Quelle  bpf_mod_race.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdatomic.h>
#include <test_progs.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/userfaultfd.h>

#include "ksym_race.skel.h"
#include "bpf_mod_race.skel.h"
#include "kfunc_call_race.skel.h"
#include "testing_helpers.h"

/* This test crafts a race between btf_try_get_module and do_init_module, and
 * checks whether btf_try_get_module handles the invocation for a well-formed
 * but uninitialized module correctly. Unless the module has completed its
 * initcalls, the verifier should fail the program load and return ENXIO.
 *
 * userfaultfd is used to trigger a fault in an fmod_ret program, and make it
 * sleep, then the BPF program is loaded and the return value from verifier is
 * inspected. After this, the userfaultfd is closed so that the module loading
 * thread makes forward progress, and fmod_ret injects an error so that the
 * module load fails and it is freed.
 *
 * If the verifier succeeded in loading the supplied program, it will end up
 * taking reference to freed module, and trigger a crash when the program fd
 * is closed later. This is true for both kfuncs and ksyms. In both cases,
 * the crash is triggered inside bpf_prog_free_deferred, when module reference
 * is finally released.
 */

struct test_config {
 const char *str_open;
 void *(*bpf_open_and_load)();
 void (*bpf_destroy)(void *);
};

enum bpf_test_state {
 _TS_INVALID,
 TS_MODULE_LOAD,
 TS_MODULE_LOAD_FAIL,
};

static _Atomic enum bpf_test_state state = _TS_INVALID;

static void *load_module_thread(void *p)
{

 if (!ASSERT_NEQ(load_bpf_testmod(false), 0, "load_module_thread must fail"))
  atomic_store(&state, TS_MODULE_LOAD);
 else
  atomic_store(&state, TS_MODULE_LOAD_FAIL);
 return p;
}

static int sys_userfaultfd(int flags)
{
 return syscall(__NR_userfaultfd, flags);
}

static int test_setup_uffd(void *fault_addr)
{
 struct uffdio_register uffd_register = {};
 struct uffdio_api uffd_api = {};
 int uffd;

 uffd = sys_userfaultfd(O_CLOEXEC);
 if (uffd < 0)
  return -errno;

 uffd_api.api = UFFD_API;
 uffd_api.features = 0;
 if (ioctl(uffd, UFFDIO_API, &uffd_api)) {
  close(uffd);
  return -1;
 }

 uffd_register.range.start = (unsigned long)fault_addr;
 uffd_register.range.len = getpagesize();
 uffd_register.mode = UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING;
 if (ioctl(uffd, UFFDIO_REGISTER, &uffd_register)) {
  close(uffd);
  return -1;
 }
 return uffd;
}

static void test_bpf_mod_race_config(const struct test_config *config)
{
 void *fault_addr, *skel_fail;
 struct bpf_mod_race *skel;
 struct uffd_msg uffd_msg;
 pthread_t load_mod_thrd;
 _Atomic int *blockingp;
 int uffd, ret;

 fault_addr = mmap(0, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
 if (!ASSERT_NEQ(fault_addr, MAP_FAILED, "mmap for uffd registration"))
  return;

 if (!ASSERT_OK(unload_bpf_testmod(false), "unload bpf_testmod"))
  goto end_mmap;

 skel = bpf_mod_race__open();
 if (!ASSERT_OK_PTR(skel, "bpf_mod_kfunc_race__open"))
  goto end_module;

 skel->rodata->bpf_mod_race_config.tgid = getpid();
 skel->rodata->bpf_mod_race_config.inject_error = -4242;
 skel->rodata->bpf_mod_race_config.fault_addr = fault_addr;
 if (!ASSERT_OK(bpf_mod_race__load(skel), "bpf_mod___load"))
  goto end_destroy;
 blockingp = (_Atomic int *)&skel->bss->bpf_blocking;

 if (!ASSERT_OK(bpf_mod_race__attach(skel), "bpf_mod_kfunc_race__attach"))
  goto end_destroy;

 uffd = test_setup_uffd(fault_addr);
 if (!ASSERT_GE(uffd, 0, "userfaultfd open + register address"))
  goto end_destroy;

 if (!ASSERT_OK(pthread_create(&load_mod_thrd, NULL, load_module_thread, NULL),
         "load module thread"))
  goto end_uffd;

 /* Now, we either fail loading module, or block in bpf prog, spin to find out */
 while (!atomic_load(&state) && !atomic_load(blockingp))
  ;
 if (!ASSERT_EQ(state, _TS_INVALID, "module load should block"))
  goto end_join;
 if (!ASSERT_EQ(*blockingp, 1, "module load blocked")) {
  pthread_kill(load_mod_thrd, SIGKILL);
  goto end_uffd;
 }

 /* We might have set bpf_blocking to 1, but may have not blocked in
  * bpf_copy_from_user. Read userfaultfd descriptor to verify that.
 */
 if (!ASSERT_EQ(read(uffd, &uffd_msg, sizeof(uffd_msg)), sizeof(uffd_msg),
         "read uffd block event"))
  goto end_join;
 if (!ASSERT_EQ(uffd_msg.event, UFFD_EVENT_PAGEFAULT, "read uffd event is pagefault"))
  goto end_join;

 /* We know that load_mod_thrd is blocked in the fmod_ret program, the
  * module state is still MODULE_STATE_COMING because mod->init hasn't
  * returned. This is the time we try to load a program calling kfunc and
  * check if we get ENXIO from verifier.
 */
 skel_fail = config->bpf_open_and_load();
 ret = errno;
 if (!ASSERT_EQ(skel_fail, NULL, config->str_open)) {
  /* Close uffd to unblock load_mod_thrd */
  close(uffd);
  uffd = -1;
  while (atomic_load(blockingp) != 2)
   ;
  ASSERT_OK(kern_sync_rcu(), "kern_sync_rcu");
  config->bpf_destroy(skel_fail);
  goto end_join;

 }
 ASSERT_EQ(ret, ENXIO, "verifier returns ENXIO");
 ASSERT_EQ(skel->data->res_try_get_module, false, "btf_try_get_module == false");

 close(uffd);
 uffd = -1;
end_join:
 pthread_join(load_mod_thrd, NULL);
 if (uffd < 0)
  ASSERT_EQ(atomic_load(&state), TS_MODULE_LOAD_FAIL, "load_mod_thrd success");
end_uffd:
 if (uffd >= 0)
  close(uffd);
end_destroy:
 bpf_mod_race__destroy(skel);
 ASSERT_OK(kern_sync_rcu(), "kern_sync_rcu");
end_module:
 unload_bpf_testmod(false);
 ASSERT_OK(load_bpf_testmod(false), "restore bpf_testmod");
end_mmap:
 munmap(fault_addr, 4096);
 atomic_store(&state, _TS_INVALID);
}

static const struct test_config ksym_config = {
 .str_open = "ksym_race__open_and_load",
 .bpf_open_and_load = (void *)ksym_race__open_and_load,
 .bpf_destroy = (void *)ksym_race__destroy,
};

static const struct test_config kfunc_config = {
 .str_open = "kfunc_call_race__open_and_load",
 .bpf_open_and_load = (void *)kfunc_call_race__open_and_load,
 .bpf_destroy = (void *)kfunc_call_race__destroy,
};

void serial_test_bpf_mod_race(void)
{
 if (test__start_subtest("ksym (used_btfs UAF)"))
  test_bpf_mod_race_config(&ksym_config);
 if (test__start_subtest("kfunc (kfunc_btf_tab UAF)"))
  test_bpf_mod_race_config(&kfunc_config);
}