x86/speculation/mds: Conditionally clear CPU buffers on idle entry
authorThomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Mon, 18 Feb 2019 22:04:01 +0000 (23:04 +0100)
committerThomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Wed, 6 Mar 2019 20:52:13 +0000 (21:52 +0100)
Add a static key which controls the invocation of the CPU buffer clear
mechanism on idle entry. This is independent of other MDS mitigations
because the idle entry invocation to mitigate the potential leakage due to
store buffer repartitioning is only necessary on SMT systems.

Add the actual invocations to the different halt/mwait variants which
covers all usage sites. mwaitx is not patched as it's not available on
Intel CPUs.

The buffer clear is only invoked before entering the C-State to prevent
that stale data from the idling CPU is spilled to the Hyper-Thread sibling
after the Store buffer got repartitioned and all entries are available to
the non idle sibling.

When coming out of idle the store buffer is partitioned again so each
sibling has half of it available. Now CPU which returned from idle could be
speculatively exposed to contents of the sibling, but the buffers are
flushed either on exit to user space or on VMENTER.

When later on conditional buffer clearing is implemented on top of this,
then there is no action required either because before returning to user
space the context switch will set the condition flag which causes a flush
on the return to user path.

Note, that the buffer clearing on idle is only sensible on CPUs which are
solely affected by MSBDS and not any other variant of MDS because the other
MDS variants cannot be mitigated when SMT is enabled, so the buffer
clearing on idle would be a window dressing exercise.

This intentionally does not handle the case in the acpi/processor_idle
driver which uses the legacy IO port interface for C-State transitions for
two reasons:

 - The acpi/processor_idle driver was replaced by the intel_idle driver
   almost a decade ago. Anything Nehalem upwards supports it and defaults
   to that new driver.

 - The legacy IO port interface is likely to be used on older and therefore
   unaffected CPUs or on systems which do not receive microcode updates
   anymore, so there is no point in adding that.

Signed-off-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Reviewed-by: Borislav Petkov <bp@suse.de>
Reviewed-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Reviewed-by: Frederic Weisbecker <frederic@kernel.org>
Reviewed-by: Jon Masters <jcm@redhat.com>
Tested-by: Jon Masters <jcm@redhat.com>
Documentation/x86/mds.rst
arch/x86/include/asm/irqflags.h
arch/x86/include/asm/mwait.h
arch/x86/include/asm/nospec-branch.h
arch/x86/kernel/cpu/bugs.c

index 54d935bf283ba9bae6f279bb1d427f4a366aa16d..87ce8ac9f36edff3885287046c2915360721a0ff 100644 (file)
@@ -149,3 +149,45 @@ Mitigation points
      This takes the paranoid exit path only when the INT1 breakpoint is in
      kernel space. #DB on a user space address takes the regular exit path,
      so no extra mitigation required.
+
+
+2. C-State transition
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+   When a CPU goes idle and enters a C-State the CPU buffers need to be
+   cleared on affected CPUs when SMT is active. This addresses the
+   repartitioning of the store buffer when one of the Hyper-Threads enters
+   a C-State.
+
+   When SMT is inactive, i.e. either the CPU does not support it or all
+   sibling threads are offline CPU buffer clearing is not required.
+
+   The idle clearing is enabled on CPUs which are only affected by MSBDS
+   and not by any other MDS variant. The other MDS variants cannot be
+   protected against cross Hyper-Thread attacks because the Fill Buffer and
+   the Load Ports are shared. So on CPUs affected by other variants, the
+   idle clearing would be a window dressing exercise and is therefore not
+   activated.
+
+   The invocation is controlled by the static key mds_idle_clear which is
+   switched depending on the chosen mitigation mode and the SMT state of
+   the system.
+
+   The buffer clear is only invoked before entering the C-State to prevent
+   that stale data from the idling CPU from spilling to the Hyper-Thread
+   sibling after the store buffer got repartitioned and all entries are
+   available to the non idle sibling.
+
+   When coming out of idle the store buffer is partitioned again so each
+   sibling has half of it available. The back from idle CPU could be then
+   speculatively exposed to contents of the sibling. The buffers are
+   flushed either on exit to user space or on VMENTER so malicious code
+   in user space or the guest cannot speculatively access them.
+
+   The mitigation is hooked into all variants of halt()/mwait(), but does
+   not cover the legacy ACPI IO-Port mechanism because the ACPI idle driver
+   has been superseded by the intel_idle driver around 2010 and is
+   preferred on all affected CPUs which are expected to gain the MD_CLEAR
+   functionality in microcode. Aside of that the IO-Port mechanism is a
+   legacy interface which is only used on older systems which are either
+   not affected or do not receive microcode updates anymore.
index 058e40fed1677f1a3387b9930f1c4c61da32a93b..8a0e56e1dcc9cdfd582ef65e9bbac5fc8506ee83 100644 (file)
@@ -6,6 +6,8 @@
 
 #ifndef __ASSEMBLY__
 
+#include <asm/nospec-branch.h>
+
 /* Provide __cpuidle; we can't safely include <linux/cpu.h> */
 #define __cpuidle __attribute__((__section__(".cpuidle.text")))
 
@@ -54,11 +56,13 @@ static inline void native_irq_enable(void)
 
 static inline __cpuidle void native_safe_halt(void)
 {
+       mds_idle_clear_cpu_buffers();
        asm volatile("sti; hlt": : :"memory");
 }
 
 static inline __cpuidle void native_halt(void)
 {
+       mds_idle_clear_cpu_buffers();
        asm volatile("hlt": : :"memory");
 }
 
index 39a2fb29378a6fa1e10d5ad1a0305bfa471bc4c1..eb0f80ce8524d415884d11ecbe555e6a778edfa5 100644 (file)
@@ -6,6 +6,7 @@
 #include <linux/sched/idle.h>
 
 #include <asm/cpufeature.h>
+#include <asm/nospec-branch.h>
 
 #define MWAIT_SUBSTATE_MASK            0xf
 #define MWAIT_CSTATE_MASK              0xf
@@ -40,6 +41,8 @@ static inline void __monitorx(const void *eax, unsigned long ecx,
 
 static inline void __mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 {
+       mds_idle_clear_cpu_buffers();
+
        /* "mwait %eax, %ecx;" */
        asm volatile(".byte 0x0f, 0x01, 0xc9;"
                     :: "a" (eax), "c" (ecx));
@@ -74,6 +77,8 @@ static inline void __mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 static inline void __mwaitx(unsigned long eax, unsigned long ebx,
                            unsigned long ecx)
 {
+       /* No MDS buffer clear as this is AMD/HYGON only */
+
        /* "mwaitx %eax, %ebx, %ecx;" */
        asm volatile(".byte 0x0f, 0x01, 0xfb;"
                     :: "a" (eax), "b" (ebx), "c" (ecx));
@@ -81,6 +86,8 @@ static inline void __mwaitx(unsigned long eax, unsigned long ebx,
 
 static inline void __sti_mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 {
+       mds_idle_clear_cpu_buffers();
+
        trace_hardirqs_on();
        /* "mwait %eax, %ecx;" */
        asm volatile("sti; .byte 0x0f, 0x01, 0xc9;"
index 65b747286d96baec2452fa7d199b44b8424c9a51..4e970390110f92a1c1c01b07e59f9cbab149a911 100644 (file)
@@ -319,6 +319,7 @@ DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(switch_mm_cond_ibpb);
 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(switch_mm_always_ibpb);
 
 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(mds_user_clear);
+DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(mds_idle_clear);
 
 #include <asm/segment.h>
 
@@ -356,6 +357,17 @@ static inline void mds_user_clear_cpu_buffers(void)
                mds_clear_cpu_buffers();
 }
 
+/**
+ * mds_idle_clear_cpu_buffers - Mitigation for MDS vulnerability
+ *
+ * Clear CPU buffers if the corresponding static key is enabled
+ */
+static inline void mds_idle_clear_cpu_buffers(void)
+{
+       if (static_branch_likely(&mds_idle_clear))
+               mds_clear_cpu_buffers();
+}
+
 #endif /* __ASSEMBLY__ */
 
 /*
index 29ed8e8dfee2c824af9bf3fbdad8e5eccd834d71..9169951673010b3e086b6b18d4954110d69db933 100644 (file)
@@ -66,6 +66,9 @@ DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(switch_mm_always_ibpb);
 /* Control MDS CPU buffer clear before returning to user space */
 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(mds_user_clear);
 EXPORT_SYMBOL_GPL(mds_user_clear);
+/* Control MDS CPU buffer clear before idling (halt, mwait) */
+DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(mds_idle_clear);
+EXPORT_SYMBOL_GPL(mds_idle_clear);
 
 void __init check_bugs(void)
 {