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_PAGE_TABLE_ISOLATION
  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 /* If PCID enabled, set X86_CR3_PCID_NOFLUSH_BIT */
  29 ALTERNATIVE "", "bts $63, \reg", X86_FEATURE_PCID
  30 movq \reg, %cr3
  31 .endm
  32
  33 .macro _SWITCH_TO_USER_CR3 reg regb
  34 /*
  35  * regb must be the low byte portion of reg: because we have arranged
  36  * for the low byte of the user PCID to serve as the high byte of NOFLUSH
  37  * (0x80 for each when PCID is enabled, or 0x00 when PCID and NOFLUSH are
  38  * not enabled): so that the one register can update both memory and cr3.
  39  */
  40 movq %cr3, \reg
  41 orq  PER_CPU_VAR(x86_cr3_pcid_user), \reg
  42 js   9f
  43 /* If PCID enabled, FLUSH this time, reset to NOFLUSH for next time */
  44 movb \regb, PER_CPU_VAR(x86_cr3_pcid_user+7)
  45 9:
  46 movq \reg, %cr3
  47 .endm
  48
  49 .macro SWITCH_KERNEL_CR3
  50 ALTERNATIVE "jmp 8f", "pushq %rax", X86_FEATURE_KAISER
  51 _SWITCH_TO_KERNEL_CR3 %rax
  52 popq %rax
  53 8:
  54 .endm
  55
  56 .macro SWITCH_USER_CR3
  57 ALTERNATIVE "jmp 8f", "pushq %rax", X86_FEATURE_KAISER
  58 _SWITCH_TO_USER_CR3 %rax %al
  59 popq %rax
  60 8:
  61 .endm
  62
  63 .macro SWITCH_KERNEL_CR3_NO_STACK
  64 ALTERNATIVE "jmp 8f", \
  65         __stringify(movq %rax, PER_CPU_VAR(unsafe_stack_register_backup)), \
  66         X86_FEATURE_KAISER
  67 _SWITCH_TO_KERNEL_CR3 %rax
  68 movq PER_CPU_VAR(unsafe_stack_register_backup), %rax
  69 8:
  70 .endm
  71
  72 #else /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
  73
  74 .macro SWITCH_KERNEL_CR3
  75 .endm
  76 .macro SWITCH_USER_CR3
  77 .endm
  78 .macro SWITCH_KERNEL_CR3_NO_STACK
  79 .endm
  80
  81 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
  82
  83 #else /* __ASSEMBLY__ */
  84
  85 #ifdef CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION
  86 /*
  87  * Upon kernel/user mode switch, it may happen that the address
  88  * space has to be switched before the registers have been
  89  * stored.  To change the address space, another register is
  90  * needed.  A register therefore has to be stored/restored.
  91 */
  92 DECLARE_PER_CPU_USER_MAPPED(unsigned long, unsafe_stack_register_backup);
  93
  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 extern void __init kaiser_check_boottime_disable(void);
 100 #else
 101 #define kaiser_enabled  0
 102 static inline void __init kaiser_check_boottime_disable(void) {}
 103 #endif /* CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION */
 104
 105 /*
 106  * Kaiser function prototypes are needed even when CONFIG_PAGE_TABLE_ISOLATION is not set,
 107  * so as to build with tests on kaiser_enabled instead of #ifdefs.
 108  */
 109
 110 /**
 111  *  kaiser_add_mapping - map a virtual memory part to the shadow (user) mapping
 112  *  @addr: the start address of the range
 113  *  @size: the size of the range
 114  *  @flags: The mapping flags of the pages
 115  *
 116  *  The mapping is done on a global scope, so no bigger
 117  *  synchronization has to be done.  the pages have to be
 118  *  manually unmapped again when they are not needed any longer.
 119  */
 120 extern int kaiser_add_mapping(unsigned long addr, unsigned long size, unsigned long flags);
 121
 122 /**
 123  *  kaiser_remove_mapping - unmap a virtual memory part of the shadow mapping
 124  *  @addr: the start address of the range
 125  *  @size: the size of the range
 126  */
 127 extern void kaiser_remove_mapping(unsigned long start, unsigned long size);
 128
 129 /**
 130  *  kaiser_init - Initialize the shadow mapping
 131  *
 132  *  Most parts of the shadow mapping can be mapped upon boot
 133  *  time.  Only per-process things like the thread stacks
 134  *  or a new LDT have to be mapped at runtime.  These boot-
 135  *  time mappings are permanent and never unmapped.
 136  */
 137 extern void kaiser_init(void);
 138
 139 #endif /* __ASSEMBLY */
 140
 141 #endif /* _ASM_X86_KAISER_H */