rs6000: Emit ROP-mitigation instructions in prologue and epilogue
authorBill Schmidt <wschmidt@linux.ibm.com>
Fri, 14 May 2021 19:25:25 +0000 (14:25 -0500)
committerBill Schmidt <wschmidt@linux.ibm.com>
Sat, 15 May 2021 19:04:56 +0000 (14:04 -0500)
2021-05-14  Bill Schmidt  <wschmidt@linux.ibm.com>

gcc/
* config/rs6000/rs6000-internal.h (rs6000_stack): Add
rop_hash_save_offset and rop_hash_size.
* config/rs6000/rs6000-logue.c (rs6000_stack_info): Compute
rop_hash_size and rop_hash_save_offset.
(debug_stack_info): Dump rop_hash_save_offset and rop_hash_size.
(rs6000_emit_prologue): Emit hashst[p] in prologue.
(rs6000_emit_epilogue): Emit hashchk[p] in epilogue.
* config/rs6000/rs6000.md (unspec): Add UNSPEC_HASHST and
UNSPEC_HASHCHK.
(hashst): New define_insn.
(hashchk): Likewise.

gcc/config/rs6000/rs6000-internal.h
gcc/config/rs6000/rs6000-logue.c
gcc/config/rs6000/rs6000.md

index 428a786..88cf9bd 100644 (file)
@@ -39,6 +39,7 @@ typedef struct rs6000_stack {
   int gp_save_offset;          /* offset to save GP regs from initial SP */
   int fp_save_offset;          /* offset to save FP regs from initial SP */
   int altivec_save_offset;     /* offset to save AltiVec regs from initial SP */
+  int rop_hash_save_offset;    /* offset to save ROP hash from initial SP */
   int lr_save_offset;          /* offset to save LR from initial SP */
   int cr_save_offset;          /* offset to save CR from initial SP */
   int vrsave_save_offset;      /* offset to save VRSAVE from initial SP */
@@ -53,6 +54,7 @@ typedef struct rs6000_stack {
   int gp_size;                 /* size of saved GP registers */
   int fp_size;                 /* size of saved FP registers */
   int altivec_size;            /* size of saved AltiVec registers */
+  int rop_hash_size;           /* size of ROP hash slot */
   int cr_size;                 /* size to hold CR if not in fixed area */
   int vrsave_size;             /* size to hold VRSAVE */
   int altivec_padding_size;    /* size of altivec alignment padding */
index b0ac183..13c00e7 100644 (file)
@@ -595,19 +595,21 @@ rs6000_savres_strategy (rs6000_stack_t *info,
                +---------------------------------------+
                | Parameter save area (+padding*) (P)   |  32
                +---------------------------------------+
-               | Alloca space (A)                      |  32+P
+               | Optional ROP hash slot (R)            |  32+P
                +---------------------------------------+
-               | Local variable space (L)              |  32+P+A
+               | Alloca space (A)                      |  32+P+R
                +---------------------------------------+
-               | Save area for AltiVec registers (W)   |  32+P+A+L
+               | Local variable space (L)              |  32+P+R+A
                +---------------------------------------+
-               | AltiVec alignment padding (Y)         |  32+P+A+L+W
+               | Save area for AltiVec registers (W)   |  32+P+R+A+L
                +---------------------------------------+
-               | Save area for GP registers (G)        |  32+P+A+L+W+Y
+               | AltiVec alignment padding (Y)         |  32+P+R+A+L+W
                +---------------------------------------+
-               | Save area for FP registers (F)        |  32+P+A+L+W+Y+G
+               | Save area for GP registers (G)        |  32+P+R+A+L+W+Y
                +---------------------------------------+
-       old SP->| back chain to caller's caller         |  32+P+A+L+W+Y+G+F
+               | Save area for FP registers (F)        |  32+P+R+A+L+W+Y+G
+               +---------------------------------------+
+       old SP->| back chain to caller's caller         |  32+P+R+A+L+W+Y+G+F
                +---------------------------------------+
 
      * If the alloca area is present, the parameter save area is
@@ -716,6 +718,19 @@ rs6000_stack_info (void)
 
   /* Does this function call anything (apart from sibling calls)?  */
   info->calls_p = (!crtl->is_leaf || cfun->machine->ra_needs_full_frame);
+  info->rop_hash_size = 0;
+
+  if (TARGET_POWER10
+      && info->calls_p
+      && DEFAULT_ABI == ABI_ELFv2
+      && rs6000_rop_protect)
+    info->rop_hash_size = 8;
+  else if (rs6000_rop_protect && DEFAULT_ABI != ABI_ELFv2)
+    {
+      /* We can't check this in rs6000_option_override_internal since
+        DEFAULT_ABI isn't established yet.  */
+      error ("%qs requires the ELFv2 ABI", "-mrop-protect");
+    }
 
   /* Determine if we need to save the condition code registers.  */
   if (save_reg_p (CR2_REGNO)
@@ -808,6 +823,11 @@ rs6000_stack_info (void)
 
          /* Adjust for AltiVec case.  */
          info->ehrd_offset = info->altivec_save_offset - ehrd_size;
+
+         /* Adjust for ROP protection.  */
+         info->rop_hash_save_offset
+           = info->altivec_save_offset - info->rop_hash_size;
+         info->ehrd_offset -= info->rop_hash_size;
        }
       else
        info->ehrd_offset = info->gp_save_offset - ehrd_size;
@@ -849,6 +869,7 @@ rs6000_stack_info (void)
                                  + info->gp_size
                                  + info->altivec_size
                                  + info->altivec_padding_size
+                                 + info->rop_hash_size
                                  + ehrd_size
                                  + ehcr_size
                                  + info->cr_size
@@ -987,6 +1008,10 @@ debug_stack_info (rs6000_stack_t *info)
     fprintf (stderr, "\tvrsave_save_offset  = %5d\n",
             info->vrsave_save_offset);
 
+  if (info->rop_hash_size)
+    fprintf (stderr, "\trop_hash_save_offset = %5d\n",
+            info->rop_hash_save_offset);
+
   if (info->lr_save_p)
     fprintf (stderr, "\tlr_save_offset      = %5d\n", info->lr_save_offset);
 
@@ -1026,6 +1051,9 @@ debug_stack_info (rs6000_stack_t *info)
     fprintf (stderr, "\taltivec_padding_size= %5d\n",
             info->altivec_padding_size);
 
+  if (info->rop_hash_size)
+    fprintf (stderr, "\trop_hash_size       = %5d\n", info->rop_hash_size);
+
   if (info->cr_size)
     fprintf (stderr, "\tcr_size             = %5d\n", info->cr_size);
 
@@ -3252,6 +3280,22 @@ rs6000_emit_prologue (void)
        }
     }
 
+  /* The ROP hash store must occur before a stack frame is created,
+     since the hash operates on r1.  */
+  /* NOTE: The hashst isn't needed if we're going to do a sibcall,
+     but there's no way to know that here.  Harmless except for
+     performance, of course.  */
+  if (TARGET_POWER10 && rs6000_rop_protect && info->rop_hash_size != 0)
+    {
+      gcc_assert (DEFAULT_ABI == ABI_ELFv2);
+      rtx stack_ptr = gen_rtx_REG (Pmode, STACK_POINTER_REGNUM);
+      rtx addr = gen_rtx_PLUS (Pmode, stack_ptr,
+                              GEN_INT (info->rop_hash_save_offset));
+      rtx mem = gen_rtx_MEM (Pmode, addr);
+      rtx reg0 = gen_rtx_REG (Pmode, 0);
+      emit_insn (gen_hashst (mem, reg0));
+    }
+
   /* If we need to save CR, put it into r12 or r11.  Choose r12 except when
      r12 will be needed by out-of-line gpr save.  */
   cr_save_regno = ((DEFAULT_ABI == ABI_AIX || DEFAULT_ABI == ABI_ELFv2)
@@ -4980,6 +5024,22 @@ rs6000_emit_epilogue (enum epilogue_type epilogue_type)
       emit_insn (gen_add3_insn (sp_reg_rtx, sp_reg_rtx, sa));
     }
 
+  /* The ROP hash check must occur after the stack pointer is restored
+     (since the hash involves r1), and is not performed for a sibcall.  */
+  if (TARGET_POWER10
+      && rs6000_rop_protect
+      && info->rop_hash_size != 0
+      && epilogue_type != EPILOGUE_TYPE_SIBCALL)
+    {
+      gcc_assert (DEFAULT_ABI == ABI_ELFv2);
+      rtx stack_ptr = gen_rtx_REG (Pmode, STACK_POINTER_REGNUM);
+      rtx addr = gen_rtx_PLUS (Pmode, stack_ptr,
+                              GEN_INT (info->rop_hash_save_offset));
+      rtx mem = gen_rtx_MEM (Pmode, addr);
+      rtx reg0 = gen_rtx_REG (Pmode, 0);
+      emit_insn (gen_hashchk (reg0, mem));
+    }
+
   if (epilogue_type != EPILOGUE_TYPE_SIBCALL && restoring_FPRs_inline)
     {
       if (cfa_restores)
index c8cdc42..0bfeb24 100644 (file)
    UNSPEC_CNTTZDM
    UNSPEC_PDEPD
    UNSPEC_PEXTD
+   UNSPEC_HASHST
+   UNSPEC_HASHCHK
   ])
 
 ;;
   "TARGET_P9_MISC && TARGET_64BIT"
   "cmpeqb %0,%1,%2"
   [(set_attr "type" "logical")])
+
+
+;; ROP mitigation instructions.
+
+(define_insn "hashst"
+  [(set (match_operand:DI 0 "simple_offsettable_mem_operand" "=m")
+        (unspec_volatile:DI [(match_operand:DI 1 "int_reg_operand" "r")]
+                           UNSPEC_HASHST))]
+  "TARGET_POWER10 && rs6000_rop_protect"
+{
+  static char templ[32];
+  const char *p = rs6000_privileged ? "p" : "";
+  sprintf (templ, "hashst%s %%1,%%0", p);
+  return templ;
+}
+  [(set_attr "type" "store")])
+
+(define_insn "hashchk"
+  [(unspec_volatile [(match_operand:DI 0 "int_reg_operand" "r")
+                    (match_operand:DI 1 "simple_offsettable_mem_operand" "m")]
+                   UNSPEC_HASHCHK)]
+  "TARGET_POWER10 && rs6000_rop_protect"
+{
+  static char templ[32];
+  const char *p = rs6000_privileged ? "p" : "";
+  sprintf (templ, "hashchk%s %%0,%%1", p);
+  return templ;
+}
+  [(set_attr "type" "load")])
 \f
 
 (include "sync.md")