x86: Remove arbitrary instruction size limit in instruction decoder
authorDave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Fri, 14 Nov 2014 15:39:57 +0000 (07:39 -0800)
committerThomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Mon, 17 Nov 2014 23:58:52 +0000 (00:58 +0100)
The current x86 instruction decoder steps along through the
instruction stream but always ensures that it never steps farther
than the largest possible instruction size (MAX_INSN_SIZE).

The MPX code is now going to be doing some decoding of userspace
instructions.  We copy those from userspace in to the kernel and
they're obviously completely untrusted coming from userspace.  In
addition to the constraint that instructions can only be so long,
we also have to be aware of how long the buffer is that came in
from userspace.  This _looks_ to be similar to what the perf and
kprobes is doing, but it's unclear to me whether they are
affected.

The whole reason we need this is that it is perfectly valid to be
executing an instruction within MAX_INSN_SIZE bytes of an
unreadable page. We should be able to gracefully handle short
reads in those cases.

This adds support to the decoder to record how long the buffer
being decoded is and to refuse to "validate" the instruction if
we would have gone over the end of the buffer to decode it.

The kprobes code probably needs to be looked at here a bit more
carefully.  This patch still respects the MAX_INSN_SIZE limit
there but the kprobes code does look like it might be able to
be a bit more strict than it currently is.

Signed-off-by: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Acked-by: Jim Keniston <jkenisto@us.ibm.com>
Acked-by: Masami Hiramatsu <masami.hiramatsu.pt@hitachi.com>
Cc: x86@kernel.org
Cc: Peter Zijlstra <a.p.zijlstra@chello.nl>
Cc: Paul Mackerras <paulus@samba.org>
Cc: Arnaldo Carvalho de Melo <acme@kernel.org>
Cc: Srikar Dronamraju <srikar@linux.vnet.ibm.com>
Cc: Ananth N Mavinakayanahalli <ananth@in.ibm.com>
Cc: Anil S Keshavamurthy <anil.s.keshavamurthy@intel.com>
Cc: "David S. Miller" <davem@davemloft.net>
Link: http://lkml.kernel.org/r/20141114153957.E6B01535@viggo.jf.intel.com
Signed-off-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
arch/x86/include/asm/insn.h
arch/x86/kernel/cpu/perf_event_intel_ds.c
arch/x86/kernel/cpu/perf_event_intel_lbr.c
arch/x86/kernel/kprobes/core.c
arch/x86/kernel/kprobes/opt.c
arch/x86/kernel/uprobes.c
arch/x86/lib/insn.c
arch/x86/tools/insn_sanity.c
arch/x86/tools/test_get_len.c

index 48eb30a86062fbd0fbfc43dbc85afd62556ecd42..47f29b1d18464aa6870ce6add18d5f37af2c28fb 100644 (file)
@@ -65,6 +65,7 @@ struct insn {
        unsigned char x86_64;
 
        const insn_byte_t *kaddr;       /* kernel address of insn to analyze */
+       const insn_byte_t *end_kaddr;   /* kernel address of last insn in buffer */
        const insn_byte_t *next_byte;
 };
 
@@ -96,7 +97,7 @@ struct insn {
 #define X86_VEX_P(vex) ((vex) & 0x03)          /* VEX3 Byte2, VEX2 Byte1 */
 #define X86_VEX_M_MAX  0x1f                    /* VEX3.M Maximum value */
 
-extern void insn_init(struct insn *insn, const void *kaddr, int x86_64);
+extern void insn_init(struct insn *insn, const void *kaddr, int buf_len, int x86_64);
 extern void insn_get_prefixes(struct insn *insn);
 extern void insn_get_opcode(struct insn *insn);
 extern void insn_get_modrm(struct insn *insn);
@@ -115,12 +116,13 @@ static inline void insn_get_attribute(struct insn *insn)
 extern int insn_rip_relative(struct insn *insn);
 
 /* Init insn for kernel text */
-static inline void kernel_insn_init(struct insn *insn, const void *kaddr)
+static inline void kernel_insn_init(struct insn *insn,
+                                   const void *kaddr, int buf_len)
 {
 #ifdef CONFIG_X86_64
-       insn_init(insn, kaddr, 1);
+       insn_init(insn, kaddr, buf_len, 1);
 #else /* CONFIG_X86_32 */
-       insn_init(insn, kaddr, 0);
+       insn_init(insn, kaddr, buf_len, 0);
 #endif
 }
 
index 46211bcc813ee812760c15be6c7c11da4bfd52c2..6a94277525c9e7804ed57e66a096af7a6b5e61c1 100644 (file)
@@ -724,6 +724,7 @@ static int intel_pmu_pebs_fixup_ip(struct pt_regs *regs)
        unsigned long ip = regs->ip;
        int is_64bit = 0;
        void *kaddr;
+       int size;
 
        /*
         * We don't need to fixup if the PEBS assist is fault like
@@ -758,11 +759,12 @@ static int intel_pmu_pebs_fixup_ip(struct pt_regs *regs)
                return 1;
        }
 
+       size = ip - to;
        if (!kernel_ip(ip)) {
-               int size, bytes;
+               int bytes;
                u8 *buf = this_cpu_read(insn_buffer);
 
-               size = ip - to; /* Must fit our buffer, see above */
+               /* 'size' must fit our buffer, see above */
                bytes = copy_from_user_nmi(buf, (void __user *)to, size);
                if (bytes != 0)
                        return 0;
@@ -780,11 +782,20 @@ static int intel_pmu_pebs_fixup_ip(struct pt_regs *regs)
 #ifdef CONFIG_X86_64
                is_64bit = kernel_ip(to) || !test_thread_flag(TIF_IA32);
 #endif
-               insn_init(&insn, kaddr, is_64bit);
+               insn_init(&insn, kaddr, size, is_64bit);
                insn_get_length(&insn);
+               /*
+                * Make sure there was not a problem decoding the
+                * instruction and getting the length.  This is
+                * doubly important because we have an infinite
+                * loop if insn.length=0.
+                */
+               if (!insn.length)
+                       break;
 
                to += insn.length;
                kaddr += insn.length;
+               size -= insn.length;
        } while (to < ip);
 
        if (to == ip) {
index 45fa730a5283255b3c49b1360b6c7c61a34ba513..58f1a94beaf09f6fdab1dd1b12727ad045a58913 100644 (file)
@@ -465,7 +465,7 @@ static int branch_type(unsigned long from, unsigned long to, int abort)
 {
        struct insn insn;
        void *addr;
-       int bytes, size = MAX_INSN_SIZE;
+       int bytes_read, bytes_left;
        int ret = X86_BR_NONE;
        int ext, to_plm, from_plm;
        u8 buf[MAX_INSN_SIZE];
@@ -493,8 +493,10 @@ static int branch_type(unsigned long from, unsigned long to, int abort)
                        return X86_BR_NONE;
 
                /* may fail if text not present */
-               bytes = copy_from_user_nmi(buf, (void __user *)from, size);
-               if (bytes != 0)
+               bytes_left = copy_from_user_nmi(buf, (void __user *)from,
+                                               MAX_INSN_SIZE);
+               bytes_read = MAX_INSN_SIZE - bytes_left;
+               if (!bytes_read)
                        return X86_BR_NONE;
 
                addr = buf;
@@ -505,10 +507,19 @@ static int branch_type(unsigned long from, unsigned long to, int abort)
                 * Ensure we don't blindy read any address by validating it is
                 * a known text address.
                 */
-               if (kernel_text_address(from))
+               if (kernel_text_address(from)) {
                        addr = (void *)from;
-               else
+                       /*
+                        * Assume we can get the maximum possible size
+                        * when grabbing kernel data.  This is not
+                        * _strictly_ true since we could possibly be
+                        * executing up next to a memory hole, but
+                        * it is very unlikely to be a problem.
+                        */
+                       bytes_read = MAX_INSN_SIZE;
+               } else {
                        return X86_BR_NONE;
+               }
        }
 
        /*
@@ -518,8 +529,10 @@ static int branch_type(unsigned long from, unsigned long to, int abort)
 #ifdef CONFIG_X86_64
        is64 = kernel_ip((unsigned long)addr) || !test_thread_flag(TIF_IA32);
 #endif
-       insn_init(&insn, addr, is64);
+       insn_init(&insn, addr, bytes_read, is64);
        insn_get_opcode(&insn);
+       if (!insn.opcode.got)
+               return X86_BR_ABORT;
 
        switch (insn.opcode.bytes[0]) {
        case 0xf:
index 67e6d19ef1be65e49a176a1c3bbd43cab654e7f5..f7e3cd50ece02a7b0408683d113bbafca8d49479 100644 (file)
@@ -285,7 +285,7 @@ static int can_probe(unsigned long paddr)
                 * normally used, we just go through if there is no kprobe.
                 */
                __addr = recover_probed_instruction(buf, addr);
-               kernel_insn_init(&insn, (void *)__addr);
+               kernel_insn_init(&insn, (void *)__addr, MAX_INSN_SIZE);
                insn_get_length(&insn);
 
                /*
@@ -330,8 +330,10 @@ int __copy_instruction(u8 *dest, u8 *src)
 {
        struct insn insn;
        kprobe_opcode_t buf[MAX_INSN_SIZE];
+       unsigned long recovered_insn =
+               recover_probed_instruction(buf, (unsigned long)src);
 
-       kernel_insn_init(&insn, (void *)recover_probed_instruction(buf, (unsigned long)src));
+       kernel_insn_init(&insn, (void *)recovered_insn, MAX_INSN_SIZE);
        insn_get_length(&insn);
        /* Another subsystem puts a breakpoint, failed to recover */
        if (insn.opcode.bytes[0] == BREAKPOINT_INSTRUCTION)
@@ -342,7 +344,7 @@ int __copy_instruction(u8 *dest, u8 *src)
        if (insn_rip_relative(&insn)) {
                s64 newdisp;
                u8 *disp;
-               kernel_insn_init(&insn, dest);
+               kernel_insn_init(&insn, dest, insn.length);
                insn_get_displacement(&insn);
                /*
                 * The copied instruction uses the %rip-relative addressing
index f1314d0bcf0ab64c7ff65099b9b3dd835f192c72..7c523bbf3dc8fc3f95acf0a374e9f6f1164c3f47 100644 (file)
@@ -251,13 +251,15 @@ static int can_optimize(unsigned long paddr)
        /* Decode instructions */
        addr = paddr - offset;
        while (addr < paddr - offset + size) { /* Decode until function end */
+               unsigned long recovered_insn;
                if (search_exception_tables(addr))
                        /*
                         * Since some fixup code will jumps into this function,
                         * we can't optimize kprobe in this function.
                         */
                        return 0;
-               kernel_insn_init(&insn, (void *)recover_probed_instruction(buf, addr));
+               recovered_insn = recover_probed_instruction(buf, addr);
+               kernel_insn_init(&insn, (void *)recovered_insn, MAX_INSN_SIZE);
                insn_get_length(&insn);
                /* Another subsystem puts a breakpoint */
                if (insn.opcode.bytes[0] == BREAKPOINT_INSTRUCTION)
index 5d1cbfe4ae58eea4276bbbd9fc342188cafeeb95..8b96a947021ffe0ad3d05397d3fc44b975a98141 100644 (file)
@@ -219,7 +219,7 @@ static int uprobe_init_insn(struct arch_uprobe *auprobe, struct insn *insn, bool
 {
        u32 volatile *good_insns;
 
-       insn_init(insn, auprobe->insn, x86_64);
+       insn_init(insn, auprobe->insn, sizeof(auprobe->insn), x86_64);
        /* has the side-effect of processing the entire instruction */
        insn_get_length(insn);
        if (WARN_ON_ONCE(!insn_complete(insn)))
index 54fcffed28ed11bf7740598b0483c91807c743db..2480978b31cc29e5d34cd54bbd05394eeee4b484 100644 (file)
@@ -28,7 +28,7 @@
 
 /* Verify next sizeof(t) bytes can be on the same instruction */
 #define validate_next(t, insn, n)      \
-       ((insn)->next_byte + sizeof(t) + n - (insn)->kaddr <= MAX_INSN_SIZE)
+       ((insn)->next_byte + sizeof(t) + n < (insn)->end_kaddr)
 
 #define __get_next(t, insn)    \
        ({ t r = *(t*)insn->next_byte; insn->next_byte += sizeof(t); r; })
  * @kaddr:     address (in kernel memory) of instruction (or copy thereof)
  * @x86_64:    !0 for 64-bit kernel or 64-bit app
  */
-void insn_init(struct insn *insn, const void *kaddr, int x86_64)
+void insn_init(struct insn *insn, const void *kaddr, int buf_len, int x86_64)
 {
        memset(insn, 0, sizeof(*insn));
        insn->kaddr = kaddr;
+       insn->end_kaddr = kaddr + buf_len;
        insn->next_byte = kaddr;
        insn->x86_64 = x86_64 ? 1 : 0;
        insn->opnd_bytes = 4;
index 872eb60e78064a90900e9133a29728a6c3774cee..ba70ff2329176f0569847c4cd09053761376ccc1 100644 (file)
@@ -254,7 +254,7 @@ int main(int argc, char **argv)
                        continue;
 
                /* Decode an instruction */
-               insn_init(&insn, insn_buf, x86_64);
+               insn_init(&insn, insn_buf, sizeof(insn_buf), x86_64);
                insn_get_length(&insn);
 
                if (insn.next_byte <= insn.kaddr ||
index 13403fc95a962cd46a98674e14db1db194e8cfd7..56f04db0c9c0d8db9c459cc6199af85477fa0883 100644 (file)
@@ -149,7 +149,7 @@ int main(int argc, char **argv)
                                break;
                }
                /* Decode an instruction */
-               insn_init(&insn, insn_buf, x86_64);
+               insn_init(&insn, insn_buf, sizeof(insn_buf), x86_64);
                insn_get_length(&insn);
                if (insn.length != nb) {
                        warnings++;