arch/x86/include/asm/kaiser.h

   1 #ifndef _ASM_X86_KAISER_H
   2 #define _ASM_X86_KAISER_H
   3
   4 #include <uapi/asm/processor-flags.h> /* For PCID constants */
   5
   6 /*
   7  * This file includes the definitions for the KAISER feature.
   8  * KAISER is a counter measure against x86_64 side channel attacks on
   9  * the kernel virtual memory.  It has a shadow pgd for every process: the
  10  * shadow pgd has a minimalistic kernel-set mapped, but includes the whole
  11  * user memory. Within a kernel context switch, or when an interrupt is handled,
  12  * the pgd is switched to the normal one. When the system switches to user mode,
  13  * the shadow pgd is enabled. By this, the virtual memory caches are freed,
  14  * and the user may not attack the whole kernel memory.
  15  *
  16  * A minimalistic kernel mapping holds the parts needed to be mapped in user
  17  * mode, such as the entry/exit functions of the user space, or the stacks.
  18  */
  19
  20 #define KAISER_SHADOW_PGD_OFFSET 0x1000
  21
  22 #ifdef __ASSEMBLY__
  23 #ifdef CONFIG_KAISER
  24
  25 .macro _SWITCH_TO_KERNEL_CR3 reg
  26 movq %cr3, \reg
  27 andq $(~(X86_CR3_PCID_ASID_MASK | KAISER_SHADOW_PGD_OFFSET)), \reg
  28 orq  x86_cr3_pcid_noflush, \reg
  29 movq \reg, %cr3
  30 .endm
  31
  32 .macro _SWITCH_TO_USER_CR3 reg regb
  33 /*
  34  * regb must be the low byte portion of reg: because we have arranged
  35  * for the low byte of the user PCID to serve as the high byte of NOFLUSH
  36  * (0x80 for each when PCID is enabled, or 0x00 when PCID and NOFLUSH are
  37  * not enabled): so that the one register can update both memory and cr3.
  38  */
  39 movq %cr3, \reg
  40 orq  PER_CPU_VAR(x86_cr3_pcid_user), \reg
  41 js   9f
  42 /* FLUSH this time, reset to NOFLUSH for next time (if PCID enabled) */
  43 movb \regb, PER_CPU_VAR(x86_cr3_pcid_user+7)
  44 9:
  45 movq \reg, %cr3
  46 .endm
  47
  48 .macro SWITCH_KERNEL_CR3
  49 ALTERNATIVE "jmp 8f", "pushq %rax", X86_FEATURE_KAISER
  50 _SWITCH_TO_KERNEL_CR3 %rax
  51 popq %rax
  52 8:
  53 .endm
  54
  55 .macro SWITCH_USER_CR3
  56 ALTERNATIVE "jmp 8f", "pushq %rax", X86_FEATURE_KAISER
  57 _SWITCH_TO_USER_CR3 %rax %al
  58 popq %rax
  59 8:
  60 .endm
  61
  62 .macro SWITCH_KERNEL_CR3_NO_STACK
  63 ALTERNATIVE "jmp 8f", \
  64         __stringify(movq %rax, PER_CPU_VAR(unsafe_stack_register_backup)), \
  65         X86_FEATURE_KAISER
  66 _SWITCH_TO_KERNEL_CR3 %rax
  67 movq PER_CPU_VAR(unsafe_stack_register_backup), %rax
  68 8:
  69 .endm
  70
  71 #else /* CONFIG_KAISER */
  72
  73 .macro SWITCH_KERNEL_CR3
  74 .endm
  75 .macro SWITCH_USER_CR3
  76 .endm
  77 .macro SWITCH_KERNEL_CR3_NO_STACK
  78 .endm
  79
  80 #endif /* CONFIG_KAISER */
  81
  82 #else /* __ASSEMBLY__ */
  83
  84 #ifdef CONFIG_KAISER
  85 /*
  86  * Upon kernel/user mode switch, it may happen that the address
  87  * space has to be switched before the registers have been
  88  * stored.  To change the address space, another register is
  89  * needed.  A register therefore has to be stored/restored.
  90 */
  91 DECLARE_PER_CPU_USER_MAPPED(unsigned long, unsafe_stack_register_backup);
  92
  93 extern unsigned long x86_cr3_pcid_noflush;
  94 DECLARE_PER_CPU(unsigned long, x86_cr3_pcid_user);
  95
  96 extern char __per_cpu_user_mapped_start[], __per_cpu_user_mapped_end[];
  97
  98 extern int kaiser_enabled;
  99 #else
 100 #define kaiser_enabled  0
 101 #endif /* CONFIG_KAISER */
 102
 103 /*
 104  * Kaiser function prototypes are needed even when CONFIG_KAISER is not set,
 105  * so as to build with tests on kaiser_enabled instead of #ifdefs.
 106  */
 107
 108 /**
 109  *  kaiser_add_mapping - map a virtual memory part to the shadow (user) mapping
 110  *  @addr: the start address of the range
 111  *  @size: the size of the range
 112  *  @flags: The mapping flags of the pages
 113  *
 114  *  The mapping is done on a global scope, so no bigger
 115  *  synchronization has to be done.  the pages have to be
 116  *  manually unmapped again when they are not needed any longer.
 117  */
 118 extern int kaiser_add_mapping(unsigned long addr, unsigned long size, unsigned long flags);
 119
 120 /**
 121  *  kaiser_remove_mapping - unmap a virtual memory part of the shadow mapping
 122  *  @addr: the start address of the range
 123  *  @size: the size of the range
 124  */
 125 extern void kaiser_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
 126
 127 /**
 128  *  kaiser_init - Initialize the shadow mapping
 129  *
 130  *  Most parts of the shadow mapping can be mapped upon boot
 131  *  time.  Only per-process things like the thread stacks
 132  *  or a new LDT have to be mapped at runtime.  These boot-
 133  *  time mappings are permanent and never unmapped.
 134  */
 135 extern void kaiser_init(void);
 136
 137 #endif /* __ASSEMBLY */
 138
 139 #endif /* _ASM_X86_KAISER_H */