Upstream version 10.39.225.0
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / sandbox / linux / seccomp-bpf / sandbox_bpf.h
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5 #ifndef SANDBOX_LINUX_SECCOMP_BPF_SANDBOX_BPF_H__
6 #define SANDBOX_LINUX_SECCOMP_BPF_SANDBOX_BPF_H__
7
8 #include <stdint.h>
9
10 #include <map>
11 #include <set>
12 #include <vector>
13
14 #include "base/compiler_specific.h"
15 #include "base/memory/scoped_ptr.h"
16 #include "sandbox/linux/seccomp-bpf/errorcode.h"
17 #include "sandbox/linux/seccomp-bpf/trap.h"
18 #include "sandbox/sandbox_export.h"
19
20 struct sock_filter;
21
22 namespace sandbox {
23 class CodeGen;
24 class SandboxBPFPolicy;
25 class SandboxUnittestHelper;
26 struct Instruction;
27
28 class SANDBOX_EXPORT SandboxBPF {
29  public:
30   enum SandboxStatus {
31     STATUS_UNKNOWN,      // Status prior to calling supportsSeccompSandbox()
32     STATUS_UNSUPPORTED,  // The kernel does not appear to support sandboxing
33     STATUS_UNAVAILABLE,  // Currently unavailable but might work again later
34     STATUS_AVAILABLE,    // Sandboxing is available but not currently active
35     STATUS_ENABLED       // The sandbox is now active
36   };
37
38   // Depending on the level of kernel support, seccomp-bpf may require the
39   // process to be single-threaded in order to enable it. When calling
40   // StartSandbox(), the program should indicate whether or not the sandbox
41   // should try and engage with multi-thread support.
42   enum SandboxThreadState {
43     PROCESS_INVALID,
44     PROCESS_SINGLE_THREADED,  // The program is currently single-threaded.
45     // Note: PROCESS_MULTI_THREADED requires experimental kernel support that
46     // has not been contributed to upstream Linux.
47     PROCESS_MULTI_THREADED,   // The program may be multi-threaded.
48   };
49
50   // A vector of BPF instructions that need to be installed as a filter
51   // program in the kernel.
52   typedef std::vector<struct sock_filter> Program;
53
54   // Constructors and destructors.
55   // NOTE: Setting a policy and starting the sandbox is a one-way operation.
56   //       The kernel does not provide any option for unloading a loaded
57   //       sandbox. Strictly speaking, that means we should disallow calling
58   //       the destructor, if StartSandbox() has ever been called. In practice,
59   //       this makes it needlessly complicated to operate on "Sandbox"
60   //       objects. So, we instead opted to allow object destruction. But it
61   //       should be noted that during its lifetime, the object probably made
62   //       irreversible state changes to the runtime environment. These changes
63   //       stay in effect even after the destructor has been run.
64   SandboxBPF();
65   ~SandboxBPF();
66
67   // Checks whether a particular system call number is valid on the current
68   // architecture. E.g. on ARM there's a non-contiguous range of private
69   // system calls.
70   static bool IsValidSyscallNumber(int sysnum);
71
72   // There are a lot of reasons why the Seccomp sandbox might not be available.
73   // This could be because the kernel does not support Seccomp mode, or it
74   // could be because another sandbox is already active.
75   // "proc_fd" should be a file descriptor for "/proc", or -1 if not
76   // provided by the caller.
77   static SandboxStatus SupportsSeccompSandbox(int proc_fd);
78
79   // Determines if the kernel has support for the seccomp() system call to
80   // synchronize BPF filters across a thread group.
81   static SandboxStatus SupportsSeccompThreadFilterSynchronization();
82
83   // The sandbox needs to be able to access files in "/proc/self". If this
84   // directory is not accessible when "startSandbox()" gets called, the caller
85   // can provide an already opened file descriptor by calling "set_proc_fd()".
86   // The sandbox becomes the new owner of this file descriptor and will
87   // eventually close it when "StartSandbox()" executes.
88   void set_proc_fd(int proc_fd);
89
90   // Set the BPF policy as |policy|. Ownership of |policy| is transfered here
91   // to the sandbox object.
92   void SetSandboxPolicy(SandboxBPFPolicy* policy);
93
94   // We can use ErrorCode to request calling of a trap handler. This method
95   // performs the required wrapping of the callback function into an
96   // ErrorCode object.
97   // The "aux" field can carry a pointer to arbitrary data. See EvaluateSyscall
98   // for a description of how to pass data from SetSandboxPolicy() to a Trap()
99   // handler.
100   static ErrorCode Trap(Trap::TrapFnc fnc, const void* aux);
101
102   // Calls a user-space trap handler and disables all sandboxing for system
103   // calls made from this trap handler.
104   // This feature is available only if explicitly enabled by the user having
105   // set the CHROME_SANDBOX_DEBUGGING environment variable.
106   // Returns an ET_INVALID ErrorCode, if called when not enabled.
107   // NOTE: This feature, by definition, disables all security features of
108   //   the sandbox. It should never be used in production, but it can be
109   //   very useful to diagnose code that is incompatible with the sandbox.
110   //   If even a single system call returns "UnsafeTrap", the security of
111   //   entire sandbox should be considered compromised.
112   static ErrorCode UnsafeTrap(Trap::TrapFnc fnc, const void* aux);
113
114   // UnsafeTraps require some syscalls to always be allowed.
115   // This helper function returns true for these calls.
116   static bool IsRequiredForUnsafeTrap(int sysno);
117
118   // From within an UnsafeTrap() it is often useful to be able to execute
119   // the system call that triggered the trap. The ForwardSyscall() method
120   // makes this easy. It is more efficient than calling glibc's syscall()
121   // function, as it avoid the extra round-trip to the signal handler. And
122   // it automatically does the correct thing to report kernel-style error
123   // conditions, rather than setting errno. See the comments for TrapFnc for
124   // details. In other words, the return value from ForwardSyscall() is
125   // directly suitable as a return value for a trap handler.
126   static intptr_t ForwardSyscall(const struct arch_seccomp_data& args);
127
128   // We can also use ErrorCode to request evaluation of a conditional
129   // statement based on inspection of system call parameters.
130   // This method wrap an ErrorCode object around the conditional statement.
131   // Argument "argno" (1..6) will be bitwise-AND'd with "mask" and compared
132   // to "value"; if equal, then "passed" will be returned, otherwise "failed".
133   // If "is32bit" is set, the argument must in the range of 0x0..(1u << 32 - 1)
134   // If it is outside this range, the sandbox treats the system call just
135   // the same as any other ABI violation (i.e. it aborts with an error
136   // message).
137   ErrorCode CondMaskedEqual(int argno,
138                             ErrorCode::ArgType is_32bit,
139                             uint64_t mask,
140                             uint64_t value,
141                             const ErrorCode& passed,
142                             const ErrorCode& failed);
143
144   // Legacy variant of CondMaskedEqual that supports a few comparison
145   // operations, which get converted into masked-equality comparisons.
146   ErrorCode Cond(int argno,
147                  ErrorCode::ArgType is_32bit,
148                  ErrorCode::Operation op,
149                  uint64_t value,
150                  const ErrorCode& passed,
151                  const ErrorCode& failed);
152
153   // Kill the program and print an error message.
154   static ErrorCode Kill(const char* msg);
155
156   // This is the main public entry point. It finds all system calls that
157   // need rewriting, sets up the resources needed by the sandbox, and
158   // enters Seccomp mode.
159   // The calling process must specify its current SandboxThreadState, as a way
160   // to tell the sandbox which type of kernel support it should engage.
161   // It is possible to stack multiple sandboxes by creating separate "Sandbox"
162   // objects and calling "StartSandbox()" on each of them. Please note, that
163   // this requires special care, though, as newly stacked sandboxes can never
164   // relax restrictions imposed by earlier sandboxes. Furthermore, installing
165   // a new policy requires making system calls, that might already be
166   // disallowed.
167   // Finally, stacking does add more kernel overhead than having a single
168   // combined policy. So, it should only be used if there are no alternatives.
169   bool StartSandbox(SandboxThreadState thread_state) WARN_UNUSED_RESULT;
170
171   // Assembles a BPF filter program from the current policy. After calling this
172   // function, you must not call any other sandboxing function.
173   // Typically, AssembleFilter() is only used by unit tests and by sandbox
174   // internals. It should not be used by production code.
175   // For performance reasons, we normally only run the assembled BPF program
176   // through the verifier, iff the program was built in debug mode.
177   // But by setting "force_verification", the caller can request that the
178   // verifier is run unconditionally. This is useful for unittests.
179   Program* AssembleFilter(bool force_verification);
180
181   // Returns the fatal ErrorCode that is used to indicate that somebody
182   // attempted to pass a 64bit value in a 32bit system call argument.
183   // This method is primarily needed for testing purposes.
184   static ErrorCode Unexpected64bitArgument();
185
186  private:
187   friend class CodeGen;
188   friend class SandboxUnittestHelper;
189   friend class ErrorCode;
190
191   struct Range {
192     Range(uint32_t f, uint32_t t, const ErrorCode& e)
193         : from(f), to(t), err(e) {}
194     uint32_t from, to;
195     ErrorCode err;
196   };
197   typedef std::vector<Range> Ranges;
198   typedef std::map<uint32_t, ErrorCode> ErrMap;
199   typedef std::set<ErrorCode, struct ErrorCode::LessThan> Conds;
200
201   // Used by CondExpressionHalf to track which half of the argument it's
202   // emitting instructions for.
203   enum ArgHalf {
204     LowerHalf,
205     UpperHalf,
206   };
207
208   // Get a file descriptor pointing to "/proc", if currently available.
209   int proc_fd() { return proc_fd_; }
210
211   // Creates a subprocess and runs "code_in_sandbox" inside of the specified
212   // policy. The caller has to make sure that "this" has not yet been
213   // initialized with any other policies.
214   bool RunFunctionInPolicy(void (*code_in_sandbox)(),
215                            scoped_ptr<SandboxBPFPolicy> policy);
216
217   // Performs a couple of sanity checks to verify that the kernel supports the
218   // features that we need for successful sandboxing.
219   // The caller has to make sure that "this" has not yet been initialized with
220   // any other policies.
221   bool KernelSupportSeccompBPF();
222
223   // Verify that the current policy passes some basic sanity checks.
224   void PolicySanityChecks(SandboxBPFPolicy* policy);
225
226   // Assembles and installs a filter based on the policy that has previously
227   // been configured with SetSandboxPolicy().
228   void InstallFilter(bool must_sync_threads);
229
230   // Compile the configured policy into a complete instruction sequence.
231   // (See MaybeAddEscapeHatch for |has_unsafe_traps|.)
232   Instruction* CompilePolicy(CodeGen* gen, bool* has_unsafe_traps);
233
234   // Return an instruction sequence that checks the
235   // arch_seccomp_data's "arch" field is valid, and then passes
236   // control to |passed| if so.
237   Instruction* CheckArch(CodeGen* gen, Instruction* passed);
238
239   // If the |rest| instruction sequence contains any unsafe traps,
240   // then sets |*has_unsafe_traps| to true and returns an instruction
241   // sequence that allows all system calls from Syscall::Call(), and
242   // otherwise passes control to |rest|.
243   //
244   // If |rest| contains no unsafe traps, then |rest| is returned
245   // directly and |*has_unsafe_traps| is set to false.
246   Instruction* MaybeAddEscapeHatch(CodeGen* gen,
247                                    bool* has_unsafe_traps,
248                                    Instruction* rest);
249
250   // Return an instruction sequence that loads and checks the system
251   // call number, performs a binary search, and then dispatches to an
252   // appropriate instruction sequence compiled from the current
253   // policy.
254   Instruction* DispatchSyscall(CodeGen* gen);
255
256   // Return an instruction sequence that checks the system call number
257   // (expected to be loaded in register A) and if valid, passes
258   // control to |passed| (with register A still valid).
259   Instruction* CheckSyscallNumber(CodeGen* gen, Instruction* passed);
260
261   // Verify the correctness of a compiled program by comparing it against the
262   // current policy. This function should only ever be called by unit tests and
263   // by the sandbox internals. It should not be used by production code.
264   void VerifyProgram(const Program& program, bool has_unsafe_traps);
265
266   // Finds all the ranges of system calls that need to be handled. Ranges are
267   // sorted in ascending order of system call numbers. There are no gaps in the
268   // ranges. System calls with identical ErrorCodes are coalesced into a single
269   // range.
270   void FindRanges(Ranges* ranges);
271
272   // Returns a BPF program snippet that implements a jump table for the
273   // given range of system call numbers. This function runs recursively.
274   Instruction* AssembleJumpTable(CodeGen* gen,
275                                  Ranges::const_iterator start,
276                                  Ranges::const_iterator stop);
277
278   // Returns a BPF program snippet that makes the BPF filter program exit
279   // with the given ErrorCode "err". N.B. the ErrorCode may very well be a
280   // conditional expression; if so, this function will recursively call
281   // CondExpression() and possibly RetExpression() to build a complex set of
282   // instructions.
283   Instruction* RetExpression(CodeGen* gen, const ErrorCode& err);
284
285   // Returns a BPF program that evaluates the conditional expression in
286   // "cond" and returns the appropriate value from the BPF filter program.
287   // This function recursively calls RetExpression(); it should only ever be
288   // called from RetExpression().
289   Instruction* CondExpression(CodeGen* gen, const ErrorCode& cond);
290
291   // Returns a BPF program that evaluates half of a conditional expression;
292   // it should only ever be called from CondExpression().
293   Instruction* CondExpressionHalf(CodeGen* gen,
294                                   const ErrorCode& cond,
295                                   ArgHalf half,
296                                   Instruction* passed,
297                                   Instruction* failed);
298
299   static SandboxStatus status_;
300
301   bool quiet_;
302   int proc_fd_;
303   scoped_ptr<const SandboxBPFPolicy> policy_;
304   Conds* conds_;
305   bool sandbox_has_started_;
306
307   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(SandboxBPF);
308 };
309
310 }  // namespace sandbox
311
312 #endif  // SANDBOX_LINUX_SECCOMP_BPF_SANDBOX_BPF_H__