x86/tdx: Port I/O: Add runtime hypercalls
authorKuppuswamy Sathyanarayanan <sathyanarayanan.kuppuswamy@linux.intel.com>
Tue, 5 Apr 2022 23:29:26 +0000 (02:29 +0300)
committerDave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Thu, 7 Apr 2022 15:27:52 +0000 (08:27 -0700)
TDX hypervisors cannot emulate instructions directly. This includes
port I/O which is normally emulated in the hypervisor. All port I/O
instructions inside TDX trigger the #VE exception in the guest and
would be normally emulated there.

Use a hypercall to emulate port I/O. Extend the
tdx_handle_virt_exception() and add support to handle the #VE due to
port I/O instructions.

String I/O operations are not supported in TDX. Unroll them by declaring
CC_ATTR_GUEST_UNROLL_STRING_IO confidential computing attribute.

== Userspace Implications ==

The ioperm() facility allows userspace access to I/O instructions like
inb/outb.  Among other things, this allows writing userspace device
drivers.

This series has no special handling for ioperm(). Users will be able to
successfully request I/O permissions but will induce a #VE on their
first I/O instruction which leads SIGSEGV. If this is undesirable users
can enable kernel lockdown feature with 'lockdown=integrity' kernel
command line option. It makes ioperm() fail.

More robust handling of this situation (denying ioperm() in all TDX
guests) will be addressed in follow-on work.

Signed-off-by: Kuppuswamy Sathyanarayanan <sathyanarayanan.kuppuswamy@linux.intel.com>
Signed-off-by: Kirill A. Shutemov <kirill.shutemov@linux.intel.com>
Signed-off-by: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Reviewed-by: Andi Kleen <ak@linux.intel.com>
Reviewed-by: Dan Williams <dan.j.williams@intel.com>
Reviewed-by: Dave Hansen <dave.hansen@linux.intel.com>
Reviewed-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Link: https://lkml.kernel.org/r/20220405232939.73860-18-kirill.shutemov@linux.intel.com
arch/x86/coco/core.c
arch/x86/coco/tdx/tdx.c

index 3f30087..df08edc 100644 (file)
@@ -18,7 +18,12 @@ static u64 cc_mask __ro_after_init;
 
 static bool intel_cc_platform_has(enum cc_attr attr)
 {
-       return false;
+       switch (attr) {
+       case CC_ATTR_GUEST_UNROLL_STRING_IO:
+               return true;
+       default:
+               return false;
+       }
 }
 
 /*
index ab10bc7..e47e2ed 100644 (file)
 #define EPT_READ       0
 #define EPT_WRITE      1
 
+/* Port I/O direction */
+#define PORT_READ      0
+#define PORT_WRITE     1
+
+/* See Exit Qualification for I/O Instructions in VMX documentation */
+#define VE_IS_IO_IN(e)         ((e) & BIT(3))
+#define VE_GET_IO_SIZE(e)      (((e) & GENMASK(2, 0)) + 1)
+#define VE_GET_PORT_NUM(e)     ((e) >> 16)
+#define VE_IS_IO_STRING(e)     ((e) & BIT(4))
+
 /*
  * Wrapper for standard use of __tdx_hypercall with no output aside from
  * return code.
@@ -341,6 +351,73 @@ static bool handle_mmio(struct pt_regs *regs, struct ve_info *ve)
        return true;
 }
 
+static bool handle_in(struct pt_regs *regs, int size, int port)
+{
+       struct tdx_hypercall_args args = {
+               .r10 = TDX_HYPERCALL_STANDARD,
+               .r11 = hcall_func(EXIT_REASON_IO_INSTRUCTION),
+               .r12 = size,
+               .r13 = PORT_READ,
+               .r14 = port,
+       };
+       u64 mask = GENMASK(BITS_PER_BYTE * size, 0);
+       bool success;
+
+       /*
+        * Emulate the I/O read via hypercall. More info about ABI can be found
+        * in TDX Guest-Host-Communication Interface (GHCI) section titled
+        * "TDG.VP.VMCALL<Instruction.IO>".
+        */
+       success = !__tdx_hypercall(&args, TDX_HCALL_HAS_OUTPUT);
+
+       /* Update part of the register affected by the emulated instruction */
+       regs->ax &= ~mask;
+       if (success)
+               regs->ax |= args.r11 & mask;
+
+       return success;
+}
+
+static bool handle_out(struct pt_regs *regs, int size, int port)
+{
+       u64 mask = GENMASK(BITS_PER_BYTE * size, 0);
+
+       /*
+        * Emulate the I/O write via hypercall. More info about ABI can be found
+        * in TDX Guest-Host-Communication Interface (GHCI) section titled
+        * "TDG.VP.VMCALL<Instruction.IO>".
+        */
+       return !_tdx_hypercall(hcall_func(EXIT_REASON_IO_INSTRUCTION), size,
+                              PORT_WRITE, port, regs->ax & mask);
+}
+
+/*
+ * Emulate I/O using hypercall.
+ *
+ * Assumes the IO instruction was using ax, which is enforced
+ * by the standard io.h macros.
+ *
+ * Return True on success or False on failure.
+ */
+static bool handle_io(struct pt_regs *regs, u32 exit_qual)
+{
+       int size, port;
+       bool in;
+
+       if (VE_IS_IO_STRING(exit_qual))
+               return false;
+
+       in   = VE_IS_IO_IN(exit_qual);
+       size = VE_GET_IO_SIZE(exit_qual);
+       port = VE_GET_PORT_NUM(exit_qual);
+
+
+       if (in)
+               return handle_in(regs, size, port);
+       else
+               return handle_out(regs, size, port);
+}
+
 void tdx_get_ve_info(struct ve_info *ve)
 {
        struct tdx_module_output out;
@@ -397,6 +474,8 @@ static bool virt_exception_kernel(struct pt_regs *regs, struct ve_info *ve)
                return handle_cpuid(regs);
        case EXIT_REASON_EPT_VIOLATION:
                return handle_mmio(regs, ve);
+       case EXIT_REASON_IO_INSTRUCTION:
+               return handle_io(regs, ve->exit_qual);
        default:
                pr_warn("Unexpected #VE: %lld\n", ve->exit_reason);
                return false;