Quelle  iopl.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * iopl.c - Test case for a Linux on Xen 64-bit bug
 * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
 */

#define _GNU_SOURCE
#include <err.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdbool.h>
#include <sched.h>
#include <sys/io.h>

#include "helpers.h"

static int nerrs = 0;

static jmp_buf jmpbuf;

static void sigsegv(int sig, siginfo_t *si, void *ctx_void)
{
 siglongjmp(jmpbuf, 1);
}

static bool try_outb(unsigned short port)
{
 sethandler(SIGSEGV, sigsegv, SA_RESETHAND);
 if (sigsetjmp(jmpbuf, 1) != 0) {
  return false;
 } else {
  asm volatile ("outb %%al, %w[port]"
         : : [port] "Nd" (port), "a" (0));
  return true;
 }
 clearhandler(SIGSEGV);
}

static void expect_ok_outb(unsigned short port)
{
 if (!try_outb(port)) {
  printf("[FAIL]\toutb to 0x%02hx failed\n", port);
  exit(1);
 }

 printf("[OK]\toutb to 0x%02hx worked\n", port);
}

static void expect_gp_outb(unsigned short port)
{
 if (try_outb(port)) {
  printf("[FAIL]\toutb to 0x%02hx worked\n", port);
  nerrs++;
 }

 printf("[OK]\toutb to 0x%02hx failed\n", port);
}

#define RET_FAULTED 0
#define RET_FAIL 1
#define RET_EMUL 2

static int try_cli(void)
{
 unsigned long flags;

 sethandler(SIGSEGV, sigsegv, SA_RESETHAND);
 if (sigsetjmp(jmpbuf, 1) != 0) {
  return RET_FAULTED;
 } else {
  asm volatile("cli; pushf; pop %[flags]"
    : [flags] "=rm" (flags));

  /* X86_FLAGS_IF */
  if (!(flags & (1 << 9)))
   return RET_FAIL;
  else
   return RET_EMUL;
 }
 clearhandler(SIGSEGV);
}

static int try_sti(bool irqs_off)
{
 unsigned long flags;

 sethandler(SIGSEGV, sigsegv, SA_RESETHAND);
 if (sigsetjmp(jmpbuf, 1) != 0) {
  return RET_FAULTED;
 } else {
  asm volatile("sti; pushf; pop %[flags]"
    : [flags] "=rm" (flags));

  /* X86_FLAGS_IF */
  if (irqs_off && (flags & (1 << 9)))
   return RET_FAIL;
  else
   return RET_EMUL;
 }
 clearhandler(SIGSEGV);
}

static void expect_gp_sti(bool irqs_off)
{
 int ret = try_sti(irqs_off);

 switch (ret) {
 case RET_FAULTED:
  printf("[OK]\tSTI faulted\n");
  break;
 case RET_EMUL:
  printf("[OK]\tSTI NOPped\n");
  break;
 default:
  printf("[FAIL]\tSTI worked\n");
  nerrs++;
 }
}

/*
 * Returns whether it managed to disable interrupts.
 */
static bool test_cli(void)
{
 int ret = try_cli();

 switch (ret) {
 case RET_FAULTED:
  printf("[OK]\tCLI faulted\n");
  break;
 case RET_EMUL:
  printf("[OK]\tCLI NOPped\n");
  break;
 default:
  printf("[FAIL]\tCLI worked\n");
  nerrs++;
  return true;
 }

 return false;
}

int main(void)
{
 cpu_set_t cpuset;

 CPU_ZERO(&cpuset);
 CPU_SET(0, &cpuset);
 if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset) != 0)
  err(1, "sched_setaffinity to CPU 0");

 /* Probe for iopl support.  Note that iopl(0) works even as nonroot. */
 switch(iopl(3)) {
 case 0:
  break;
 case -ENOSYS:
  printf("[OK]\tiopl() nor supported\n");
  return 0;
 default:
  printf("[OK]\tiopl(3) failed (%d) -- try running as root\n",
         errno);
  return 0;
 }

 /* Make sure that CLI/STI are blocked even with IOPL level 3 */
 expect_gp_sti(test_cli());
 expect_ok_outb(0x80);

 /* Establish an I/O bitmap to test the restore */
 if (ioperm(0x80, 1, 1) != 0)
  err(1, "ioperm(0x80, 1, 1) failed\n");

 /* Restore our original state prior to starting the fork test. */
 if (iopl(0) != 0)
  err(1, "iopl(0)");

 /*
 * Verify that IOPL emulation is disabled and the I/O bitmap still
 * works.
 */
 expect_ok_outb(0x80);
 expect_gp_outb(0xed);
 /* Drop the I/O bitmap */
 if (ioperm(0x80, 1, 0) != 0)
  err(1, "ioperm(0x80, 1, 0) failed\n");

 pid_t child = fork();
 if (child == -1)
  err(1, "fork");

 if (child == 0) {
  printf("\tchild: set IOPL to 3\n");
  if (iopl(3) != 0)
   err(1, "iopl");

  printf("[RUN]\tchild: write to 0x80\n");
  asm volatile ("outb %%al, $0x80" : : "a" (0));

  return 0;
 } else {
  int status;
  if (waitpid(child, &status, 0) != child ||
      !WIFEXITED(status)) {
   printf("[FAIL]\tChild died\n");
   nerrs++;
  } else if (WEXITSTATUS(status) != 0) {
   printf("[FAIL]\tChild failed\n");
   nerrs++;
  } else {
   printf("[OK]\tChild succeeded\n");
  }
 }

 printf("[RUN]\tparent: write to 0x80 (should fail)\n");

 expect_gp_outb(0x80);
 expect_gp_sti(test_cli());

 /* Test the capability checks. */
 printf("\tiopl(3)\n");
 if (iopl(3) != 0)
  err(1, "iopl(3)");

 printf("\tDrop privileges\n");
 if (setresuid(1, 1, 1) != 0) {
  printf("[WARN]\tDropping privileges failed\n");
  goto done;
 }

 printf("[RUN]\tiopl(3) unprivileged but with IOPL==3\n");
 if (iopl(3) != 0) {
  printf("[FAIL]\tiopl(3) should work if iopl is already 3 even if unprivileged\n");
  nerrs++;
 }

 printf("[RUN]\tiopl(0) unprivileged\n");
 if (iopl(0) != 0) {
  printf("[FAIL]\tiopl(0) should work if iopl is already 3 even if unprivileged\n");
  nerrs++;
 }

 printf("[RUN]\tiopl(3) unprivileged\n");
 if (iopl(3) == 0) {
  printf("[FAIL]\tiopl(3) should fail if when unprivileged if iopl==0\n");
  nerrs++;
 } else {
  printf("[OK]\tFailed as expected\n");
 }

done:
 return nerrs ? 1 : 0;
}