]> git.itanic.dy.fi Git - linux-stable/commitdiff
x86/bhi: Add support for clearing branch history at syscall entry
authorPawan Gupta <pawan.kumar.gupta@linux.intel.com>
Mon, 11 Mar 2024 15:56:58 +0000 (08:56 -0700)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Wed, 10 Apr 2024 14:38:24 +0000 (16:38 +0200)
commit 7390db8aea0d64e9deb28b8e1ce716f5020c7ee5 upstream.

Branch History Injection (BHI) attacks may allow a malicious application to
influence indirect branch prediction in kernel by poisoning the branch
history. eIBRS isolates indirect branch targets in ring0.  The BHB can
still influence the choice of indirect branch predictor entry, and although
branch predictor entries are isolated between modes when eIBRS is enabled,
the BHB itself is not isolated between modes.

Alder Lake and new processors supports a hardware control BHI_DIS_S to
mitigate BHI.  For older processors Intel has released a software sequence
to clear the branch history on parts that don't support BHI_DIS_S. Add
support to execute the software sequence at syscall entry and VMexit to
overwrite the branch history.

For now, branch history is not cleared at interrupt entry, as malicious
applications are not believed to have sufficient control over the
registers, since previous register state is cleared at interrupt
entry. Researchers continue to poke at this area and it may become
necessary to clear at interrupt entry as well in the future.

This mitigation is only defined here. It is enabled later.

Signed-off-by: Pawan Gupta <pawan.kumar.gupta@linux.intel.com>
Co-developed-by: Daniel Sneddon <daniel.sneddon@linux.intel.com>
Signed-off-by: Daniel Sneddon <daniel.sneddon@linux.intel.com>
Signed-off-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Reviewed-by: Alexandre Chartre <alexandre.chartre@oracle.com>
Reviewed-by: Josh Poimboeuf <jpoimboe@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Sneddon <daniel.sneddon@linux.intel.com>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
arch/x86/entry/common.c
arch/x86/entry/entry_64.S
arch/x86/entry/entry_64_compat.S
arch/x86/include/asm/cpufeatures.h
arch/x86/include/asm/nospec-branch.h
arch/x86/include/asm/syscall.h
arch/x86/kvm/vmx/vmenter.S

index cea0e2a23b426786182ca5f70a8915286a4a0ff4..6de50b80702e61087c432faf580a0ab063d22507 100644 (file)
@@ -189,7 +189,7 @@ static __always_inline bool int80_is_external(void)
 }
 
 /**
- * int80_emulation - 32-bit legacy syscall entry
+ * do_int80_emulation - 32-bit legacy syscall C entry from asm
  *
  * This entry point can be used by 32-bit and 64-bit programs to perform
  * 32-bit system calls.  Instances of INT $0x80 can be found inline in
@@ -207,7 +207,7 @@ static __always_inline bool int80_is_external(void)
  *   eax:                              system call number
  *   ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp:     arg1 - arg 6
  */
-DEFINE_IDTENTRY_RAW(int80_emulation)
+__visible noinstr void do_int80_emulation(struct pt_regs *regs)
 {
        int nr;
 
index 9bb4859776291593249b9998416505aeec505011..e986331b14e1d202a5bf52c2e316a0cc7a2b318f 100644 (file)
@@ -116,6 +116,7 @@ SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
        /* clobbers %rax, make sure it is after saving the syscall nr */
        IBRS_ENTER
        UNTRAIN_RET
+       CLEAR_BRANCH_HISTORY
 
        call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
 
@@ -1494,3 +1495,63 @@ SYM_CODE_START_NOALIGN(rewind_stack_and_make_dead)
        call    make_task_dead
 SYM_CODE_END(rewind_stack_and_make_dead)
 .popsection
+
+/*
+ * This sequence executes branches in order to remove user branch information
+ * from the branch history tracker in the Branch Predictor, therefore removing
+ * user influence on subsequent BTB lookups.
+ *
+ * It should be used on parts prior to Alder Lake. Newer parts should use the
+ * BHI_DIS_S hardware control instead. If a pre-Alder Lake part is being
+ * virtualized on newer hardware the VMM should protect against BHI attacks by
+ * setting BHI_DIS_S for the guests.
+ *
+ * CALLs/RETs are necessary to prevent Loop Stream Detector(LSD) from engaging
+ * and not clearing the branch history. The call tree looks like:
+ *
+ * call 1
+ *    call 2
+ *      call 2
+ *        call 2
+ *          call 2
+ *           call 2
+ *           ret
+ *         ret
+ *        ret
+ *      ret
+ *    ret
+ * ret
+ *
+ * This means that the stack is non-constant and ORC can't unwind it with %rsp
+ * alone.  Therefore we unconditionally set up the frame pointer, which allows
+ * ORC to unwind properly.
+ *
+ * The alignment is for performance and not for safety, and may be safely
+ * refactored in the future if needed.
+ */
+SYM_FUNC_START(clear_bhb_loop)
+       push    %rbp
+       mov     %rsp, %rbp
+       movl    $5, %ecx
+       ANNOTATE_INTRA_FUNCTION_CALL
+       call    1f
+       jmp     5f
+       .align 64, 0xcc
+       ANNOTATE_INTRA_FUNCTION_CALL
+1:     call    2f
+       RET
+       .align 64, 0xcc
+2:     movl    $5, %eax
+3:     jmp     4f
+       nop
+4:     sub     $1, %eax
+       jnz     3b
+       sub     $1, %ecx
+       jnz     1b
+       RET
+5:     lfence
+       pop     %rbp
+       RET
+SYM_FUNC_END(clear_bhb_loop)
+EXPORT_SYMBOL_GPL(clear_bhb_loop)
+STACK_FRAME_NON_STANDARD(clear_bhb_loop)
index eabf48c4d4b4c30367792f5d9a0b158a9ecf8a04..c779046cc3fe792658a984648328000535812dea 100644 (file)
@@ -92,6 +92,7 @@ SYM_INNER_LABEL(entry_SYSENTER_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
 
        IBRS_ENTER
        UNTRAIN_RET
+       CLEAR_BRANCH_HISTORY
 
        /*
         * SYSENTER doesn't filter flags, so we need to clear NT and AC
@@ -206,6 +207,7 @@ SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_compat_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
 
        IBRS_ENTER
        UNTRAIN_RET
+       CLEAR_BRANCH_HISTORY
 
        movq    %rsp, %rdi
        call    do_fast_syscall_32
@@ -276,3 +278,17 @@ SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETL_compat_end, SYM_L_GLOBAL)
        ANNOTATE_NOENDBR
        int3
 SYM_CODE_END(entry_SYSCALL_compat)
+
+/*
+ * int 0x80 is used by 32 bit mode as a system call entry. Normally idt entries
+ * point to C routines, however since this is a system call interface the branch
+ * history needs to be scrubbed to protect against BHI attacks, and that
+ * scrubbing needs to take place in assembly code prior to entering any C
+ * routines.
+ */
+SYM_CODE_START(int80_emulation)
+       ANNOTATE_NOENDBR
+       UNWIND_HINT_FUNC
+       CLEAR_BRANCH_HISTORY
+       jmp do_int80_emulation
+SYM_CODE_END(int80_emulation)
index ce2d9927da936f3c1a2e9cafcee7ac4574fcf7ea..e332772b7aa82d5884d1e2a44876cc92f10a2f64 100644 (file)
 #define X86_FEATURE_IBPB_BRTYPE                (20*32+28) /* "" MSR_PRED_CMD[IBPB] flushes all branch type predictions */
 #define X86_FEATURE_SRSO_NO            (20*32+29) /* "" CPU is not affected by SRSO */
 
+/*
+ * Extended auxiliary flags: Linux defined - for features scattered in various
+ * CPUID levels like 0x80000022, etc and Linux defined features.
+ *
+ * Reuse free bits when adding new feature flags!
+ */
+#define X86_FEATURE_CLEAR_BHB_LOOP     (21*32+ 1) /* "" Clear branch history at syscall entry using SW loop */
+
 /*
  * BUG word(s)
  */
index 93c3e28dd8e0ef319e87fe204ea39773d091b658..fb8a530d6c1813e1bf7a3cf454e5ff20ffde8dff 100644 (file)
        ALTERNATIVE "", __stringify(verw _ASM_RIP(mds_verw_sel)), X86_FEATURE_CLEAR_CPU_BUF
 .endm
 
+#ifdef CONFIG_X86_64
+.macro CLEAR_BRANCH_HISTORY
+       ALTERNATIVE "", "call clear_bhb_loop", X86_FEATURE_CLEAR_BHB_LOOP
+.endm
+#else
+#define CLEAR_BRANCH_HISTORY
+#endif
+
 #else /* __ASSEMBLY__ */
 
 #define ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE                                        \
@@ -377,6 +385,10 @@ extern void srso_alias_return_thunk(void);
 extern void entry_untrain_ret(void);
 extern void entry_ibpb(void);
 
+#ifdef CONFIG_X86_64
+extern void clear_bhb_loop(void);
+#endif
+
 extern void (*x86_return_thunk)(void);
 
 #ifdef CONFIG_CALL_DEPTH_TRACKING
index 3c28f26bfe2201c71f2e337a60cf515e81ff7c89..2fc7bc3863ff6f7a932ac2ee05682a2ba71f3308 100644 (file)
@@ -125,6 +125,7 @@ static inline int syscall_get_arch(struct task_struct *task)
 }
 
 bool do_syscall_64(struct pt_regs *regs, int nr);
+void do_int80_emulation(struct pt_regs *regs);
 
 #endif /* CONFIG_X86_32 */
 
index 2bfbf758d06110f49c71a22c1f54da9d9499669a..0f3593e10c57d850db0c4875ec817915beebd4b9 100644 (file)
@@ -275,6 +275,8 @@ SYM_INNER_LABEL_ALIGN(vmx_vmexit, SYM_L_GLOBAL)
 
        call vmx_spec_ctrl_restore_host
 
+       CLEAR_BRANCH_HISTORY
+
        /* Put return value in AX */
        mov %_ASM_BX, %_ASM_AX