mm/kasan/tags.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * This file contains core tag-based KASAN code.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2018 Google, Inc.
   6  * Author: Andrey Konovalov <andreyknvl@google.com>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  */
  13
  14 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  15 #define DISABLE_BRANCH_PROFILING
  16
  17 #include <linux/export.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20 #include <linux/kasan.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/kmemleak.h>
  23 #include <linux/linkage.h>
  24 #include <linux/memblock.h>
  25 #include <linux/memory.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/module.h>
  28 #include <linux/printk.h>
  29 #include <linux/random.h>
  30 #include <linux/sched.h>
  31 #include <linux/sched/task_stack.h>
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/stacktrace.h>
  34 #include <linux/string.h>
  35 #include <linux/types.h>
  36 #include <linux/vmalloc.h>
  37 #include <linux/bug.h>
  38
  39 #include "kasan.h"
  40 #include "../slab.h"
  41
  42 static DEFINE_PER_CPU(u32, prng_state);
  43
  44 void kasan_init_tags(void)
  45 {
  46         int cpu;
  47
  48         for_each_possible_cpu(cpu)
  49                 per_cpu(prng_state, cpu) = (u32)get_cycles();
  50 }
  51
  52 /*
  53  * If a preemption happens between this_cpu_read and this_cpu_write, the only
  54  * side effect is that we'll give a few allocated in different contexts objects
  55  * the same tag. Since tag-based KASAN is meant to be used a probabilistic
  56  * bug-detection debug feature, this doesn't have significant negative impact.
  57  *
  58  * Ideally the tags use strong randomness to prevent any attempts to predict
  59  * them during explicit exploit attempts. But strong randomness is expensive,
  60  * and we did an intentional trade-off to use a PRNG. This non-atomic RMW
  61  * sequence has in fact positive effect, since interrupts that randomly skew
  62  * PRNG at unpredictable points do only good.
  63  */
  64 u8 random_tag(void)
  65 {
  66         u32 state = this_cpu_read(prng_state);
  67
  68         state = 1664525 * state + 1013904223;
  69         this_cpu_write(prng_state, state);
  70
  71         return (u8)(state % (KASAN_TAG_MAX + 1));
  72 }
  73
  74 void *kasan_reset_tag(const void *addr)
  75 {
  76         return reset_tag(addr);
  77 }
  78
  79 bool check_memory_region(unsigned long addr, size_t size, bool write,
  80                                 unsigned long ret_ip)
  81 {
  82         u8 tag;
  83         u8 *shadow_first, *shadow_last, *shadow;
  84         void *untagged_addr;
  85
  86         if (unlikely(size == 0))
  87                 return true;
  88
  89         if (unlikely(addr + size < addr))
  90                 return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
  91
  92         tag = get_tag((const void *)addr);
  93
  94         /*
  95          * Ignore accesses for pointers tagged with 0xff (native kernel
  96          * pointer tag) to suppress false positives caused by kmap.
  97          *
  98          * Some kernel code was written to account for archs that don't keep
  99          * high memory mapped all the time, but rather map and unmap particular
 100          * pages when needed. Instead of storing a pointer to the kernel memory,
 101          * this code saves the address of the page structure and offset within
 102          * that page for later use. Those pages are then mapped and unmapped
 103          * with kmap/kunmap when necessary and virt_to_page is used to get the
 104          * virtual address of the page. For arm64 (that keeps the high memory
 105          * mapped all the time), kmap is turned into a page_address call.
 106
 107          * The issue is that with use of the page_address + virt_to_page
 108          * sequence the top byte value of the original pointer gets lost (gets
 109          * set to KASAN_TAG_KERNEL (0xFF)).
 110          */
 111         if (tag == KASAN_TAG_KERNEL)
 112                 return true;
 113
 114         untagged_addr = reset_tag((const void *)addr);
 115         if (unlikely(untagged_addr <
 116                         kasan_shadow_to_mem((void *)KASAN_SHADOW_START))) {
 117                 return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
 118         }
 119         shadow_first = kasan_mem_to_shadow(untagged_addr);
 120         shadow_last = kasan_mem_to_shadow(untagged_addr + size - 1);
 121         for (shadow = shadow_first; shadow <= shadow_last; shadow++) {
 122                 if (*shadow != tag) {
 123                         return !kasan_report(addr, size, write, ret_ip);
 124                 }
 125         }
 126
 127         return true;
 128 }
 129
 130 #define DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(size)                                  \
 131         void __hwasan_load##size##_noabort(unsigned long addr)          \
 132         {                                                               \
 133                 check_memory_region(addr, size, false, _RET_IP_);       \
 134         }                                                               \
 135         EXPORT_SYMBOL(__hwasan_load##size##_noabort);                   \
 136         void __hwasan_store##size##_noabort(unsigned long addr)         \
 137         {                                                               \
 138                 check_memory_region(addr, size, true, _RET_IP_);        \
 139         }                                                               \
 140         EXPORT_SYMBOL(__hwasan_store##size##_noabort)
 141
 142 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(1);
 143 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(2);
 144 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(4);
 145 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(8);
 146 DEFINE_HWASAN_LOAD_STORE(16);
 147
 148 void __hwasan_loadN_noabort(unsigned long addr, unsigned long size)
 149 {
 150         check_memory_region(addr, size, false, _RET_IP_);
 151 }
 152 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_loadN_noabort);
 153
 154 void __hwasan_storeN_noabort(unsigned long addr, unsigned long size)
 155 {
 156         check_memory_region(addr, size, true, _RET_IP_);
 157 }
 158 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_storeN_noabort);
 159
 160 void __hwasan_tag_memory(unsigned long addr, u8 tag, unsigned long size)
 161 {
 162         kasan_poison_shadow((void *)addr, size, tag);
 163 }
 164 EXPORT_SYMBOL(__hwasan_tag_memory);