Quelle  tprot.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * Test TEST PROTECTION emulation.
 *
 * Copyright IBM Corp. 2021
 */
#include <sys/mman.h>
#include "test_util.h"
#include "kvm_util.h"
#include "kselftest.h"
#include "ucall_common.h"
#include "processor.h"

#define CR0_FETCH_PROTECTION_OVERRIDE (1UL << (63 - 38))
#define CR0_STORAGE_PROTECTION_OVERRIDE (1UL << (63 - 39))

static __aligned(PAGE_SIZE) uint8_t pages[2][PAGE_SIZE];
static uint8_t *const page_store_prot = pages[0];
static uint8_t *const page_fetch_prot = pages[1];

/* Nonzero return value indicates that address not mapped */
static int set_storage_key(void *addr, uint8_t key)
{
 int not_mapped = 0;

 asm volatile (
         "lra %[addr], 0(0,%[addr])\n"
  " jz 0f\n"
  " llill %[not_mapped],1\n"
  " j 1f\n"
  "0: sske %[key], %[addr]\n"
  "1:"
  : [addr] "+&a" (addr), [not_mapped] "+r" (not_mapped)
  : [key] "r" (key)
  : "cc"
 );
 return -not_mapped;
}

enum permission {
 READ_WRITE = 0,
 READ = 1,
 RW_PROTECTED = 2,
 TRANSL_UNAVAIL = 3,
};

static enum permission test_protection(void *addr, uint8_t key)
{
 uint64_t mask;

 asm volatile (
         "tprot %[addr], 0(%[key])\n"
  " ipm %[mask]\n"
  : [mask] "=r" (mask)
  : [addr] "Q" (*(char *)addr),
    [key] "a" (key)
  : "cc"
 );

 return (enum permission)(mask >> 28);
}

enum stage {
 STAGE_INIT_SIMPLE,
 TEST_SIMPLE,
 STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE,
 TEST_FETCH_PROT_OVERRIDE,
 TEST_STORAGE_PROT_OVERRIDE,
 STAGE_END /* must be the last entry (it's the amount of tests) */
};

struct test {
 enum stage stage;
 void *addr;
 uint8_t key;
 enum permission expected;
} tests[] = {
 /*
 * We perform each test in the array by executing TEST PROTECTION on
 * the specified addr with the specified key and checking if the returned
 * permissions match the expected value.
 * Both guest and host cooperate to set up the required test conditions.
 * A central condition is that the page targeted by addr has to be DAT
 * protected in the host mappings, in order for KVM to emulate the
 * TEST PROTECTION instruction.
 * Since the page tables are shared, the host uses mprotect to achieve
 * this.
 *
 * Test resulting in RW_PROTECTED/TRANSL_UNAVAIL will be interpreted
 * by SIE, not KVM, but there is no harm in testing them also.
 * See Enhanced Suppression-on-Protection Facilities in the
 * Interpretive-Execution Mode
 */
 /*
 * guest: set storage key of page_store_prot to 1
 *        storage key of page_fetch_prot to 9 and enable
 *        protection for it
 * STAGE_INIT_SIMPLE
 * host: write protect both via mprotect
 */
 /* access key 0 matches any storage key -> RW */
 { TEST_SIMPLE, page_store_prot, 0x00, READ_WRITE },
 /* access key matches storage key -> RW */
 { TEST_SIMPLE, page_store_prot, 0x10, READ_WRITE },
 /* mismatched keys, but no fetch protection -> RO */
 { TEST_SIMPLE, page_store_prot, 0x20, READ },
 /* access key 0 matches any storage key -> RW */
 { TEST_SIMPLE, page_fetch_prot, 0x00, READ_WRITE },
 /* access key matches storage key -> RW */
 { TEST_SIMPLE, page_fetch_prot, 0x90, READ_WRITE },
 /* mismatched keys, fetch protection -> inaccessible */
 { TEST_SIMPLE, page_fetch_prot, 0x10, RW_PROTECTED },
 /* page 0 not mapped yet -> translation not available */
 { TEST_SIMPLE, (void *)0x00, 0x10, TRANSL_UNAVAIL },
 /*
 * host: try to map page 0
 * guest: set storage key of page 0 to 9 and enable fetch protection
 * STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE
 * host: write protect page 0
 *       enable fetch protection override
 */
 /* mismatched keys, fetch protection, but override applies -> RO */
 { TEST_FETCH_PROT_OVERRIDE, (void *)0x00, 0x10, READ },
 /* mismatched keys, fetch protection, override applies to 0-2048 only -> inaccessible */
 { TEST_FETCH_PROT_OVERRIDE, (void *)2049, 0x10, RW_PROTECTED },
 /*
 * host: enable storage protection override
 */
 /* mismatched keys, but override applies (storage key 9) -> RW */
 { TEST_STORAGE_PROT_OVERRIDE, page_fetch_prot, 0x10, READ_WRITE },
 /* mismatched keys, no fetch protection, override doesn't apply -> RO */
 { TEST_STORAGE_PROT_OVERRIDE, page_store_prot, 0x20, READ },
 /* mismatched keys, but override applies (storage key 9) -> RW */
 { TEST_STORAGE_PROT_OVERRIDE, (void *)2049, 0x10, READ_WRITE },
 /* end marker */
 { STAGE_END, 0, 0, 0 },
};

static enum stage perform_next_stage(int *i, bool mapped_0)
{
 enum stage stage = tests[*i].stage;
 enum permission result;
 bool skip;

 for (; tests[*i].stage == stage; (*i)++) {
  /*
 * Some fetch protection override tests require that page 0
 * be mapped, however, when the hosts tries to map that page via
 * vm_vaddr_alloc, it may happen that some other page gets mapped
 * instead.
 * In order to skip these tests we detect this inside the guest
 */
  skip = tests[*i].addr < (void *)PAGE_SIZE &&
         tests[*i].expected != TRANSL_UNAVAIL &&
         !mapped_0;
  if (!skip) {
   result = test_protection(tests[*i].addr, tests[*i].key);
   __GUEST_ASSERT(result == tests[*i].expected,
           "Wanted %u, got %u, for i = %u",
           tests[*i].expected, result, *i);
  }
 }
 return stage;
}

static void guest_code(void)
{
 bool mapped_0;
 int i = 0;

 GUEST_ASSERT_EQ(set_storage_key(page_store_prot, 0x10), 0);
 GUEST_ASSERT_EQ(set_storage_key(page_fetch_prot, 0x98), 0);
 GUEST_SYNC(STAGE_INIT_SIMPLE);
 GUEST_SYNC(perform_next_stage(&i, false));

 /* Fetch-protection override */
 mapped_0 = !set_storage_key((void *)0, 0x98);
 GUEST_SYNC(STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE);
 GUEST_SYNC(perform_next_stage(&i, mapped_0));

 /* Storage-protection override */
 GUEST_SYNC(perform_next_stage(&i, mapped_0));
}

#define HOST_SYNC_NO_TAP(vcpup, stage)    \
({        \
 struct kvm_vcpu *__vcpu = (vcpup);   \
 struct ucall uc;     \
 int __stage = (stage);     \
        \
 vcpu_run(__vcpu);     \
 get_ucall(__vcpu, &uc);     \
 if (uc.cmd == UCALL_ABORT)    \
  REPORT_GUEST_ASSERT(uc);   \
 TEST_ASSERT_EQ(uc.cmd, UCALL_SYNC);   \
 TEST_ASSERT_EQ(uc.args[1], __stage);   \
})

#define HOST_SYNC(vcpu, stage)   \
({      \
 HOST_SYNC_NO_TAP(vcpu, stage);  \
 ksft_test_result_pass("" #stage "\n"); \
})

int main(int argc, char *argv[])
{
 struct kvm_vcpu *vcpu;
 struct kvm_vm *vm;
 struct kvm_run *run;
 vm_vaddr_t guest_0_page;

 ksft_print_header();
 ksft_set_plan(STAGE_END);

 vm = vm_create_with_one_vcpu(&vcpu, guest_code);
 run = vcpu->run;

 HOST_SYNC(vcpu, STAGE_INIT_SIMPLE);
 mprotect(addr_gva2hva(vm, (vm_vaddr_t)pages), PAGE_SIZE * 2, PROT_READ);
 HOST_SYNC(vcpu, TEST_SIMPLE);

 guest_0_page = vm_vaddr_alloc(vm, PAGE_SIZE, 0);
 if (guest_0_page != 0) {
  /* Use NO_TAP so we don't get a PASS print */
  HOST_SYNC_NO_TAP(vcpu, STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE);
  ksft_test_result_skip("STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE - "
          "Did not allocate page at 0\n");
 } else {
  HOST_SYNC(vcpu, STAGE_INIT_FETCH_PROT_OVERRIDE);
 }
 if (guest_0_page == 0)
  mprotect(addr_gva2hva(vm, (vm_vaddr_t)0), PAGE_SIZE, PROT_READ);
 run->s.regs.crs[0] |= CR0_FETCH_PROTECTION_OVERRIDE;
 run->kvm_dirty_regs = KVM_SYNC_CRS;
 HOST_SYNC(vcpu, TEST_FETCH_PROT_OVERRIDE);

 run->s.regs.crs[0] |= CR0_STORAGE_PROTECTION_OVERRIDE;
 run->kvm_dirty_regs = KVM_SYNC_CRS;
 HOST_SYNC(vcpu, TEST_STORAGE_PROT_OVERRIDE);

 kvm_vm_free(vm);

 ksft_finished(); /* Print results and exit() accordingly */
}