arch/x86/entry/entry_64_compat.S

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * Compatibility mode system call entry point for x86-64.
   4  *
   5  * Copyright 2000-2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   6  */
   7 #include <asm/asm-offsets.h>
   8 #include <asm/current.h>
   9 #include <asm/errno.h>
  10 #include <asm/thread_info.h>
  11 #include <asm/segment.h>
  12 #include <asm/irqflags.h>
  13 #include <asm/asm.h>
  14 #include <asm/smap.h>
  15 #include <asm/nospec-branch.h>
  16 #include <linux/linkage.h>
  17 #include <linux/err.h>
  18
  19 #include "calling.h"
  20
  21         .section .entry.text, "ax"
  22
  23 /*
  24  * 32-bit SYSENTER entry.
  25  *
  26  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
  27  * on 64-bit kernels running on Intel CPUs.
  28  *
  29  * The SYSENTER instruction, in principle, should *only* occur in the
  30  * vDSO.  In practice, a small number of Android devices were shipped
  31  * with a copy of Bionic that inlined a SYSENTER instruction.  This
  32  * never happened in any of Google's Bionic versions -- it only happened
  33  * in a narrow range of Intel-provided versions.
  34  *
  35  * SYSENTER loads SS, RSP, CS, and RIP from previously programmed MSRs.
  36  * IF and VM in RFLAGS are cleared (IOW: interrupts are off).
  37  * SYSENTER does not save anything on the stack,
  38  * and does not save old RIP (!!!), RSP, or RFLAGS.
  39  *
  40  * Arguments:
  41  * eax  system call number
  42  * ebx  arg1
  43  * ecx  arg2
  44  * edx  arg3
  45  * esi  arg4
  46  * edi  arg5
  47  * ebp  user stack
  48  * 0(%ebp) arg6
  49  */
  50 SYM_CODE_START(entry_SYSENTER_compat)
  51         UNWIND_HINT_ENTRY
  52         ENDBR
  53         /* Interrupts are off on entry. */
  54         swapgs
  55
  56         pushq   %rax
  57         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
  58         popq    %rax
  59
  60         movq    PER_CPU_VAR(pcpu_hot + X86_top_of_stack), %rsp
  61
  62         /* Construct struct pt_regs on stack */
  63         pushq   $__USER_DS              /* pt_regs->ss */
  64         pushq   $0                      /* pt_regs->sp = 0 (placeholder) */
  65
  66         /*
  67          * Push flags.  This is nasty.  First, interrupts are currently
  68          * off, but we need pt_regs->flags to have IF set.  Second, if TS
  69          * was set in usermode, it's still set, and we're singlestepping
  70          * through this code.  do_SYSENTER_32() will fix up IF.
  71          */
  72         pushfq                          /* pt_regs->flags (except IF = 0) */
  73         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
  74         pushq   $0                      /* pt_regs->ip = 0 (placeholder) */
  75 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSENTER_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
  76
  77         /*
  78          * User tracing code (ptrace or signal handlers) might assume that
  79          * the saved RAX contains a 32-bit number when we're invoking a 32-bit
  80          * syscall.  Just in case the high bits are nonzero, zero-extend
  81          * the syscall number.  (This could almost certainly be deleted
  82          * with no ill effects.)
  83          */
  84         movl    %eax, %eax
  85
  86         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
  87         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
  88         UNWIND_HINT_REGS
  89
  90         cld
  91
  92         /*
  93          * SYSENTER doesn't filter flags, so we need to clear NT and AC
  94          * ourselves.  To save a few cycles, we can check whether
  95          * either was set instead of doing an unconditional popfq.
  96          * This needs to happen before enabling interrupts so that
  97          * we don't get preempted with NT set.
  98          *
  99          * If TF is set, we will single-step all the way to here -- do_debug
 100          * will ignore all the traps.  (Yes, this is slow, but so is
 101          * single-stepping in general.  This allows us to avoid having
 102          * a more complicated code to handle the case where a user program
 103          * forces us to single-step through the SYSENTER entry code.)
 104          *
 105          * NB.: .Lsysenter_fix_flags is a label with the code under it moved
 106          * out-of-line as an optimization: NT is unlikely to be set in the
 107          * majority of the cases and instead of polluting the I$ unnecessarily,
 108          * we're keeping that code behind a branch which will predict as
 109          * not-taken and therefore its instructions won't be fetched.
 110          */
 111         testl   $X86_EFLAGS_NT|X86_EFLAGS_AC|X86_EFLAGS_TF, EFLAGS(%rsp)
 112         jnz     .Lsysenter_fix_flags
 113 .Lsysenter_flags_fixed:
 114
 115         /*
 116          * CPU bugs mitigations mechanisms can call other functions. They
 117          * should be invoked after making sure TF is cleared because
 118          * single-step is ignored only for instructions inside the
 119          * entry_SYSENTER_compat function.
 120          */
 121         IBRS_ENTER
 122         UNTRAIN_RET
 123         CLEAR_BRANCH_HISTORY
 124
 125         movq    %rsp, %rdi
 126         call    do_SYSENTER_32
 127         jmp     sysret32_from_system_call
 128
 129 .Lsysenter_fix_flags:
 130         pushq   $X86_EFLAGS_FIXED
 131         popfq
 132         jmp     .Lsysenter_flags_fixed
 133 SYM_INNER_LABEL(__end_entry_SYSENTER_compat, SYM_L_GLOBAL)
 134 SYM_CODE_END(entry_SYSENTER_compat)
 135
 136 /*
 137  * 32-bit SYSCALL entry.
 138  *
 139  * 32-bit system calls through the vDSO's __kernel_vsyscall enter here
 140  * on 64-bit kernels running on AMD CPUs.
 141  *
 142  * The SYSCALL instruction, in principle, should *only* occur in the
 143  * vDSO.  In practice, it appears that this really is the case.
 144  * As evidence:
 145  *
 146  *  - The calling convention for SYSCALL has changed several times without
 147  *    anyone noticing.
 148  *
 149  *  - Prior to the in-kernel X86_BUG_SYSRET_SS_ATTRS fixup, anything
 150  *    user task that did SYSCALL without immediately reloading SS
 151  *    would randomly crash.
 152  *
 153  *  - Most programmers do not directly target AMD CPUs, and the 32-bit
 154  *    SYSCALL instruction does not exist on Intel CPUs.  Even on AMD
 155  *    CPUs, Linux disables the SYSCALL instruction on 32-bit kernels
 156  *    because the SYSCALL instruction in legacy/native 32-bit mode (as
 157  *    opposed to compat mode) is sufficiently poorly designed as to be
 158  *    essentially unusable.
 159  *
 160  * 32-bit SYSCALL saves RIP to RCX, clears RFLAGS.RF, then saves
 161  * RFLAGS to R11, then loads new SS, CS, and RIP from previously
 162  * programmed MSRs.  RFLAGS gets masked by a value from another MSR
 163  * (so CLD and CLAC are not needed).  SYSCALL does not save anything on
 164  * the stack and does not change RSP.
 165  *
 166  * Note: RFLAGS saving+masking-with-MSR happens only in Long mode
 167  * (in legacy 32-bit mode, IF, RF and VM bits are cleared and that's it).
 168  * Don't get confused: RFLAGS saving+masking depends on Long Mode Active bit
 169  * (EFER.LMA=1), NOT on bitness of userspace where SYSCALL executes
 170  * or target CS descriptor's L bit (SYSCALL does not read segment descriptors).
 171  *
 172  * Arguments:
 173  * eax  system call number
 174  * ecx  return address
 175  * ebx  arg1
 176  * ebp  arg2    (note: not saved in the stack frame, should not be touched)
 177  * edx  arg3
 178  * esi  arg4
 179  * edi  arg5
 180  * esp  user stack
 181  * 0(%esp) arg6
 182  */
 183 SYM_CODE_START(entry_SYSCALL_compat)
 184         UNWIND_HINT_ENTRY
 185         ENDBR
 186         /* Interrupts are off on entry. */
 187         swapgs
 188
 189         /* Stash user ESP */
 190         movl    %esp, %r8d
 191
 192         /* Use %rsp as scratch reg. User ESP is stashed in r8 */
 193         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
 194
 195         /* Switch to the kernel stack */
 196         movq    PER_CPU_VAR(pcpu_hot + X86_top_of_stack), %rsp
 197
 198 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_compat_safe_stack, SYM_L_GLOBAL)
 199         ANNOTATE_NOENDBR
 200
 201         /* Construct struct pt_regs on stack */
 202         pushq   $__USER_DS              /* pt_regs->ss */
 203         pushq   %r8                     /* pt_regs->sp */
 204         pushq   %r11                    /* pt_regs->flags */
 205         pushq   $__USER32_CS            /* pt_regs->cs */
 206         pushq   %rcx                    /* pt_regs->ip */
 207 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
 208         movl    %eax, %eax              /* discard orig_ax high bits */
 209         pushq   %rax                    /* pt_regs->orig_ax */
 210         PUSH_AND_CLEAR_REGS rcx=%rbp rax=$-ENOSYS
 211         UNWIND_HINT_REGS
 212
 213         IBRS_ENTER
 214         UNTRAIN_RET
 215         CLEAR_BRANCH_HISTORY
 216
 217         movq    %rsp, %rdi
 218         call    do_fast_syscall_32
 219
 220 sysret32_from_system_call:
 221         /* XEN PV guests always use IRET path */
 222         ALTERNATIVE "testb %al, %al; jz swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", \
 223                     "jmp swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", X86_FEATURE_XENPV
 224
 225         /*
 226          * Opportunistic SYSRET
 227          *
 228          * We are not going to return to userspace from the trampoline
 229          * stack. So let's erase the thread stack right now.
 230          */
 231         STACKLEAK_ERASE
 232
 233         IBRS_EXIT
 234
 235         movq    RBX(%rsp), %rbx         /* pt_regs->rbx */
 236         movq    RBP(%rsp), %rbp         /* pt_regs->rbp */
 237         movq    EFLAGS(%rsp), %r11      /* pt_regs->flags (in r11) */
 238         movq    RIP(%rsp), %rcx         /* pt_regs->ip (in rcx) */
 239         addq    $RAX, %rsp              /* Skip r8-r15 */
 240         popq    %rax                    /* pt_regs->rax */
 241         popq    %rdx                    /* Skip pt_regs->cx */
 242         popq    %rdx                    /* pt_regs->dx */
 243         popq    %rsi                    /* pt_regs->si */
 244         popq    %rdi                    /* pt_regs->di */
 245
 246         /*
 247          * USERGS_SYSRET32 does:
 248          *  GSBASE = user's GS base
 249          *  EIP = ECX
 250          *  RFLAGS = R11
 251          *  CS = __USER32_CS
 252          *  SS = __USER_DS
 253          *
 254          * ECX will not match pt_regs->cx, but we're returning to a vDSO
 255          * trampoline that will fix up RCX, so this is okay.
 256          *
 257          * R12-R15 are callee-saved, so they contain whatever was in them
 258          * when the system call started, which is already known to user
 259          * code.  We zero R8-R10 to avoid info leaks.
 260          */
 261         movq    RSP-ORIG_RAX(%rsp), %rsp
 262 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETL_compat_unsafe_stack, SYM_L_GLOBAL)
 263         ANNOTATE_NOENDBR
 264
 265         /*
 266          * The original userspace %rsp (RSP-ORIG_RAX(%rsp)) is stored
 267          * on the process stack which is not mapped to userspace and
 268          * not readable after we SWITCH_TO_USER_CR3.  Delay the CR3
 269          * switch until after after the last reference to the process
 270          * stack.
 271          *
 272          * %r8/%r9 are zeroed before the sysret, thus safe to clobber.
 273          */
 274         SWITCH_TO_USER_CR3_NOSTACK scratch_reg=%r8 scratch_reg2=%r9
 275
 276         xorl    %r8d, %r8d
 277         xorl    %r9d, %r9d
 278         xorl    %r10d, %r10d
 279         swapgs
 280         CLEAR_CPU_BUFFERS
 281         sysretl
 282 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETL_compat_end, SYM_L_GLOBAL)
 283         ANNOTATE_NOENDBR
 284         int3
 285 SYM_CODE_END(entry_SYSCALL_compat)
 286
 287 /*
 288  * int 0x80 is used by 32 bit mode as a system call entry. Normally idt entries
 289  * point to C routines, however since this is a system call interface the branch
 290  * history needs to be scrubbed to protect against BHI attacks, and that
 291  * scrubbing needs to take place in assembly code prior to entering any C
 292  * routines.
 293  */
 294 SYM_CODE_START(int80_emulation)
 295         ANNOTATE_NOENDBR
 296         UNWIND_HINT_FUNC
 297         CLEAR_BRANCH_HISTORY
 298         jmp do_int80_emulation
 299 SYM_CODE_END(int80_emulation)