i386: Properly pop restore token in signal frame
authorH.J. Lu <hjl.tools@gmail.com>
Mon, 10 Feb 2020 15:58:45 +0000 (07:58 -0800)
committerH.J. Lu <hjl.tools@gmail.com>
Mon, 10 Feb 2020 15:59:10 +0000 (07:59 -0800)
Linux CET kernel places a restore token on shadow stack for signal
handler to enhance security.  The restore token is 8 byte and aligned
to 8 bytes.  It is usually transparent to user programs since kernel
will pop the restore token when signal handler returns.  But when an
exception is thrown from a signal handler, now we need to pop the
restore token from shadow stack.  For x86-64, we just need to treat
the signal frame as normal frame.  For i386, we need to search for
the restore token to check if the original shadow stack is 8 byte
aligned.  If the original shadow stack is 8 byte aligned, we just
need to pop 2 slots, one restore token, from shadow stack.  Otherwise,
we need to pop 3 slots, one restore token + 4 byte padding, from
shadow stack.

This patch also includes 2 tests, one has a restore token with 4 byte
padding and one without.

Tested on Linux/x86-64 CET machine with and without -m32.

libgcc/

PR libgcc/85334
* config/i386/shadow-stack-unwind.h (_Unwind_Frames_Increment):
New.

gcc/testsuite/

PR libgcc/85334
* g++.target/i386/pr85334-1.C: New test.
* g++.target/i386/pr85334-2.C: Likewise.

gcc/ChangeLog
gcc/testsuite/ChangeLog
gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-1.C [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-2.C [new file with mode: 0644]
libgcc/config/i386/shadow-stack-unwind.h

index 60bd34758c0c5f00c7e5bd63f0acf24e8538ffee..e416516e5c3ffea09daaa563eb20455d2bbb1ad9 100644 (file)
@@ -1,3 +1,9 @@
+2020-02-10  H.J. Lu  <hongjiu.lu@intel.com>
+
+       PR libgcc/85334
+       * config/i386/shadow-stack-unwind.h (_Unwind_Frames_Increment):
+       New.
+
 2020-02-10  Richard Earnshaw  <rearnsha@arm.com>
 
        PR target/91913
index b3966ec6d9020e6fd4ab7de6dfc3ecf4b8bda40e..64835ffc351cc8acbd8d89efdcc97948a10fe133 100644 (file)
@@ -1,3 +1,9 @@
+2020-02-10  H.J. Lu  <hongjiu.lu@intel.com>
+
+       PR libgcc/85334
+       * g++.target/i386/pr85334-1.C: New test.
+       * g++.target/i386/pr85334-2.C: Likewise.
+
 2020-02-10  Jakub Jelinek  <jakub@redhat.com>
 
        PR other/93641
diff --git a/gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-1.C b/gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-1.C
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3c5ccad
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,55 @@
+// { dg-do run }
+// { dg-require-effective-target cet }
+// { dg-additional-options "-fexceptions -fnon-call-exceptions -fcf-protection" }
+
+// Delta between numbers of call stacks of pr85334-1.C and pr85334-2.C is 1.
+
+#include <signal.h>
+#include <stdlib.h>
+
+void sighandler (int signo, siginfo_t * si, void * uc)
+{
+  throw (5);
+}
+
+char *
+__attribute ((noinline, noclone))
+dosegv ()
+{    
+  * ((volatile int *)0) = 12;
+  return 0;
+}
+
+int
+__attribute ((noinline, noclone))
+func2 ()
+{
+  try {
+    dosegv ();
+  }
+  catch (int x) {
+    return (x != 5);
+  }
+  return 1;
+}
+
+int
+__attribute ((noinline, noclone))
+func1 ()
+{
+  return func2 ();
+}
+
+int main ()
+{
+  struct sigaction sa;
+  int status;
+
+  sa.sa_sigaction = sighandler;
+  sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
+    
+  status = sigaction (SIGSEGV, & sa, NULL);
+  status = sigaction (SIGBUS, & sa, NULL);
+
+  return func1 ();
+}
diff --git a/gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-2.C b/gcc/testsuite/g++.target/i386/pr85334-2.C
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e2b5afe
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,48 @@
+// { dg-do run }
+// { dg-require-effective-target cet }
+// { dg-additional-options "-fexceptions -fnon-call-exceptions -fcf-protection" }
+
+// Delta between numbers of call stacks of pr85334-1.C and pr85334-2.C is 1.
+
+#include <signal.h>
+#include <stdlib.h>
+
+void sighandler (int signo, siginfo_t * si, void * uc)
+{
+  throw (5);
+}
+
+char *
+__attribute ((noinline, noclone))
+dosegv ()
+{    
+  * ((volatile int *)0) = 12;
+  return 0;
+}
+
+int
+__attribute ((noinline, noclone))
+func1 ()
+{
+  try {
+    dosegv ();
+  }
+  catch (int x) {
+    return (x != 5);
+  }
+  return 1;
+}
+
+int main ()
+{
+  struct sigaction sa;
+  int status;
+
+  sa.sa_sigaction = sighandler;
+  sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
+    
+  status = sigaction (SIGSEGV, & sa, NULL);
+  status = sigaction (SIGBUS, & sa, NULL);
+
+  return func1 ();
+}
index a0244d2ee704984505e7505a2ecc174bb0a38bf8..201b21531139882d4d33d8eb8d041ae80ccea658 100644 (file)
@@ -49,3 +49,46 @@ see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
        }                                       \
     }                                          \
     while (0)
+
+/* Linux CET kernel places a restore token on shadow stack for signal
+   handler to enhance security.  The restore token is 8 byte and aligned
+   to 8 bytes.  It is usually transparent to user programs since kernel
+   will pop the restore token when signal handler returns.  But when an
+   exception is thrown from a signal handler, now we need to pop the
+   restore token from shadow stack.  For x86-64, we just need to treat
+   the signal frame as normal frame.  For i386, we need to search for
+   the restore token to check if the original shadow stack is 8 byte
+   aligned.  If the original shadow stack is 8 byte aligned, we just
+   need to pop 2 slots, one restore token, from shadow stack.  Otherwise,
+   we need to pop 3 slots, one restore token + 4 byte padding, from
+   shadow stack.  */
+#ifndef __x86_64__
+#undef _Unwind_Frames_Increment
+#define _Unwind_Frames_Increment(context, frames)      \
+  if (_Unwind_IsSignalFrame (context))                 \
+    do                                                 \
+      {                                                        \
+       _Unwind_Word ssp, prev_ssp, token;              \
+       ssp = _get_ssp ();                              \
+       if (ssp != 0)                                   \
+         {                                             \
+           /* Align shadow stack pointer to the next   \
+              8 byte aligned boundary.  */             \
+           ssp = (ssp + 4) & ~7;                       \
+           do                                          \
+             {                                         \
+               /* Look for a restore token.  */        \
+               token = (*(_Unwind_Word *) (ssp - 8));  \
+               prev_ssp = token & ~7;                  \
+               if (prev_ssp == ssp)                    \
+                 break;                                \
+               ssp += 8;                               \
+             }                                         \
+           while (1);                                  \
+           frames += (token & 0x4) ? 3 : 2;            \
+         }                                             \
+      }                                                        \
+    while (0);                                         \
+  else                                                 \
+    frames++;
+#endif