Branch data Line data Source code
1 : : /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 : :
3 : : #ifndef _ASM_X86_NOSPEC_BRANCH_H_
4 : : #define _ASM_X86_NOSPEC_BRANCH_H_
5 : :
6 : : #include <linux/static_key.h>
7 : :
8 : : #include <asm/alternative.h>
9 : : #include <asm/alternative-asm.h>
10 : : #include <asm/cpufeatures.h>
11 : : #include <asm/msr-index.h>
12 : :
13 : : /*
14 : : * This should be used immediately before a retpoline alternative. It tells
15 : : * objtool where the retpolines are so that it can make sense of the control
16 : : * flow by just reading the original instruction(s) and ignoring the
17 : : * alternatives.
18 : : */
19 : : #define ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE \
20 : : ANNOTATE_IGNORE_ALTERNATIVE
21 : :
22 : : /*
23 : : * Fill the CPU return stack buffer.
24 : : *
25 : : * Each entry in the RSB, if used for a speculative 'ret', contains an
26 : : * infinite 'pause; lfence; jmp' loop to capture speculative execution.
27 : : *
28 : : * This is required in various cases for retpoline and IBRS-based
29 : : * mitigations for the Spectre variant 2 vulnerability. Sometimes to
30 : : * eliminate potentially bogus entries from the RSB, and sometimes
31 : : * purely to ensure that it doesn't get empty, which on some CPUs would
32 : : * allow predictions from other (unwanted!) sources to be used.
33 : : *
34 : : * We define a CPP macro such that it can be used from both .S files and
35 : : * inline assembly. It's possible to do a .macro and then include that
36 : : * from C via asm(".include <asm/nospec-branch.h>") but let's not go there.
37 : : */
38 : :
39 : : #define RSB_CLEAR_LOOPS 32 /* To forcibly overwrite all entries */
40 : :
41 : : /*
42 : : * Google experimented with loop-unrolling and this turned out to be
43 : : * the optimal version — two calls, each with their own speculation
44 : : * trap should their return address end up getting used, in a loop.
45 : : */
46 : : #define __FILL_RETURN_BUFFER(reg, nr, sp) \
47 : : mov $(nr/2), reg; \
48 : : 771: \
49 : : call 772f; \
50 : : 773: /* speculation trap */ \
51 : : pause; \
52 : : lfence; \
53 : : jmp 773b; \
54 : : 772: \
55 : : call 774f; \
56 : : 775: /* speculation trap */ \
57 : : pause; \
58 : : lfence; \
59 : : jmp 775b; \
60 : : 774: \
61 : : dec reg; \
62 : : jnz 771b; \
63 : : add $(BITS_PER_LONG/8) * nr, sp;
64 : :
65 : : #ifdef __ASSEMBLY__
66 : :
67 : : /*
68 : : * This should be used immediately before an indirect jump/call. It tells
69 : : * objtool the subsequent indirect jump/call is vouched safe for retpoline
70 : : * builds.
71 : : */
72 : : .macro ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE
73 : : .Lannotate_\@:
74 : : .pushsection .discard.retpoline_safe
75 : : _ASM_PTR .Lannotate_\@
76 : : .popsection
77 : : .endm
78 : :
79 : : /*
80 : : * These are the bare retpoline primitives for indirect jmp and call.
81 : : * Do not use these directly; they only exist to make the ALTERNATIVE
82 : : * invocation below less ugly.
83 : : */
84 : : .macro RETPOLINE_JMP reg:req
85 : : call .Ldo_rop_\@
86 : : .Lspec_trap_\@:
87 : : pause
88 : : lfence
89 : : jmp .Lspec_trap_\@
90 : : .Ldo_rop_\@:
91 : : mov \reg, (%_ASM_SP)
92 : : ret
93 : : .endm
94 : :
95 : : /*
96 : : * This is a wrapper around RETPOLINE_JMP so the called function in reg
97 : : * returns to the instruction after the macro.
98 : : */
99 : : .macro RETPOLINE_CALL reg:req
100 : : jmp .Ldo_call_\@
101 : : .Ldo_retpoline_jmp_\@:
102 : : RETPOLINE_JMP \reg
103 : : .Ldo_call_\@:
104 : : call .Ldo_retpoline_jmp_\@
105 : : .endm
106 : :
107 : : /*
108 : : * JMP_NOSPEC and CALL_NOSPEC macros can be used instead of a simple
109 : : * indirect jmp/call which may be susceptible to the Spectre variant 2
110 : : * attack.
111 : : */
112 : : .macro JMP_NOSPEC reg:req
113 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
114 : : ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE
115 : : ALTERNATIVE_2 __stringify(ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE; jmp *\reg), \
116 : : __stringify(RETPOLINE_JMP \reg), X86_FEATURE_RETPOLINE, \
117 : : __stringify(lfence; ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE; jmp *\reg), X86_FEATURE_RETPOLINE_AMD
118 : : #else
119 : : jmp *\reg
120 : : #endif
121 : : .endm
122 : :
123 : : .macro CALL_NOSPEC reg:req
124 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
125 : : ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE
126 : : ALTERNATIVE_2 __stringify(ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE; call *\reg), \
127 : : __stringify(RETPOLINE_CALL \reg), X86_FEATURE_RETPOLINE,\
128 : : __stringify(lfence; ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE; call *\reg), X86_FEATURE_RETPOLINE_AMD
129 : : #else
130 : : call *\reg
131 : : #endif
132 : : .endm
133 : :
134 : : /*
135 : : * A simpler FILL_RETURN_BUFFER macro. Don't make people use the CPP
136 : : * monstrosity above, manually.
137 : : */
138 : : .macro FILL_RETURN_BUFFER reg:req nr:req ftr:req
139 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
140 : : ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE
141 : : ALTERNATIVE "jmp .Lskip_rsb_\@", \
142 : : __stringify(__FILL_RETURN_BUFFER(\reg,\nr,%_ASM_SP)) \
143 : : \ftr
144 : : .Lskip_rsb_\@:
145 : : #endif
146 : : .endm
147 : :
148 : : #else /* __ASSEMBLY__ */
149 : :
150 : : #define ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE \
151 : : "999:\n\t" \
152 : : ".pushsection .discard.retpoline_safe\n\t" \
153 : : _ASM_PTR " 999b\n\t" \
154 : : ".popsection\n\t"
155 : :
156 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
157 : : #ifdef CONFIG_X86_64
158 : :
159 : : /*
160 : : * Inline asm uses the %V modifier which is only in newer GCC
161 : : * which is ensured when CONFIG_RETPOLINE is defined.
162 : : */
163 : : # define CALL_NOSPEC \
164 : : ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE \
165 : : ALTERNATIVE_2( \
166 : : ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE \
167 : : "call *%[thunk_target]\n", \
168 : : "call __x86_indirect_thunk_%V[thunk_target]\n", \
169 : : X86_FEATURE_RETPOLINE, \
170 : : "lfence;\n" \
171 : : ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE \
172 : : "call *%[thunk_target]\n", \
173 : : X86_FEATURE_RETPOLINE_AMD)
174 : : # define THUNK_TARGET(addr) [thunk_target] "r" (addr)
175 : :
176 : : #else /* CONFIG_X86_32 */
177 : : /*
178 : : * For i386 we use the original ret-equivalent retpoline, because
179 : : * otherwise we'll run out of registers. We don't care about CET
180 : : * here, anyway.
181 : : */
182 : : # define CALL_NOSPEC \
183 : : ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE \
184 : : ALTERNATIVE_2( \
185 : : ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE \
186 : : "call *%[thunk_target]\n", \
187 : : " jmp 904f;\n" \
188 : : " .align 16\n" \
189 : : "901: call 903f;\n" \
190 : : "902: pause;\n" \
191 : : " lfence;\n" \
192 : : " jmp 902b;\n" \
193 : : " .align 16\n" \
194 : : "903: lea 4(%%esp), %%esp;\n" \
195 : : " pushl %[thunk_target];\n" \
196 : : " ret;\n" \
197 : : " .align 16\n" \
198 : : "904: call 901b;\n", \
199 : : X86_FEATURE_RETPOLINE, \
200 : : "lfence;\n" \
201 : : ANNOTATE_RETPOLINE_SAFE \
202 : : "call *%[thunk_target]\n", \
203 : : X86_FEATURE_RETPOLINE_AMD)
204 : :
205 : : # define THUNK_TARGET(addr) [thunk_target] "rm" (addr)
206 : : #endif
207 : : #else /* No retpoline for C / inline asm */
208 : : # define CALL_NOSPEC "call *%[thunk_target]\n"
209 : : # define THUNK_TARGET(addr) [thunk_target] "rm" (addr)
210 : : #endif
211 : :
212 : : /* The Spectre V2 mitigation variants */
213 : : enum spectre_v2_mitigation {
214 : : SPECTRE_V2_NONE,
215 : : SPECTRE_V2_RETPOLINE_GENERIC,
216 : : SPECTRE_V2_RETPOLINE_AMD,
217 : : SPECTRE_V2_IBRS_ENHANCED,
218 : : };
219 : :
220 : : /* The indirect branch speculation control variants */
221 : : enum spectre_v2_user_mitigation {
222 : : SPECTRE_V2_USER_NONE,
223 : : SPECTRE_V2_USER_STRICT,
224 : : SPECTRE_V2_USER_STRICT_PREFERRED,
225 : : SPECTRE_V2_USER_PRCTL,
226 : : SPECTRE_V2_USER_SECCOMP,
227 : : };
228 : :
229 : : /* The Speculative Store Bypass disable variants */
230 : : enum ssb_mitigation {
231 : : SPEC_STORE_BYPASS_NONE,
232 : : SPEC_STORE_BYPASS_DISABLE,
233 : : SPEC_STORE_BYPASS_PRCTL,
234 : : SPEC_STORE_BYPASS_SECCOMP,
235 : : };
236 : :
237 : : extern char __indirect_thunk_start[];
238 : : extern char __indirect_thunk_end[];
239 : :
240 : : /*
241 : : * On VMEXIT we must ensure that no RSB predictions learned in the guest
242 : : * can be followed in the host, by overwriting the RSB completely. Both
243 : : * retpoline and IBRS mitigations for Spectre v2 need this; only on future
244 : : * CPUs with IBRS_ALL *might* it be avoided.
245 : : */
246 : : static inline void vmexit_fill_RSB(void)
247 : : {
248 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
249 : : unsigned long loops;
250 : :
251 : : asm volatile (ANNOTATE_NOSPEC_ALTERNATIVE
252 : : ALTERNATIVE("jmp 910f",
253 : : __stringify(__FILL_RETURN_BUFFER(%0, RSB_CLEAR_LOOPS, %1)),
254 : : X86_FEATURE_RETPOLINE)
255 : : "910:"
256 : : : "=r" (loops), ASM_CALL_CONSTRAINT
257 : : : : "memory" );
258 : : #endif
259 : : }
260 : :
261 : : static __always_inline
262 : 0 : void alternative_msr_write(unsigned int msr, u64 val, unsigned int feature)
263 : : {
264 : 0 : asm volatile(ALTERNATIVE("", "wrmsr", %c[feature])
265 : : : : "c" (msr),
266 : 0 : "a" ((u32)val),
267 : 0 : "d" ((u32)(val >> 32)),
268 : : [feature] "i" (feature)
269 : : : "memory");
270 : : }
271 : :
272 : 0 : static inline void indirect_branch_prediction_barrier(void)
273 : : {
274 : 0 : u64 val = PRED_CMD_IBPB;
275 : :
276 : 0 : alternative_msr_write(MSR_IA32_PRED_CMD, val, X86_FEATURE_USE_IBPB);
277 : 0 : }
278 : :
279 : : /* The Intel SPEC CTRL MSR base value cache */
280 : : extern u64 x86_spec_ctrl_base;
281 : :
282 : : /*
283 : : * With retpoline, we must use IBRS to restrict branch prediction
284 : : * before calling into firmware.
285 : : *
286 : : * (Implemented as CPP macros due to header hell.)
287 : : */
288 : : #define firmware_restrict_branch_speculation_start() \
289 : : do { \
290 : : u64 val = x86_spec_ctrl_base | SPEC_CTRL_IBRS; \
291 : : \
292 : : preempt_disable(); \
293 : : alternative_msr_write(MSR_IA32_SPEC_CTRL, val, \
294 : : X86_FEATURE_USE_IBRS_FW); \
295 : : } while (0)
296 : :
297 : : #define firmware_restrict_branch_speculation_end() \
298 : : do { \
299 : : u64 val = x86_spec_ctrl_base; \
300 : : \
301 : : alternative_msr_write(MSR_IA32_SPEC_CTRL, val, \
302 : : X86_FEATURE_USE_IBRS_FW); \
303 : : preempt_enable(); \
304 : : } while (0)
305 : :
306 : : DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(switch_to_cond_stibp);
307 : : DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(switch_mm_cond_ibpb);
308 : : DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(switch_mm_always_ibpb);
309 : :
310 : : DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(mds_user_clear);
311 : : DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(mds_idle_clear);
312 : :
313 : : #include <asm/segment.h>
314 : :
315 : : /**
316 : : * mds_clear_cpu_buffers - Mitigation for MDS and TAA vulnerability
317 : : *
318 : : * This uses the otherwise unused and obsolete VERW instruction in
319 : : * combination with microcode which triggers a CPU buffer flush when the
320 : : * instruction is executed.
321 : : */
322 : 0 : static inline void mds_clear_cpu_buffers(void)
323 : : {
324 : 0 : static const u16 ds = __KERNEL_DS;
325 : :
326 : : /*
327 : : * Has to be the memory-operand variant because only that
328 : : * guarantees the CPU buffer flush functionality according to
329 : : * documentation. The register-operand variant does not.
330 : : * Works with any segment selector, but a valid writable
331 : : * data segment is the fastest variant.
332 : : *
333 : : * "cc" clobber is required because VERW modifies ZF.
334 : : */
335 : 0 : asm volatile("verw %[ds]" : : [ds] "m" (ds) : "cc");
336 : 0 : }
337 : :
338 : : /**
339 : : * mds_user_clear_cpu_buffers - Mitigation for MDS and TAA vulnerability
340 : : *
341 : : * Clear CPU buffers if the corresponding static key is enabled
342 : : */
343 : 80282510 : static inline void mds_user_clear_cpu_buffers(void)
344 : : {
345 [ - + - + ]: 80282510 : if (static_branch_likely(&mds_user_clear))
346 : 0 : mds_clear_cpu_buffers();
347 : : }
348 : :
349 : : /**
350 : : * mds_idle_clear_cpu_buffers - Mitigation for MDS vulnerability
351 : : *
352 : : * Clear CPU buffers if the corresponding static key is enabled
353 : : */
354 : 28408 : static inline void mds_idle_clear_cpu_buffers(void)
355 : : {
356 [ - - - - : 28408 : if (static_branch_likely(&mds_idle_clear))
- - - - -
+ - + ]
357 : 0 : mds_clear_cpu_buffers();
358 : : }
359 : :
360 : : #endif /* __ASSEMBLY__ */
361 : :
362 : : /*
363 : : * Below is used in the eBPF JIT compiler and emits the byte sequence
364 : : * for the following assembly:
365 : : *
366 : : * With retpolines configured:
367 : : *
368 : : * callq do_rop
369 : : * spec_trap:
370 : : * pause
371 : : * lfence
372 : : * jmp spec_trap
373 : : * do_rop:
374 : : * mov %rax,(%rsp) for x86_64
375 : : * mov %edx,(%esp) for x86_32
376 : : * retq
377 : : *
378 : : * Without retpolines configured:
379 : : *
380 : : * jmp *%rax for x86_64
381 : : * jmp *%edx for x86_32
382 : : */
383 : : #ifdef CONFIG_RETPOLINE
384 : : # ifdef CONFIG_X86_64
385 : : # define RETPOLINE_RAX_BPF_JIT_SIZE 17
386 : : # define RETPOLINE_RAX_BPF_JIT() \
387 : : do { \
388 : : EMIT1_off32(0xE8, 7); /* callq do_rop */ \
389 : : /* spec_trap: */ \
390 : : EMIT2(0xF3, 0x90); /* pause */ \
391 : : EMIT3(0x0F, 0xAE, 0xE8); /* lfence */ \
392 : : EMIT2(0xEB, 0xF9); /* jmp spec_trap */ \
393 : : /* do_rop: */ \
394 : : EMIT4(0x48, 0x89, 0x04, 0x24); /* mov %rax,(%rsp) */ \
395 : : EMIT1(0xC3); /* retq */ \
396 : : } while (0)
397 : : # else /* !CONFIG_X86_64 */
398 : : # define RETPOLINE_EDX_BPF_JIT() \
399 : : do { \
400 : : EMIT1_off32(0xE8, 7); /* call do_rop */ \
401 : : /* spec_trap: */ \
402 : : EMIT2(0xF3, 0x90); /* pause */ \
403 : : EMIT3(0x0F, 0xAE, 0xE8); /* lfence */ \
404 : : EMIT2(0xEB, 0xF9); /* jmp spec_trap */ \
405 : : /* do_rop: */ \
406 : : EMIT3(0x89, 0x14, 0x24); /* mov %edx,(%esp) */ \
407 : : EMIT1(0xC3); /* ret */ \
408 : : } while (0)
409 : : # endif
410 : : #else /* !CONFIG_RETPOLINE */
411 : : # ifdef CONFIG_X86_64
412 : : # define RETPOLINE_RAX_BPF_JIT_SIZE 2
413 : : # define RETPOLINE_RAX_BPF_JIT() \
414 : : EMIT2(0xFF, 0xE0); /* jmp *%rax */
415 : : # else /* !CONFIG_X86_64 */
416 : : # define RETPOLINE_EDX_BPF_JIT() \
417 : : EMIT2(0xFF, 0xE2) /* jmp *%edx */
418 : : # endif
419 : : #endif
420 : :
421 : : #endif /* _ASM_X86_NOSPEC_BRANCH_H_ */
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