table_check.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
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   3 ================
   4 Page Table Check
   5 ================
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   7 Introduction
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  10 Page table check allows to harden the kernel by ensuring that some types of
  11 the memory corruptions are prevented.
  12
  13 Page table check performs extra verifications at the time when new pages become
  14 accessible from the userspace by getting their page table entries (PTEs PMDs
  15 etc.) added into the table.
  16
  17 In case of most detected corruption, the kernel is crashed. There is a small
  18 performance and memory overhead associated with the page table check. Therefore,
  19 it is disabled by default, but can be optionally enabled on systems where the
  20 extra hardening outweighs the performance costs. Also, because page table check
  21 is synchronous, it can help with debugging double map memory corruption issues,
  22 by crashing kernel at the time wrong mapping occurs instead of later which is
  23 often the case with memory corruptions bugs.
  24
  25 It can also be used to do page table entry checks over various flags, dump
  26 warnings when illegal combinations of entry flags are detected.  Currently,
  27 userfaultfd is the only user of such to sanity check wr-protect bit against
  28 any writable flags.  Illegal flag combinations will not directly cause data
  29 corruption in this case immediately, but that will cause read-only data to
  30 be writable, leading to corrupt when the page content is later modified.
  31
  32 Double mapping detection logic
  33 ==============================
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  35 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
  36 | Current Mapping   | New mapping       | Permissions       | Rule             |
  37 +===================+===================+===================+==================+
  38 | Anonymous         | Anonymous         | Read              | Allow            |
  39 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
  40 | Anonymous         | Anonymous         | Read / Write      | Prohibit         |
  41 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
  42 | Anonymous         | Named             | Any               | Prohibit         |
  43 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
  44 | Named             | Anonymous         | Any               | Prohibit         |
  45 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
  46 | Named             | Named             | Any               | Allow            |
  47 +-------------------+-------------------+-------------------+------------------+
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  49 Enabling Page Table Check
  50 =========================
  51
  52 Build kernel with:
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  54 - PAGE_TABLE_CHECK=y
  55   Note, it can only be enabled on platforms where ARCH_SUPPORTS_PAGE_TABLE_CHECK
  56   is available.
  57
  58 - Boot with 'page_table_check=on' kernel parameter.
  59
  60 Optionally, build kernel with PAGE_TABLE_CHECK_ENFORCED in order to have page
  61 table support without extra kernel parameter.
  62
  63 Implementation notes
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  66 We specifically decided not to use VMA information in order to avoid relying on
  67 MM states (except for limited "struct page" info). The page table check is a
  68 separate from Linux-MM state machine that verifies that the user accessible
  69 pages are not falsely shared.
  70
  71 PAGE_TABLE_CHECK depends on EXCLUSIVE_SYSTEM_RAM. The reason is that without
  72 EXCLUSIVE_SYSTEM_RAM, users are allowed to map arbitrary physical memory
  73 regions into the userspace via /dev/mem. At the same time, pages may change
  74 their properties (e.g., from anonymous pages to named pages) while they are
  75 still being mapped in the userspace, leading to "corruption" detected by the
  76 page table check.
  77
  78 Even with EXCLUSIVE_SYSTEM_RAM, I/O pages may be still allowed to be mapped via
  79 /dev/mem. However, these pages are always considered as named pages, so they
  80 won't break the logic used in the page table check.