b972bf72fb8b6839c68b2d0c0f865f85dfcb5185
[linux-block.git] / arch / x86 / kernel / process_64.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
4  *
5  *  Pentium III FXSR, SSE support
6  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
7  *
8  *  X86-64 port
9  *      Andi Kleen.
10  *
11  *      CPU hotplug support - ashok.raj@intel.com
12  */
13
14 /*
15  * This file handles the architecture-dependent parts of process handling..
16  */
17
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/errno.h>
20 #include <linux/sched.h>
21 #include <linux/sched/task.h>
22 #include <linux/sched/task_stack.h>
23 #include <linux/fs.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/mm.h>
26 #include <linux/elfcore.h>
27 #include <linux/smp.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/user.h>
30 #include <linux/interrupt.h>
31 #include <linux/delay.h>
32 #include <linux/export.h>
33 #include <linux/ptrace.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/kprobes.h>
36 #include <linux/kdebug.h>
37 #include <linux/prctl.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <linux/io.h>
40 #include <linux/ftrace.h>
41 #include <linux/syscalls.h>
42 #include <linux/iommu.h>
43
44 #include <asm/processor.h>
45 #include <asm/pkru.h>
46 #include <asm/fpu/sched.h>
47 #include <asm/mmu_context.h>
48 #include <asm/prctl.h>
49 #include <asm/desc.h>
50 #include <asm/proto.h>
51 #include <asm/ia32.h>
52 #include <asm/debugreg.h>
53 #include <asm/switch_to.h>
54 #include <asm/xen/hypervisor.h>
55 #include <asm/vdso.h>
56 #include <asm/resctrl.h>
57 #include <asm/unistd.h>
58 #include <asm/fsgsbase.h>
59 #include <asm/fred.h>
60 #include <asm/msr.h>
61 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
62 /* Not included via unistd.h */
63 #include <asm/unistd_32_ia32.h>
64 #endif
65
66 #include "process.h"
67
68 /* Prints also some state that isn't saved in the pt_regs */
69 void __show_regs(struct pt_regs *regs, enum show_regs_mode mode,
70                  const char *log_lvl)
71 {
72         unsigned long cr0 = 0L, cr2 = 0L, cr3 = 0L, cr4 = 0L, fs, gs, shadowgs;
73         unsigned long d0, d1, d2, d3, d6, d7;
74         unsigned int fsindex, gsindex;
75         unsigned int ds, es;
76
77         show_iret_regs(regs, log_lvl);
78
79         if (regs->orig_ax != -1)
80                 pr_cont(" ORIG_RAX: %016lx\n", regs->orig_ax);
81         else
82                 pr_cont("\n");
83
84         printk("%sRAX: %016lx RBX: %016lx RCX: %016lx\n",
85                log_lvl, regs->ax, regs->bx, regs->cx);
86         printk("%sRDX: %016lx RSI: %016lx RDI: %016lx\n",
87                log_lvl, regs->dx, regs->si, regs->di);
88         printk("%sRBP: %016lx R08: %016lx R09: %016lx\n",
89                log_lvl, regs->bp, regs->r8, regs->r9);
90         printk("%sR10: %016lx R11: %016lx R12: %016lx\n",
91                log_lvl, regs->r10, regs->r11, regs->r12);
92         printk("%sR13: %016lx R14: %016lx R15: %016lx\n",
93                log_lvl, regs->r13, regs->r14, regs->r15);
94
95         if (mode == SHOW_REGS_SHORT)
96                 return;
97
98         if (mode == SHOW_REGS_USER) {
99                 rdmsrq(MSR_FS_BASE, fs);
100                 rdmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, shadowgs);
101                 printk("%sFS:  %016lx GS:  %016lx\n",
102                        log_lvl, fs, shadowgs);
103                 return;
104         }
105
106         asm("movl %%ds,%0" : "=r" (ds));
107         asm("movl %%es,%0" : "=r" (es));
108         asm("movl %%fs,%0" : "=r" (fsindex));
109         asm("movl %%gs,%0" : "=r" (gsindex));
110
111         rdmsrq(MSR_FS_BASE, fs);
112         rdmsrq(MSR_GS_BASE, gs);
113         rdmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, shadowgs);
114
115         cr0 = read_cr0();
116         cr2 = read_cr2();
117         cr3 = __read_cr3();
118         cr4 = __read_cr4();
119
120         printk("%sFS:  %016lx(%04x) GS:%016lx(%04x) knlGS:%016lx\n",
121                log_lvl, fs, fsindex, gs, gsindex, shadowgs);
122         printk("%sCS:  %04x DS: %04x ES: %04x CR0: %016lx\n",
123                 log_lvl, regs->cs, ds, es, cr0);
124         printk("%sCR2: %016lx CR3: %016lx CR4: %016lx\n",
125                 log_lvl, cr2, cr3, cr4);
126
127         get_debugreg(d0, 0);
128         get_debugreg(d1, 1);
129         get_debugreg(d2, 2);
130         get_debugreg(d3, 3);
131         get_debugreg(d6, 6);
132         get_debugreg(d7, 7);
133
134         /* Only print out debug registers if they are in their non-default state. */
135         if (!((d0 == 0) && (d1 == 0) && (d2 == 0) && (d3 == 0) &&
136             (d6 == DR6_RESERVED) && (d7 == DR7_FIXED_1))) {
137                 printk("%sDR0: %016lx DR1: %016lx DR2: %016lx\n",
138                        log_lvl, d0, d1, d2);
139                 printk("%sDR3: %016lx DR6: %016lx DR7: %016lx\n",
140                        log_lvl, d3, d6, d7);
141         }
142
143         if (cr4 & X86_CR4_PKE)
144                 printk("%sPKRU: %08x\n", log_lvl, read_pkru());
145 }
146
147 void release_thread(struct task_struct *dead_task)
148 {
149         WARN_ON(dead_task->mm);
150 }
151
152 enum which_selector {
153         FS,
154         GS
155 };
156
157 /*
158  * Out of line to be protected from kprobes and tracing. If this would be
159  * traced or probed than any access to a per CPU variable happens with
160  * the wrong GS.
161  *
162  * It is not used on Xen paravirt. When paravirt support is needed, it
163  * needs to be renamed with native_ prefix.
164  */
165 static noinstr unsigned long __rdgsbase_inactive(void)
166 {
167         unsigned long gsbase;
168
169         lockdep_assert_irqs_disabled();
170
171         /*
172          * SWAPGS is no longer needed thus NOT allowed with FRED because
173          * FRED transitions ensure that an operating system can _always_
174          * operate with its own GS base address:
175          * - For events that occur in ring 3, FRED event delivery swaps
176          *   the GS base address with the IA32_KERNEL_GS_BASE MSR.
177          * - ERETU (the FRED transition that returns to ring 3) also swaps
178          *   the GS base address with the IA32_KERNEL_GS_BASE MSR.
179          *
180          * And the operating system can still setup the GS segment for a
181          * user thread without the need of loading a user thread GS with:
182          * - Using LKGS, available with FRED, to modify other attributes
183          *   of the GS segment without compromising its ability always to
184          *   operate with its own GS base address.
185          * - Accessing the GS segment base address for a user thread as
186          *   before using RDMSR or WRMSR on the IA32_KERNEL_GS_BASE MSR.
187          *
188          * Note, LKGS loads the GS base address into the IA32_KERNEL_GS_BASE
189          * MSR instead of the GS segment’s descriptor cache. As such, the
190          * operating system never changes its runtime GS base address.
191          */
192         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FRED) &&
193             !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_XENPV)) {
194                 native_swapgs();
195                 gsbase = rdgsbase();
196                 native_swapgs();
197         } else {
198                 instrumentation_begin();
199                 rdmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, gsbase);
200                 instrumentation_end();
201         }
202
203         return gsbase;
204 }
205
206 /*
207  * Out of line to be protected from kprobes and tracing. If this would be
208  * traced or probed than any access to a per CPU variable happens with
209  * the wrong GS.
210  *
211  * It is not used on Xen paravirt. When paravirt support is needed, it
212  * needs to be renamed with native_ prefix.
213  */
214 static noinstr void __wrgsbase_inactive(unsigned long gsbase)
215 {
216         lockdep_assert_irqs_disabled();
217
218         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FRED) &&
219             !cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_XENPV)) {
220                 native_swapgs();
221                 wrgsbase(gsbase);
222                 native_swapgs();
223         } else {
224                 instrumentation_begin();
225                 wrmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, gsbase);
226                 instrumentation_end();
227         }
228 }
229
230 /*
231  * Saves the FS or GS base for an outgoing thread if FSGSBASE extensions are
232  * not available.  The goal is to be reasonably fast on non-FSGSBASE systems.
233  * It's forcibly inlined because it'll generate better code and this function
234  * is hot.
235  */
236 static __always_inline void save_base_legacy(struct task_struct *prev_p,
237                                              unsigned short selector,
238                                              enum which_selector which)
239 {
240         if (likely(selector == 0)) {
241                 /*
242                  * On Intel (without X86_BUG_NULL_SEG), the segment base could
243                  * be the pre-existing saved base or it could be zero.  On AMD
244                  * (with X86_BUG_NULL_SEG), the segment base could be almost
245                  * anything.
246                  *
247                  * This branch is very hot (it's hit twice on almost every
248                  * context switch between 64-bit programs), and avoiding
249                  * the RDMSR helps a lot, so we just assume that whatever
250                  * value is already saved is correct.  This matches historical
251                  * Linux behavior, so it won't break existing applications.
252                  *
253                  * To avoid leaking state, on non-X86_BUG_NULL_SEG CPUs, if we
254                  * report that the base is zero, it needs to actually be zero:
255                  * see the corresponding logic in load_seg_legacy.
256                  */
257         } else {
258                 /*
259                  * If the selector is 1, 2, or 3, then the base is zero on
260                  * !X86_BUG_NULL_SEG CPUs and could be anything on
261                  * X86_BUG_NULL_SEG CPUs.  In the latter case, Linux
262                  * has never attempted to preserve the base across context
263                  * switches.
264                  *
265                  * If selector > 3, then it refers to a real segment, and
266                  * saving the base isn't necessary.
267                  */
268                 if (which == FS)
269                         prev_p->thread.fsbase = 0;
270                 else
271                         prev_p->thread.gsbase = 0;
272         }
273 }
274
275 static __always_inline void save_fsgs(struct task_struct *task)
276 {
277         savesegment(fs, task->thread.fsindex);
278         savesegment(gs, task->thread.gsindex);
279         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE)) {
280                 /*
281                  * If FSGSBASE is enabled, we can't make any useful guesses
282                  * about the base, and user code expects us to save the current
283                  * value.  Fortunately, reading the base directly is efficient.
284                  */
285                 task->thread.fsbase = rdfsbase();
286                 task->thread.gsbase = __rdgsbase_inactive();
287         } else {
288                 save_base_legacy(task, task->thread.fsindex, FS);
289                 save_base_legacy(task, task->thread.gsindex, GS);
290         }
291 }
292
293 /*
294  * While a process is running,current->thread.fsbase and current->thread.gsbase
295  * may not match the corresponding CPU registers (see save_base_legacy()).
296  */
297 void current_save_fsgs(void)
298 {
299         unsigned long flags;
300
301         /* Interrupts need to be off for FSGSBASE */
302         local_irq_save(flags);
303         save_fsgs(current);
304         local_irq_restore(flags);
305 }
306 #if IS_ENABLED(CONFIG_KVM)
307 EXPORT_SYMBOL_GPL(current_save_fsgs);
308 #endif
309
310 static __always_inline void loadseg(enum which_selector which,
311                                     unsigned short sel)
312 {
313         if (which == FS)
314                 loadsegment(fs, sel);
315         else
316                 load_gs_index(sel);
317 }
318
319 static __always_inline void load_seg_legacy(unsigned short prev_index,
320                                             unsigned long prev_base,
321                                             unsigned short next_index,
322                                             unsigned long next_base,
323                                             enum which_selector which)
324 {
325         if (likely(next_index <= 3)) {
326                 /*
327                  * The next task is using 64-bit TLS, is not using this
328                  * segment at all, or is having fun with arcane CPU features.
329                  */
330                 if (next_base == 0) {
331                         /*
332                          * Nasty case: on AMD CPUs, we need to forcibly zero
333                          * the base.
334                          */
335                         if (static_cpu_has_bug(X86_BUG_NULL_SEG)) {
336                                 loadseg(which, __USER_DS);
337                                 loadseg(which, next_index);
338                         } else {
339                                 /*
340                                  * We could try to exhaustively detect cases
341                                  * under which we can skip the segment load,
342                                  * but there's really only one case that matters
343                                  * for performance: if both the previous and
344                                  * next states are fully zeroed, we can skip
345                                  * the load.
346                                  *
347                                  * (This assumes that prev_base == 0 has no
348                                  * false positives.  This is the case on
349                                  * Intel-style CPUs.)
350                                  */
351                                 if (likely(prev_index | next_index | prev_base))
352                                         loadseg(which, next_index);
353                         }
354                 } else {
355                         if (prev_index != next_index)
356                                 loadseg(which, next_index);
357                         wrmsrq(which == FS ? MSR_FS_BASE : MSR_KERNEL_GS_BASE,
358                                next_base);
359                 }
360         } else {
361                 /*
362                  * The next task is using a real segment.  Loading the selector
363                  * is sufficient.
364                  */
365                 loadseg(which, next_index);
366         }
367 }
368
369 /*
370  * Store prev's PKRU value and load next's PKRU value if they differ. PKRU
371  * is not XSTATE managed on context switch because that would require a
372  * lookup in the task's FPU xsave buffer and require to keep that updated
373  * in various places.
374  */
375 static __always_inline void x86_pkru_load(struct thread_struct *prev,
376                                           struct thread_struct *next)
377 {
378         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_OSPKE))
379                 return;
380
381         /* Stash the prev task's value: */
382         prev->pkru = rdpkru();
383
384         /*
385          * PKRU writes are slightly expensive.  Avoid them when not
386          * strictly necessary:
387          */
388         if (prev->pkru != next->pkru)
389                 wrpkru(next->pkru);
390 }
391
392 static __always_inline void x86_fsgsbase_load(struct thread_struct *prev,
393                                               struct thread_struct *next)
394 {
395         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE)) {
396                 /* Update the FS and GS selectors if they could have changed. */
397                 if (unlikely(prev->fsindex || next->fsindex))
398                         loadseg(FS, next->fsindex);
399                 if (unlikely(prev->gsindex || next->gsindex))
400                         loadseg(GS, next->gsindex);
401
402                 /* Update the bases. */
403                 wrfsbase(next->fsbase);
404                 __wrgsbase_inactive(next->gsbase);
405         } else {
406                 load_seg_legacy(prev->fsindex, prev->fsbase,
407                                 next->fsindex, next->fsbase, FS);
408                 load_seg_legacy(prev->gsindex, prev->gsbase,
409                                 next->gsindex, next->gsbase, GS);
410         }
411 }
412
413 unsigned long x86_fsgsbase_read_task(struct task_struct *task,
414                                      unsigned short selector)
415 {
416         unsigned short idx = selector >> 3;
417         unsigned long base;
418
419         if (likely((selector & SEGMENT_TI_MASK) == 0)) {
420                 if (unlikely(idx >= GDT_ENTRIES))
421                         return 0;
422
423                 /*
424                  * There are no user segments in the GDT with nonzero bases
425                  * other than the TLS segments.
426                  */
427                 if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
428                         return 0;
429
430                 idx -= GDT_ENTRY_TLS_MIN;
431                 base = get_desc_base(&task->thread.tls_array[idx]);
432         } else {
433 #ifdef CONFIG_MODIFY_LDT_SYSCALL
434                 struct ldt_struct *ldt;
435
436                 /*
437                  * If performance here mattered, we could protect the LDT
438                  * with RCU.  This is a slow path, though, so we can just
439                  * take the mutex.
440                  */
441                 mutex_lock(&task->mm->context.lock);
442                 ldt = task->mm->context.ldt;
443                 if (unlikely(!ldt || idx >= ldt->nr_entries))
444                         base = 0;
445                 else
446                         base = get_desc_base(ldt->entries + idx);
447                 mutex_unlock(&task->mm->context.lock);
448 #else
449                 base = 0;
450 #endif
451         }
452
453         return base;
454 }
455
456 unsigned long x86_gsbase_read_cpu_inactive(void)
457 {
458         unsigned long gsbase;
459
460         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE)) {
461                 unsigned long flags;
462
463                 local_irq_save(flags);
464                 gsbase = __rdgsbase_inactive();
465                 local_irq_restore(flags);
466         } else {
467                 rdmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, gsbase);
468         }
469
470         return gsbase;
471 }
472
473 void x86_gsbase_write_cpu_inactive(unsigned long gsbase)
474 {
475         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE)) {
476                 unsigned long flags;
477
478                 local_irq_save(flags);
479                 __wrgsbase_inactive(gsbase);
480                 local_irq_restore(flags);
481         } else {
482                 wrmsrq(MSR_KERNEL_GS_BASE, gsbase);
483         }
484 }
485
486 unsigned long x86_fsbase_read_task(struct task_struct *task)
487 {
488         unsigned long fsbase;
489
490         if (task == current)
491                 fsbase = x86_fsbase_read_cpu();
492         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE) ||
493                  (task->thread.fsindex == 0))
494                 fsbase = task->thread.fsbase;
495         else
496                 fsbase = x86_fsgsbase_read_task(task, task->thread.fsindex);
497
498         return fsbase;
499 }
500
501 unsigned long x86_gsbase_read_task(struct task_struct *task)
502 {
503         unsigned long gsbase;
504
505         if (task == current)
506                 gsbase = x86_gsbase_read_cpu_inactive();
507         else if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FSGSBASE) ||
508                  (task->thread.gsindex == 0))
509                 gsbase = task->thread.gsbase;
510         else
511                 gsbase = x86_fsgsbase_read_task(task, task->thread.gsindex);
512
513         return gsbase;
514 }
515
516 void x86_fsbase_write_task(struct task_struct *task, unsigned long fsbase)
517 {
518         WARN_ON_ONCE(task == current);
519
520         task->thread.fsbase = fsbase;
521 }
522
523 void x86_gsbase_write_task(struct task_struct *task, unsigned long gsbase)
524 {
525         WARN_ON_ONCE(task == current);
526
527         task->thread.gsbase = gsbase;
528 }
529
530 static void
531 start_thread_common(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip,
532                     unsigned long new_sp,
533                     u16 _cs, u16 _ss, u16 _ds)
534 {
535         WARN_ON_ONCE(regs != current_pt_regs());
536
537         if (static_cpu_has(X86_BUG_NULL_SEG)) {
538                 /* Loading zero below won't clear the base. */
539                 loadsegment(fs, __USER_DS);
540                 load_gs_index(__USER_DS);
541         }
542
543         reset_thread_features();
544
545         loadsegment(fs, 0);
546         loadsegment(es, _ds);
547         loadsegment(ds, _ds);
548         load_gs_index(0);
549
550         regs->ip        = new_ip;
551         regs->sp        = new_sp;
552         regs->csx       = _cs;
553         regs->ssx       = _ss;
554         /*
555          * Allow single-step trap and NMI when starting a new task, thus
556          * once the new task enters user space, single-step trap and NMI
557          * are both enabled immediately.
558          *
559          * Entering a new task is logically speaking a return from a
560          * system call (exec, fork, clone, etc.). As such, if ptrace
561          * enables single stepping a single step exception should be
562          * allowed to trigger immediately upon entering user space.
563          * This is not optional.
564          *
565          * NMI should *never* be disabled in user space. As such, this
566          * is an optional, opportunistic way to catch errors.
567          *
568          * Paranoia: High-order 48 bits above the lowest 16 bit SS are
569          * discarded by the legacy IRET instruction on all Intel, AMD,
570          * and Cyrix/Centaur/VIA CPUs, thus can be set unconditionally,
571          * even when FRED is not enabled. But we choose the safer side
572          * to use these bits only when FRED is enabled.
573          */
574         if (cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_FRED)) {
575                 regs->fred_ss.swevent   = true;
576                 regs->fred_ss.nmi       = true;
577         }
578
579         regs->flags     = X86_EFLAGS_IF | X86_EFLAGS_FIXED;
580 }
581
582 void
583 start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip, unsigned long new_sp)
584 {
585         start_thread_common(regs, new_ip, new_sp,
586                             __USER_CS, __USER_DS, 0);
587 }
588 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_thread);
589
590 #ifdef CONFIG_COMPAT
591 void compat_start_thread(struct pt_regs *regs, u32 new_ip, u32 new_sp, bool x32)
592 {
593         start_thread_common(regs, new_ip, new_sp,
594                             x32 ? __USER_CS : __USER32_CS,
595                             __USER_DS, __USER_DS);
596 }
597 #endif
598
599 /*
600  *      switch_to(x,y) should switch tasks from x to y.
601  *
602  * This could still be optimized:
603  * - fold all the options into a flag word and test it with a single test.
604  * - could test fs/gs bitsliced
605  *
606  * Kprobes not supported here. Set the probe on schedule instead.
607  * Function graph tracer not supported too.
608  */
609 __no_kmsan_checks
610 __visible __notrace_funcgraph struct task_struct *
611 __switch_to(struct task_struct *prev_p, struct task_struct *next_p)
612 {
613         struct thread_struct *prev = &prev_p->thread;
614         struct thread_struct *next = &next_p->thread;
615         int cpu = smp_processor_id();
616
617         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY) &&
618                      this_cpu_read(hardirq_stack_inuse));
619
620         switch_fpu(prev_p, cpu);
621
622         /* We must save %fs and %gs before load_TLS() because
623          * %fs and %gs may be cleared by load_TLS().
624          *
625          * (e.g. xen_load_tls())
626          */
627         save_fsgs(prev_p);
628
629         /*
630          * Load TLS before restoring any segments so that segment loads
631          * reference the correct GDT entries.
632          */
633         load_TLS(next, cpu);
634
635         /*
636          * Leave lazy mode, flushing any hypercalls made here.  This
637          * must be done after loading TLS entries in the GDT but before
638          * loading segments that might reference them.
639          */
640         arch_end_context_switch(next_p);
641
642         /* Switch DS and ES.
643          *
644          * Reading them only returns the selectors, but writing them (if
645          * nonzero) loads the full descriptor from the GDT or LDT.  The
646          * LDT for next is loaded in switch_mm, and the GDT is loaded
647          * above.
648          *
649          * We therefore need to write new values to the segment
650          * registers on every context switch unless both the new and old
651          * values are zero.
652          *
653          * Note that we don't need to do anything for CS and SS, as
654          * those are saved and restored as part of pt_regs.
655          */
656         savesegment(es, prev->es);
657         if (unlikely(next->es | prev->es))
658                 loadsegment(es, next->es);
659
660         savesegment(ds, prev->ds);
661         if (unlikely(next->ds | prev->ds))
662                 loadsegment(ds, next->ds);
663
664         x86_fsgsbase_load(prev, next);
665
666         x86_pkru_load(prev, next);
667
668         /*
669          * Switch the PDA and FPU contexts.
670          */
671         raw_cpu_write(current_task, next_p);
672         raw_cpu_write(cpu_current_top_of_stack, task_top_of_stack(next_p));
673
674         /* Reload sp0. */
675         update_task_stack(next_p);
676
677         switch_to_extra(prev_p, next_p);
678
679         if (static_cpu_has_bug(X86_BUG_SYSRET_SS_ATTRS)) {
680                 /*
681                  * AMD CPUs have a misfeature: SYSRET sets the SS selector but
682                  * does not update the cached descriptor.  As a result, if we
683                  * do SYSRET while SS is NULL, we'll end up in user mode with
684                  * SS apparently equal to __USER_DS but actually unusable.
685                  *
686                  * The straightforward workaround would be to fix it up just
687                  * before SYSRET, but that would slow down the system call
688                  * fast paths.  Instead, we ensure that SS is never NULL in
689                  * system call context.  We do this by replacing NULL SS
690                  * selectors at every context switch.  SYSCALL sets up a valid
691                  * SS, so the only way to get NULL is to re-enter the kernel
692                  * from CPL 3 through an interrupt.  Since that can't happen
693                  * in the same task as a running syscall, we are guaranteed to
694                  * context switch between every interrupt vector entry and a
695                  * subsequent SYSRET.
696                  *
697                  * We read SS first because SS reads are much faster than
698                  * writes.  Out of caution, we force SS to __KERNEL_DS even if
699                  * it previously had a different non-NULL value.
700                  */
701                 unsigned short ss_sel;
702                 savesegment(ss, ss_sel);
703                 if (ss_sel != __KERNEL_DS)
704                         loadsegment(ss, __KERNEL_DS);
705         }
706
707         /* Load the Intel cache allocation PQR MSR. */
708         resctrl_arch_sched_in(next_p);
709
710         return prev_p;
711 }
712
713 void set_personality_64bit(void)
714 {
715         /* inherit personality from parent */
716
717         /* Make sure to be in 64bit mode */
718         clear_thread_flag(TIF_ADDR32);
719         /* Pretend that this comes from a 64bit execve */
720         task_pt_regs(current)->orig_ax = __NR_execve;
721         current_thread_info()->status &= ~TS_COMPAT;
722         if (current->mm)
723                 __set_bit(MM_CONTEXT_HAS_VSYSCALL, &current->mm->context.flags);
724
725         /* TBD: overwrites user setup. Should have two bits.
726            But 64bit processes have always behaved this way,
727            so it's not too bad. The main problem is just that
728            32bit children are affected again. */
729         current->personality &= ~READ_IMPLIES_EXEC;
730 }
731
732 static void __set_personality_x32(void)
733 {
734 #ifdef CONFIG_X86_X32_ABI
735         if (current->mm)
736                 current->mm->context.flags = 0;
737
738         current->personality &= ~READ_IMPLIES_EXEC;
739         /*
740          * in_32bit_syscall() uses the presence of the x32 syscall bit
741          * flag to determine compat status.  The x86 mmap() code relies on
742          * the syscall bitness so set x32 syscall bit right here to make
743          * in_32bit_syscall() work during exec().
744          *
745          * Pretend to come from a x32 execve.
746          */
747         task_pt_regs(current)->orig_ax = __NR_x32_execve | __X32_SYSCALL_BIT;
748         current_thread_info()->status &= ~TS_COMPAT;
749 #endif
750 }
751
752 static void __set_personality_ia32(void)
753 {
754 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
755         if (current->mm) {
756                 /*
757                  * uprobes applied to this MM need to know this and
758                  * cannot use user_64bit_mode() at that time.
759                  */
760                 __set_bit(MM_CONTEXT_UPROBE_IA32, &current->mm->context.flags);
761         }
762
763         current->personality |= force_personality32;
764         /* Prepare the first "return" to user space */
765         task_pt_regs(current)->orig_ax = __NR_ia32_execve;
766         current_thread_info()->status |= TS_COMPAT;
767 #endif
768 }
769
770 void set_personality_ia32(bool x32)
771 {
772         /* Make sure to be in 32bit mode */
773         set_thread_flag(TIF_ADDR32);
774
775         if (x32)
776                 __set_personality_x32();
777         else
778                 __set_personality_ia32();
779 }
780 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_personality_ia32);
781
782 #ifdef CONFIG_CHECKPOINT_RESTORE
783 static long prctl_map_vdso(const struct vdso_image *image, unsigned long addr)
784 {
785         int ret;
786
787         ret = map_vdso_once(image, addr);
788         if (ret)
789                 return ret;
790
791         return (long)image->size;
792 }
793 #endif
794
795 #ifdef CONFIG_ADDRESS_MASKING
796
797 #define LAM_U57_BITS 6
798
799 static void enable_lam_func(void *__mm)
800 {
801         struct mm_struct *mm = __mm;
802         unsigned long lam;
803
804         if (this_cpu_read(cpu_tlbstate.loaded_mm) == mm) {
805                 lam = mm_lam_cr3_mask(mm);
806                 write_cr3(__read_cr3() | lam);
807                 cpu_tlbstate_update_lam(lam, mm_untag_mask(mm));
808         }
809 }
810
811 static void mm_enable_lam(struct mm_struct *mm)
812 {
813         mm->context.lam_cr3_mask = X86_CR3_LAM_U57;
814         mm->context.untag_mask =  ~GENMASK(62, 57);
815
816         /*
817          * Even though the process must still be single-threaded at this
818          * point, kernel threads may be using the mm.  IPI those kernel
819          * threads if they exist.
820          */
821         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), enable_lam_func, mm, true);
822         set_bit(MM_CONTEXT_LOCK_LAM, &mm->context.flags);
823 }
824
825 static int prctl_enable_tagged_addr(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_bits)
826 {
827         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_LAM))
828                 return -ENODEV;
829
830         /* PTRACE_ARCH_PRCTL */
831         if (current->mm != mm)
832                 return -EINVAL;
833
834         if (mm_valid_pasid(mm) &&
835             !test_bit(MM_CONTEXT_FORCE_TAGGED_SVA, &mm->context.flags))
836                 return -EINVAL;
837
838         if (mmap_write_lock_killable(mm))
839                 return -EINTR;
840
841         /*
842          * MM_CONTEXT_LOCK_LAM is set on clone.  Prevent LAM from
843          * being enabled unless the process is single threaded:
844          */
845         if (test_bit(MM_CONTEXT_LOCK_LAM, &mm->context.flags)) {
846                 mmap_write_unlock(mm);
847                 return -EBUSY;
848         }
849
850         if (!nr_bits || nr_bits > LAM_U57_BITS) {
851                 mmap_write_unlock(mm);
852                 return -EINVAL;
853         }
854
855         mm_enable_lam(mm);
856
857         mmap_write_unlock(mm);
858
859         return 0;
860 }
861 #endif
862
863 long do_arch_prctl_64(struct task_struct *task, int option, unsigned long arg2)
864 {
865         int ret = 0;
866
867         switch (option) {
868         case ARCH_SET_GS: {
869                 if (unlikely(arg2 >= TASK_SIZE_MAX))
870                         return -EPERM;
871
872                 preempt_disable();
873                 /*
874                  * ARCH_SET_GS has always overwritten the index
875                  * and the base. Zero is the most sensible value
876                  * to put in the index, and is the only value that
877                  * makes any sense if FSGSBASE is unavailable.
878                  */
879                 if (task == current) {
880                         loadseg(GS, 0);
881                         x86_gsbase_write_cpu_inactive(arg2);
882
883                         /*
884                          * On non-FSGSBASE systems, save_base_legacy() expects
885                          * that we also fill in thread.gsbase.
886                          */
887                         task->thread.gsbase = arg2;
888
889                 } else {
890                         task->thread.gsindex = 0;
891                         x86_gsbase_write_task(task, arg2);
892                 }
893                 preempt_enable();
894                 break;
895         }
896         case ARCH_SET_FS: {
897                 /*
898                  * Not strictly needed for %fs, but do it for symmetry
899                  * with %gs
900                  */
901                 if (unlikely(arg2 >= TASK_SIZE_MAX))
902                         return -EPERM;
903
904                 preempt_disable();
905                 /*
906                  * Set the selector to 0 for the same reason
907                  * as %gs above.
908                  */
909                 if (task == current) {
910                         loadseg(FS, 0);
911                         x86_fsbase_write_cpu(arg2);
912
913                         /*
914                          * On non-FSGSBASE systems, save_base_legacy() expects
915                          * that we also fill in thread.fsbase.
916                          */
917                         task->thread.fsbase = arg2;
918                 } else {
919                         task->thread.fsindex = 0;
920                         x86_fsbase_write_task(task, arg2);
921                 }
922                 preempt_enable();
923                 break;
924         }
925         case ARCH_GET_FS: {
926                 unsigned long base = x86_fsbase_read_task(task);
927
928                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)arg2);
929                 break;
930         }
931         case ARCH_GET_GS: {
932                 unsigned long base = x86_gsbase_read_task(task);
933
934                 ret = put_user(base, (unsigned long __user *)arg2);
935                 break;
936         }
937
938 #ifdef CONFIG_CHECKPOINT_RESTORE
939 # ifdef CONFIG_X86_X32_ABI
940         case ARCH_MAP_VDSO_X32:
941                 return prctl_map_vdso(&vdso_image_x32, arg2);
942 # endif
943 # ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
944         case ARCH_MAP_VDSO_32:
945                 return prctl_map_vdso(&vdso_image_32, arg2);
946 # endif
947         case ARCH_MAP_VDSO_64:
948                 return prctl_map_vdso(&vdso_image_64, arg2);
949 #endif
950 #ifdef CONFIG_ADDRESS_MASKING
951         case ARCH_GET_UNTAG_MASK:
952                 return put_user(task->mm->context.untag_mask,
953                                 (unsigned long __user *)arg2);
954         case ARCH_ENABLE_TAGGED_ADDR:
955                 return prctl_enable_tagged_addr(task->mm, arg2);
956         case ARCH_FORCE_TAGGED_SVA:
957                 if (current != task)
958                         return -EINVAL;
959                 set_bit(MM_CONTEXT_FORCE_TAGGED_SVA, &task->mm->context.flags);
960                 return 0;
961         case ARCH_GET_MAX_TAG_BITS:
962                 if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_LAM))
963                         return put_user(0, (unsigned long __user *)arg2);
964                 else
965                         return put_user(LAM_U57_BITS, (unsigned long __user *)arg2);
966 #endif
967         case ARCH_SHSTK_ENABLE:
968         case ARCH_SHSTK_DISABLE:
969         case ARCH_SHSTK_LOCK:
970         case ARCH_SHSTK_UNLOCK:
971         case ARCH_SHSTK_STATUS:
972                 return shstk_prctl(task, option, arg2);
973         default:
974                 ret = -EINVAL;
975                 break;
976         }
977
978         return ret;
979 }