lib/test_kasan.c

   1 /*
   2  *
   3  * Copyright (c) 2014 Samsung Electronics Co., Ltd.
   4  * Author: Andrey Ryabinin <a.ryabinin@samsung.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) "kasan test: %s " fmt, __func__
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/mman.h>
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/printk.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/uaccess.h>
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/kasan.h>
  23
  24 /*
  25  * Note: test functions are marked noinline so that their names appear in
  26  * reports.
  27  */
  28
  29 static noinline void __init kmalloc_oob_right(void)
  30 {
  31         char *ptr;
  32         size_t size = 123;
  33
  34         pr_info("out-of-bounds to right\n");
  35         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
  36         if (!ptr) {
  37                 pr_err("Allocation failed\n");
  38                 return;
  39         }
  40
  41         ptr[size] = 'x';
  42         kfree(ptr);
  43 }
  44
  45 static noinline void __init kmalloc_oob_left(void)
  46 {
  47         char *ptr;
  48         size_t size = 15;
  49
  50         pr_info("out-of-bounds to left\n");
  51         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
  52         if (!ptr) {
  53                 pr_err("Allocation failed\n");
  54                 return;
  55         }
  56
  57         *ptr = *(ptr - 1);
  58         kfree(ptr);
  59 }
  60
  61 static noinline void __init kmalloc_node_oob_right(void)
  62 {
  63         char *ptr;
  64         size_t size = 4096;
  65
  66         pr_info("kmalloc_node(): out-of-bounds to right\n");
  67         ptr = kmalloc_node(size, GFP_KERNEL, 0);
  68         if (!ptr) {
  69                 pr_err("Allocation failed\n");
  70                 return;
  71         }
  72
  73         ptr[size] = 0;
  74         kfree(ptr);
  75 }
  76
  77 #ifdef CONFIG_SLUB
  78 static noinline void __init kmalloc_pagealloc_oob_right(void)
  79 {
  80         char *ptr;
  81         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE + 10;
  82
  83         /* Allocate a chunk that does not fit into a SLUB cache to trigger
  84          * the page allocator fallback.
  85          */
  86         pr_info("kmalloc pagealloc allocation: out-of-bounds to right\n");
  87         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
  88         if (!ptr) {
  89                 pr_err("Allocation failed\n");
  90                 return;
  91         }
  92
  93         ptr[size] = 0;
  94         kfree(ptr);
  95 }
  96 #endif
  97
  98 static noinline void __init kmalloc_large_oob_right(void)
  99 {
 100         char *ptr;
 101         size_t size = KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE - 256;
 102         /* Allocate a chunk that is large enough, but still fits into a slab
 103          * and does not trigger the page allocator fallback in SLUB.
 104          */
 105         pr_info("kmalloc large allocation: out-of-bounds to right\n");
 106         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 107         if (!ptr) {
 108                 pr_err("Allocation failed\n");
 109                 return;
 110         }
 111
 112         ptr[size] = 0;
 113         kfree(ptr);
 114 }
 115
 116 static noinline void __init kmalloc_oob_krealloc_more(void)
 117 {
 118         char *ptr1, *ptr2;
 119         size_t size1 = 17;
 120         size_t size2 = 19;
 121
 122         pr_info("out-of-bounds after krealloc more\n");
 123         ptr1 = kmalloc(size1, GFP_KERNEL);
 124         ptr2 = krealloc(ptr1, size2, GFP_KERNEL);
 125         if (!ptr1 || !ptr2) {
 126                 pr_err("Allocation failed\n");
 127                 kfree(ptr1);
 128                 kfree(ptr2);
 129                 return;
 130         }
 131
 132         ptr2[size2] = 'x';
 133         kfree(ptr2);
 134 }
 135
 136 static noinline void __init kmalloc_oob_krealloc_less(void)
 137 {
 138         char *ptr1, *ptr2;
 139         size_t size1 = 17;
 140         size_t size2 = 15;
 141
 142         pr_info("out-of-bounds after krealloc less\n");
 143         ptr1 = kmalloc(size1, GFP_KERNEL);
 144         ptr2 = krealloc(ptr1, size2, GFP_KERNEL);
 145         if (!ptr1 || !ptr2) {
 146                 pr_err("Allocation failed\n");
 147                 kfree(ptr1);
 148                 return;
 149         }
 150         ptr2[size2] = 'x';
 151         kfree(ptr2);
 152 }
 153
 154 static noinline void __init kmalloc_oob_16(void)
 155 {
 156         struct {
 157                 u64 words[2];
 158         } *ptr1, *ptr2;
 159
 160         pr_info("kmalloc out-of-bounds for 16-bytes access\n");
 161         ptr1 = kmalloc(sizeof(*ptr1) - 3, GFP_KERNEL);
 162         ptr2 = kmalloc(sizeof(*ptr2), GFP_KERNEL);
 163         if (!ptr1 || !ptr2) {
 164                 pr_err("Allocation failed\n");
 165                 kfree(ptr1);
 166                 kfree(ptr2);
 167                 return;
 168         }
 169         *ptr1 = *ptr2;
 170         kfree(ptr1);
 171         kfree(ptr2);
 172 }
 173
 174 static noinline void __init kmalloc_oob_memset_2(void)
 175 {
 176         char *ptr;
 177         size_t size = 8;
 178
 179         pr_info("out-of-bounds in memset2\n");
 180         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 181         if (!ptr) {
 182                 pr_err("Allocation failed\n");
 183                 return;
 184         }
 185
 186         memset(ptr+7, 0, 2);
 187         kfree(ptr);
 188 }
 189
 190 static noinline void __init kmalloc_oob_memset_4(void)
 191 {
 192         char *ptr;
 193         size_t size = 8;
 194
 195         pr_info("out-of-bounds in memset4\n");
 196         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 197         if (!ptr) {
 198                 pr_err("Allocation failed\n");
 199                 return;
 200         }
 201
 202         memset(ptr+5, 0, 4);
 203         kfree(ptr);
 204 }
 205
 206
 207 static noinline void __init kmalloc_oob_memset_8(void)
 208 {
 209         char *ptr;
 210         size_t size = 8;
 211
 212         pr_info("out-of-bounds in memset8\n");
 213         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 214         if (!ptr) {
 215                 pr_err("Allocation failed\n");
 216                 return;
 217         }
 218
 219         memset(ptr+1, 0, 8);
 220         kfree(ptr);
 221 }
 222
 223 static noinline void __init kmalloc_oob_memset_16(void)
 224 {
 225         char *ptr;
 226         size_t size = 16;
 227
 228         pr_info("out-of-bounds in memset16\n");
 229         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 230         if (!ptr) {
 231                 pr_err("Allocation failed\n");
 232                 return;
 233         }
 234
 235         memset(ptr+1, 0, 16);
 236         kfree(ptr);
 237 }
 238
 239 static noinline void __init kmalloc_oob_in_memset(void)
 240 {
 241         char *ptr;
 242         size_t size = 666;
 243
 244         pr_info("out-of-bounds in memset\n");
 245         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 246         if (!ptr) {
 247                 pr_err("Allocation failed\n");
 248                 return;
 249         }
 250
 251         memset(ptr, 0, size+5);
 252         kfree(ptr);
 253 }
 254
 255 static noinline void __init kmalloc_uaf(void)
 256 {
 257         char *ptr;
 258         size_t size = 10;
 259
 260         pr_info("use-after-free\n");
 261         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 262         if (!ptr) {
 263                 pr_err("Allocation failed\n");
 264                 return;
 265         }
 266
 267         kfree(ptr);
 268         *(ptr + 8) = 'x';
 269 }
 270
 271 static noinline void __init kmalloc_uaf_memset(void)
 272 {
 273         char *ptr;
 274         size_t size = 33;
 275
 276         pr_info("use-after-free in memset\n");
 277         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 278         if (!ptr) {
 279                 pr_err("Allocation failed\n");
 280                 return;
 281         }
 282
 283         kfree(ptr);
 284         memset(ptr, 0, size);
 285 }
 286
 287 static noinline void __init kmalloc_uaf2(void)
 288 {
 289         char *ptr1, *ptr2;
 290         size_t size = 43;
 291
 292         pr_info("use-after-free after another kmalloc\n");
 293         ptr1 = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 294         if (!ptr1) {
 295                 pr_err("Allocation failed\n");
 296                 return;
 297         }
 298
 299         kfree(ptr1);
 300         ptr2 = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 301         if (!ptr2) {
 302                 pr_err("Allocation failed\n");
 303                 return;
 304         }
 305
 306         ptr1[40] = 'x';
 307         if (ptr1 == ptr2)
 308                 pr_err("Could not detect use-after-free: ptr1 == ptr2\n");
 309         kfree(ptr2);
 310 }
 311
 312 static noinline void __init kmem_cache_oob(void)
 313 {
 314         char *p;
 315         size_t size = 200;
 316         struct kmem_cache *cache = kmem_cache_create("test_cache",
 317                                                 size, 0,
 318                                                 0, NULL);
 319         if (!cache) {
 320                 pr_err("Cache allocation failed\n");
 321                 return;
 322         }
 323         pr_info("out-of-bounds in kmem_cache_alloc\n");
 324         p = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL);
 325         if (!p) {
 326                 pr_err("Allocation failed\n");
 327                 kmem_cache_destroy(cache);
 328                 return;
 329         }
 330
 331         *p = p[size];
 332         kmem_cache_free(cache, p);
 333         kmem_cache_destroy(cache);
 334 }
 335
 336 static char global_array[10];
 337
 338 static noinline void __init kasan_global_oob(void)
 339 {
 340         volatile int i = 3;
 341         char *p = &global_array[ARRAY_SIZE(global_array) + i];
 342
 343         pr_info("out-of-bounds global variable\n");
 344         *(volatile char *)p;
 345 }
 346
 347 static noinline void __init kasan_stack_oob(void)
 348 {
 349         char stack_array[10];
 350         volatile int i = 0;
 351         char *p = &stack_array[ARRAY_SIZE(stack_array) + i];
 352
 353         pr_info("out-of-bounds on stack\n");
 354         *(volatile char *)p;
 355 }
 356
 357 static noinline void __init ksize_unpoisons_memory(void)
 358 {
 359         char *ptr;
 360         size_t size = 123, real_size = size;
 361
 362         pr_info("ksize() unpoisons the whole allocated chunk\n");
 363         ptr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 364         if (!ptr) {
 365                 pr_err("Allocation failed\n");
 366                 return;
 367         }
 368         real_size = ksize(ptr);
 369         /* This access doesn't trigger an error. */
 370         ptr[size] = 'x';
 371         /* This one does. */
 372         ptr[real_size] = 'y';
 373         kfree(ptr);
 374 }
 375
 376 static noinline void __init copy_user_test(void)
 377 {
 378         char *kmem;
 379         char __user *usermem;
 380         size_t size = 10;
 381         int unused;
 382
 383         kmem = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 384         if (!kmem)
 385                 return;
 386
 387         usermem = (char __user *)vm_mmap(NULL, 0, PAGE_SIZE,
 388                             PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC,
 389                             MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, 0);
 390         if (IS_ERR(usermem)) {
 391                 pr_err("Failed to allocate user memory\n");
 392                 kfree(kmem);
 393                 return;
 394         }
 395
 396         pr_info("out-of-bounds in copy_from_user()\n");
 397         unused = copy_from_user(kmem, usermem, size + 1);
 398
 399         pr_info("out-of-bounds in copy_to_user()\n");
 400         unused = copy_to_user(usermem, kmem, size + 1);
 401
 402         pr_info("out-of-bounds in __copy_from_user()\n");
 403         unused = __copy_from_user(kmem, usermem, size + 1);
 404
 405         pr_info("out-of-bounds in __copy_to_user()\n");
 406         unused = __copy_to_user(usermem, kmem, size + 1);
 407
 408         pr_info("out-of-bounds in __copy_from_user_inatomic()\n");
 409         unused = __copy_from_user_inatomic(kmem, usermem, size + 1);
 410
 411         pr_info("out-of-bounds in __copy_to_user_inatomic()\n");
 412         unused = __copy_to_user_inatomic(usermem, kmem, size + 1);
 413
 414         pr_info("out-of-bounds in strncpy_from_user()\n");
 415         unused = strncpy_from_user(kmem, usermem, size + 1);
 416
 417         vm_munmap((unsigned long)usermem, PAGE_SIZE);
 418         kfree(kmem);
 419 }
 420
 421 static noinline void __init use_after_scope_test(void)
 422 {
 423         volatile char *volatile p;
 424
 425         pr_info("use-after-scope on int\n");
 426         {
 427                 int local = 0;
 428
 429                 p = (char *)&local;
 430         }
 431         p[0] = 1;
 432         p[3] = 1;
 433
 434         pr_info("use-after-scope on array\n");
 435         {
 436                 char local[1024] = {0};
 437
 438                 p = local;
 439         }
 440         p[0] = 1;
 441         p[1023] = 1;
 442 }
 443
 444 static int __init kmalloc_tests_init(void)
 445 {
 446         /*
 447          * Temporarily enable multi-shot mode. Otherwise, we'd only get a
 448          * report for the first case.
 449          */
 450         bool multishot = kasan_save_enable_multi_shot();
 451
 452         kmalloc_oob_right();
 453         kmalloc_oob_left();
 454         kmalloc_node_oob_right();
 455 #ifdef CONFIG_SLUB
 456         kmalloc_pagealloc_oob_right();
 457 #endif
 458         kmalloc_large_oob_right();
 459         kmalloc_oob_krealloc_more();
 460         kmalloc_oob_krealloc_less();
 461         kmalloc_oob_16();
 462         kmalloc_oob_in_memset();
 463         kmalloc_oob_memset_2();
 464         kmalloc_oob_memset_4();
 465         kmalloc_oob_memset_8();
 466         kmalloc_oob_memset_16();
 467         kmalloc_uaf();
 468         kmalloc_uaf_memset();
 469         kmalloc_uaf2();
 470         kmem_cache_oob();
 471         kasan_stack_oob();
 472         kasan_global_oob();
 473         ksize_unpoisons_memory();
 474         copy_user_test();
 475         use_after_scope_test();
 476
 477         kasan_restore_multi_shot(multishot);
 478
 479         return -EAGAIN;
 480 }
 481
 482 module_init(kmalloc_tests_init);
 483 MODULE_LICENSE("GPL");