]> Git Repo - linux.git/blob - drivers/misc/lkdtm/bugs.c
drm/vram-helper: stop using TTM placement flags
[linux.git] / drivers / misc / lkdtm / bugs.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * This is for all the tests related to logic bugs (e.g. bad dereferences,
4  * bad alignment, bad loops, bad locking, bad scheduling, deep stacks, and
5  * lockups) along with other things that don't fit well into existing LKDTM
6  * test source files.
7  */
8 #include "lkdtm.h"
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/sched.h>
11 #include <linux/sched/signal.h>
12 #include <linux/sched/task_stack.h>
13 #include <linux/uaccess.h>
14 #include <linux/slab.h>
15
16 #if IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) && !IS_ENABLED(CONFIG_UML)
17 #include <asm/desc.h>
18 #endif
19
20 struct lkdtm_list {
21         struct list_head node;
22 };
23
24 /*
25  * Make sure our attempts to over run the kernel stack doesn't trigger
26  * a compiler warning when CONFIG_FRAME_WARN is set. Then make sure we
27  * recurse past the end of THREAD_SIZE by default.
28  */
29 #if defined(CONFIG_FRAME_WARN) && (CONFIG_FRAME_WARN > 0)
30 #define REC_STACK_SIZE (_AC(CONFIG_FRAME_WARN, UL) / 2)
31 #else
32 #define REC_STACK_SIZE (THREAD_SIZE / 8)
33 #endif
34 #define REC_NUM_DEFAULT ((THREAD_SIZE / REC_STACK_SIZE) * 2)
35
36 static int recur_count = REC_NUM_DEFAULT;
37
38 static DEFINE_SPINLOCK(lock_me_up);
39
40 /*
41  * Make sure compiler does not optimize this function or stack frame away:
42  * - function marked noinline
43  * - stack variables are marked volatile
44  * - stack variables are written (memset()) and read (pr_info())
45  * - function has external effects (pr_info())
46  * */
47 static int noinline recursive_loop(int remaining)
48 {
49         volatile char buf[REC_STACK_SIZE];
50
51         memset((void *)buf, remaining & 0xFF, sizeof(buf));
52         pr_info("loop %d/%d ...\n", (int)buf[remaining % sizeof(buf)],
53                 recur_count);
54         if (!remaining)
55                 return 0;
56         else
57                 return recursive_loop(remaining - 1);
58 }
59
60 /* If the depth is negative, use the default, otherwise keep parameter. */
61 void __init lkdtm_bugs_init(int *recur_param)
62 {
63         if (*recur_param < 0)
64                 *recur_param = recur_count;
65         else
66                 recur_count = *recur_param;
67 }
68
69 void lkdtm_PANIC(void)
70 {
71         panic("dumptest");
72 }
73
74 void lkdtm_BUG(void)
75 {
76         BUG();
77 }
78
79 static int warn_counter;
80
81 void lkdtm_WARNING(void)
82 {
83         WARN_ON(++warn_counter);
84 }
85
86 void lkdtm_WARNING_MESSAGE(void)
87 {
88         WARN(1, "Warning message trigger count: %d\n", ++warn_counter);
89 }
90
91 void lkdtm_EXCEPTION(void)
92 {
93         *((volatile int *) 0) = 0;
94 }
95
96 void lkdtm_LOOP(void)
97 {
98         for (;;)
99                 ;
100 }
101
102 void lkdtm_EXHAUST_STACK(void)
103 {
104         pr_info("Calling function with %lu frame size to depth %d ...\n",
105                 REC_STACK_SIZE, recur_count);
106         recursive_loop(recur_count);
107         pr_info("FAIL: survived without exhausting stack?!\n");
108 }
109
110 static noinline void __lkdtm_CORRUPT_STACK(void *stack)
111 {
112         memset(stack, '\xff', 64);
113 }
114
115 /* This should trip the stack canary, not corrupt the return address. */
116 noinline void lkdtm_CORRUPT_STACK(void)
117 {
118         /* Use default char array length that triggers stack protection. */
119         char data[8] __aligned(sizeof(void *));
120
121         pr_info("Corrupting stack containing char array ...\n");
122         __lkdtm_CORRUPT_STACK((void *)&data);
123 }
124
125 /* Same as above but will only get a canary with -fstack-protector-strong */
126 noinline void lkdtm_CORRUPT_STACK_STRONG(void)
127 {
128         union {
129                 unsigned short shorts[4];
130                 unsigned long *ptr;
131         } data __aligned(sizeof(void *));
132
133         pr_info("Corrupting stack containing union ...\n");
134         __lkdtm_CORRUPT_STACK((void *)&data);
135 }
136
137 void lkdtm_UNALIGNED_LOAD_STORE_WRITE(void)
138 {
139         static u8 data[5] __attribute__((aligned(4))) = {1, 2, 3, 4, 5};
140         u32 *p;
141         u32 val = 0x12345678;
142
143         p = (u32 *)(data + 1);
144         if (*p == 0)
145                 val = 0x87654321;
146         *p = val;
147 }
148
149 void lkdtm_SOFTLOCKUP(void)
150 {
151         preempt_disable();
152         for (;;)
153                 cpu_relax();
154 }
155
156 void lkdtm_HARDLOCKUP(void)
157 {
158         local_irq_disable();
159         for (;;)
160                 cpu_relax();
161 }
162
163 void lkdtm_SPINLOCKUP(void)
164 {
165         /* Must be called twice to trigger. */
166         spin_lock(&lock_me_up);
167         /* Let sparse know we intended to exit holding the lock. */
168         __release(&lock_me_up);
169 }
170
171 void lkdtm_HUNG_TASK(void)
172 {
173         set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
174         schedule();
175 }
176
177 volatile unsigned int huge = INT_MAX - 2;
178 volatile unsigned int ignored;
179
180 void lkdtm_OVERFLOW_SIGNED(void)
181 {
182         int value;
183
184         value = huge;
185         pr_info("Normal signed addition ...\n");
186         value += 1;
187         ignored = value;
188
189         pr_info("Overflowing signed addition ...\n");
190         value += 4;
191         ignored = value;
192 }
193
194
195 void lkdtm_OVERFLOW_UNSIGNED(void)
196 {
197         unsigned int value;
198
199         value = huge;
200         pr_info("Normal unsigned addition ...\n");
201         value += 1;
202         ignored = value;
203
204         pr_info("Overflowing unsigned addition ...\n");
205         value += 4;
206         ignored = value;
207 }
208
209 /* Intentionally using old-style flex array definition of 1 byte. */
210 struct array_bounds_flex_array {
211         int one;
212         int two;
213         char data[1];
214 };
215
216 struct array_bounds {
217         int one;
218         int two;
219         char data[8];
220         int three;
221 };
222
223 void lkdtm_ARRAY_BOUNDS(void)
224 {
225         struct array_bounds_flex_array *not_checked;
226         struct array_bounds *checked;
227         volatile int i;
228
229         not_checked = kmalloc(sizeof(*not_checked) * 2, GFP_KERNEL);
230         checked = kmalloc(sizeof(*checked) * 2, GFP_KERNEL);
231
232         pr_info("Array access within bounds ...\n");
233         /* For both, touch all bytes in the actual member size. */
234         for (i = 0; i < sizeof(checked->data); i++)
235                 checked->data[i] = 'A';
236         /*
237          * For the uninstrumented flex array member, also touch 1 byte
238          * beyond to verify it is correctly uninstrumented.
239          */
240         for (i = 0; i < sizeof(not_checked->data) + 1; i++)
241                 not_checked->data[i] = 'A';
242
243         pr_info("Array access beyond bounds ...\n");
244         for (i = 0; i < sizeof(checked->data) + 1; i++)
245                 checked->data[i] = 'B';
246
247         kfree(not_checked);
248         kfree(checked);
249         pr_err("FAIL: survived array bounds overflow!\n");
250 }
251
252 void lkdtm_CORRUPT_LIST_ADD(void)
253 {
254         /*
255          * Initially, an empty list via LIST_HEAD:
256          *      test_head.next = &test_head
257          *      test_head.prev = &test_head
258          */
259         LIST_HEAD(test_head);
260         struct lkdtm_list good, bad;
261         void *target[2] = { };
262         void *redirection = &target;
263
264         pr_info("attempting good list addition\n");
265
266         /*
267          * Adding to the list performs these actions:
268          *      test_head.next->prev = &good.node
269          *      good.node.next = test_head.next
270          *      good.node.prev = test_head
271          *      test_head.next = good.node
272          */
273         list_add(&good.node, &test_head);
274
275         pr_info("attempting corrupted list addition\n");
276         /*
277          * In simulating this "write what where" primitive, the "what" is
278          * the address of &bad.node, and the "where" is the address held
279          * by "redirection".
280          */
281         test_head.next = redirection;
282         list_add(&bad.node, &test_head);
283
284         if (target[0] == NULL && target[1] == NULL)
285                 pr_err("Overwrite did not happen, but no BUG?!\n");
286         else
287                 pr_err("list_add() corruption not detected!\n");
288 }
289
290 void lkdtm_CORRUPT_LIST_DEL(void)
291 {
292         LIST_HEAD(test_head);
293         struct lkdtm_list item;
294         void *target[2] = { };
295         void *redirection = &target;
296
297         list_add(&item.node, &test_head);
298
299         pr_info("attempting good list removal\n");
300         list_del(&item.node);
301
302         pr_info("attempting corrupted list removal\n");
303         list_add(&item.node, &test_head);
304
305         /* As with the list_add() test above, this corrupts "next". */
306         item.node.next = redirection;
307         list_del(&item.node);
308
309         if (target[0] == NULL && target[1] == NULL)
310                 pr_err("Overwrite did not happen, but no BUG?!\n");
311         else
312                 pr_err("list_del() corruption not detected!\n");
313 }
314
315 /* Test if unbalanced set_fs(KERNEL_DS)/set_fs(USER_DS) check exists. */
316 void lkdtm_CORRUPT_USER_DS(void)
317 {
318         pr_info("setting bad task size limit\n");
319         set_fs(KERNEL_DS);
320
321         /* Make sure we do not keep running with a KERNEL_DS! */
322         force_sig(SIGKILL);
323 }
324
325 /* Test that VMAP_STACK is actually allocating with a leading guard page */
326 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_LEADING(void)
327 {
328         const unsigned char *stack = task_stack_page(current);
329         const unsigned char *ptr = stack - 1;
330         volatile unsigned char byte;
331
332         pr_info("attempting bad read from page below current stack\n");
333
334         byte = *ptr;
335
336         pr_err("FAIL: accessed page before stack! (byte: %x)\n", byte);
337 }
338
339 /* Test that VMAP_STACK is actually allocating with a trailing guard page */
340 void lkdtm_STACK_GUARD_PAGE_TRAILING(void)
341 {
342         const unsigned char *stack = task_stack_page(current);
343         const unsigned char *ptr = stack + THREAD_SIZE;
344         volatile unsigned char byte;
345
346         pr_info("attempting bad read from page above current stack\n");
347
348         byte = *ptr;
349
350         pr_err("FAIL: accessed page after stack! (byte: %x)\n", byte);
351 }
352
353 void lkdtm_UNSET_SMEP(void)
354 {
355 #if IS_ENABLED(CONFIG_X86_64) && !IS_ENABLED(CONFIG_UML)
356 #define MOV_CR4_DEPTH   64
357         void (*direct_write_cr4)(unsigned long val);
358         unsigned char *insn;
359         unsigned long cr4;
360         int i;
361
362         cr4 = native_read_cr4();
363
364         if ((cr4 & X86_CR4_SMEP) != X86_CR4_SMEP) {
365                 pr_err("FAIL: SMEP not in use\n");
366                 return;
367         }
368         cr4 &= ~(X86_CR4_SMEP);
369
370         pr_info("trying to clear SMEP normally\n");
371         native_write_cr4(cr4);
372         if (cr4 == native_read_cr4()) {
373                 pr_err("FAIL: pinning SMEP failed!\n");
374                 cr4 |= X86_CR4_SMEP;
375                 pr_info("restoring SMEP\n");
376                 native_write_cr4(cr4);
377                 return;
378         }
379         pr_info("ok: SMEP did not get cleared\n");
380
381         /*
382          * To test the post-write pinning verification we need to call
383          * directly into the middle of native_write_cr4() where the
384          * cr4 write happens, skipping any pinning. This searches for
385          * the cr4 writing instruction.
386          */
387         insn = (unsigned char *)native_write_cr4;
388         for (i = 0; i < MOV_CR4_DEPTH; i++) {
389                 /* mov %rdi, %cr4 */
390                 if (insn[i] == 0x0f && insn[i+1] == 0x22 && insn[i+2] == 0xe7)
391                         break;
392                 /* mov %rdi,%rax; mov %rax, %cr4 */
393                 if (insn[i]   == 0x48 && insn[i+1] == 0x89 &&
394                     insn[i+2] == 0xf8 && insn[i+3] == 0x0f &&
395                     insn[i+4] == 0x22 && insn[i+5] == 0xe0)
396                         break;
397         }
398         if (i >= MOV_CR4_DEPTH) {
399                 pr_info("ok: cannot locate cr4 writing call gadget\n");
400                 return;
401         }
402         direct_write_cr4 = (void *)(insn + i);
403
404         pr_info("trying to clear SMEP with call gadget\n");
405         direct_write_cr4(cr4);
406         if (native_read_cr4() & X86_CR4_SMEP) {
407                 pr_info("ok: SMEP removal was reverted\n");
408         } else {
409                 pr_err("FAIL: cleared SMEP not detected!\n");
410                 cr4 |= X86_CR4_SMEP;
411                 pr_info("restoring SMEP\n");
412                 native_write_cr4(cr4);
413         }
414 #else
415         pr_err("XFAIL: this test is x86_64-only\n");
416 #endif
417 }
418
419 void lkdtm_DOUBLE_FAULT(void)
420 {
421 #if IS_ENABLED(CONFIG_X86_32) && !IS_ENABLED(CONFIG_UML)
422         /*
423          * Trigger #DF by setting the stack limit to zero.  This clobbers
424          * a GDT TLS slot, which is okay because the current task will die
425          * anyway due to the double fault.
426          */
427         struct desc_struct d = {
428                 .type = 3,      /* expand-up, writable, accessed data */
429                 .p = 1,         /* present */
430                 .d = 1,         /* 32-bit */
431                 .g = 0,         /* limit in bytes */
432                 .s = 1,         /* not system */
433         };
434
435         local_irq_disable();
436         write_gdt_entry(get_cpu_gdt_rw(smp_processor_id()),
437                         GDT_ENTRY_TLS_MIN, &d, DESCTYPE_S);
438
439         /*
440          * Put our zero-limit segment in SS and then trigger a fault.  The
441          * 4-byte access to (%esp) will fault with #SS, and the attempt to
442          * deliver the fault will recursively cause #SS and result in #DF.
443          * This whole process happens while NMIs and MCEs are blocked by the
444          * MOV SS window.  This is nice because an NMI with an invalid SS
445          * would also double-fault, resulting in the NMI or MCE being lost.
446          */
447         asm volatile ("movw %0, %%ss; addl $0, (%%esp)" ::
448                       "r" ((unsigned short)(GDT_ENTRY_TLS_MIN << 3)));
449
450         pr_err("FAIL: tried to double fault but didn't die\n");
451 #else
452         pr_err("XFAIL: this test is ia32-only\n");
453 #endif
454 }
455
456 #ifdef CONFIG_ARM64
457 static noinline void change_pac_parameters(void)
458 {
459         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH)) {
460                 /* Reset the keys of current task */
461                 ptrauth_thread_init_kernel(current);
462                 ptrauth_thread_switch_kernel(current);
463         }
464 }
465 #endif
466
467 noinline void lkdtm_CORRUPT_PAC(void)
468 {
469 #ifdef CONFIG_ARM64
470 #define CORRUPT_PAC_ITERATE     10
471         int i;
472
473         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_PTR_AUTH))
474                 pr_err("FAIL: kernel not built with CONFIG_ARM64_PTR_AUTH\n");
475
476         if (!system_supports_address_auth()) {
477                 pr_err("FAIL: CPU lacks pointer authentication feature\n");
478                 return;
479         }
480
481         pr_info("changing PAC parameters to force function return failure...\n");
482         /*
483          * PAC is a hash value computed from input keys, return address and
484          * stack pointer. As pac has fewer bits so there is a chance of
485          * collision, so iterate few times to reduce the collision probability.
486          */
487         for (i = 0; i < CORRUPT_PAC_ITERATE; i++)
488                 change_pac_parameters();
489
490         pr_err("FAIL: survived PAC changes! Kernel may be unstable from here\n");
491 #else
492         pr_err("XFAIL: this test is arm64-only\n");
493 #endif
494 }
This page took 0.059108 seconds and 4 git commands to generate.