contrib/compiler-rt/lib/asan/asan_mapping.h

   1 //===-- asan_mapping.h ------------------------------------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file is a part of AddressSanitizer, an address sanity checker.
  11 //
  12 // Defines ASan memory mapping.
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14 #ifndef ASAN_MAPPING_H
  15 #define ASAN_MAPPING_H
  16
  17 #include "asan_internal.h"
  18
  19 // The full explanation of the memory mapping could be found here:
  20 // https://github.com/google/sanitizers/wiki/AddressSanitizerAlgorithm
  21 //
  22 // Typical shadow mapping on Linux/x86_64 with SHADOW_OFFSET == 0x00007fff8000:
  23 // || `[0x10007fff8000, 0x7fffffffffff]` || HighMem    ||
  24 // || `[0x02008fff7000, 0x10007fff7fff]` || HighShadow ||
  25 // || `[0x00008fff7000, 0x02008fff6fff]` || ShadowGap  ||
  26 // || `[0x00007fff8000, 0x00008fff6fff]` || LowShadow  ||
  27 // || `[0x000000000000, 0x00007fff7fff]` || LowMem     ||
  28 //
  29 // When SHADOW_OFFSET is zero (-pie):
  30 // || `[0x100000000000, 0x7fffffffffff]` || HighMem    ||
  31 // || `[0x020000000000, 0x0fffffffffff]` || HighShadow ||
  32 // || `[0x000000040000, 0x01ffffffffff]` || ShadowGap  ||
  33 //
  34 // Special case when something is already mapped between
  35 // 0x003000000000 and 0x005000000000 (e.g. when prelink is installed):
  36 // || `[0x10007fff8000, 0x7fffffffffff]` || HighMem    ||
  37 // || `[0x02008fff7000, 0x10007fff7fff]` || HighShadow ||
  38 // || `[0x005000000000, 0x02008fff6fff]` || ShadowGap3 ||
  39 // || `[0x003000000000, 0x004fffffffff]` || MidMem     ||
  40 // || `[0x000a7fff8000, 0x002fffffffff]` || ShadowGap2 ||
  41 // || `[0x00067fff8000, 0x000a7fff7fff]` || MidShadow  ||
  42 // || `[0x00008fff7000, 0x00067fff7fff]` || ShadowGap  ||
  43 // || `[0x00007fff8000, 0x00008fff6fff]` || LowShadow  ||
  44 // || `[0x000000000000, 0x00007fff7fff]` || LowMem     ||
  45 //
  46 // Default Linux/i386 mapping on x86_64 machine:
  47 // || `[0x40000000, 0xffffffff]` || HighMem    ||
  48 // || `[0x28000000, 0x3fffffff]` || HighShadow ||
  49 // || `[0x24000000, 0x27ffffff]` || ShadowGap  ||
  50 // || `[0x20000000, 0x23ffffff]` || LowShadow  ||
  51 // || `[0x00000000, 0x1fffffff]` || LowMem     ||
  52 //
  53 // Default Linux/i386 mapping on i386 machine
  54 // (addresses starting with 0xc0000000 are reserved
  55 // for kernel and thus not sanitized):
  56 // || `[0x38000000, 0xbfffffff]` || HighMem    ||
  57 // || `[0x27000000, 0x37ffffff]` || HighShadow ||
  58 // || `[0x24000000, 0x26ffffff]` || ShadowGap  ||
  59 // || `[0x20000000, 0x23ffffff]` || LowShadow  ||
  60 // || `[0x00000000, 0x1fffffff]` || LowMem     ||
  61 //
  62 // Default Linux/MIPS32 mapping:
  63 // || `[0x2aaa0000, 0xffffffff]` || HighMem    ||
  64 // || `[0x0fff4000, 0x2aa9ffff]` || HighShadow ||
  65 // || `[0x0bff4000, 0x0fff3fff]` || ShadowGap  ||
  66 // || `[0x0aaa0000, 0x0bff3fff]` || LowShadow  ||
  67 // || `[0x00000000, 0x0aa9ffff]` || LowMem     ||
  68 //
  69 // Default Linux/MIPS64 mapping:
  70 // || `[0x4000000000, 0xffffffffff]` || HighMem    ||
  71 // || `[0x2800000000, 0x3fffffffff]` || HighShadow ||
  72 // || `[0x2400000000, 0x27ffffffff]` || ShadowGap  ||
  73 // || `[0x2000000000, 0x23ffffffff]` || LowShadow  ||
  74 // || `[0x0000000000, 0x1fffffffff]` || LowMem     ||
  75 //
  76 // Default Linux/AArch64 (39-bit VMA) mapping:
  77 // || `[0x2000000000, 0x7fffffffff]` || highmem    ||
  78 // || `[0x1400000000, 0x1fffffffff]` || highshadow ||
  79 // || `[0x1200000000, 0x13ffffffff]` || shadowgap  ||
  80 // || `[0x1000000000, 0x11ffffffff]` || lowshadow  ||
  81 // || `[0x0000000000, 0x0fffffffff]` || lowmem     ||
  82 //
  83 // Default Linux/AArch64 (42-bit VMA) mapping:
  84 // || `[0x10000000000, 0x3ffffffffff]` || highmem    ||
  85 // || `[0x0a000000000, 0x0ffffffffff]` || highshadow ||
  86 // || `[0x09000000000, 0x09fffffffff]` || shadowgap  ||
  87 // || `[0x08000000000, 0x08fffffffff]` || lowshadow  ||
  88 // || `[0x00000000000, 0x07fffffffff]` || lowmem     ||
  89 //
  90 // Default Linux/S390 mapping:
  91 // || `[0x30000000, 0x7fffffff]` || HighMem    ||
  92 // || `[0x26000000, 0x2fffffff]` || HighShadow ||
  93 // || `[0x24000000, 0x25ffffff]` || ShadowGap  ||
  94 // || `[0x20000000, 0x23ffffff]` || LowShadow  ||
  95 // || `[0x00000000, 0x1fffffff]` || LowMem     ||
  96 //
  97 // Default Linux/SystemZ mapping:
  98 // || `[0x14000000000000, 0x1fffffffffffff]` || HighMem    ||
  99 // || `[0x12800000000000, 0x13ffffffffffff]` || HighShadow ||
 100 // || `[0x12000000000000, 0x127fffffffffff]` || ShadowGap  ||
 101 // || `[0x10000000000000, 0x11ffffffffffff]` || LowShadow  ||
 102 // || `[0x00000000000000, 0x0fffffffffffff]` || LowMem     ||
 103 //
 104 // Shadow mapping on FreeBSD/x86-64 with SHADOW_OFFSET == 0x400000000000:
 105 // || `[0x500000000000, 0x7fffffffffff]` || HighMem    ||
 106 // || `[0x4a0000000000, 0x4fffffffffff]` || HighShadow ||
 107 // || `[0x480000000000, 0x49ffffffffff]` || ShadowGap  ||
 108 // || `[0x400000000000, 0x47ffffffffff]` || LowShadow  ||
 109 // || `[0x000000000000, 0x3fffffffffff]` || LowMem     ||
 110 //
 111 // Shadow mapping on FreeBSD/i386 with SHADOW_OFFSET == 0x40000000:
 112 // || `[0x60000000, 0xffffffff]` || HighMem    ||
 113 // || `[0x4c000000, 0x5fffffff]` || HighShadow ||
 114 // || `[0x48000000, 0x4bffffff]` || ShadowGap  ||
 115 // || `[0x40000000, 0x47ffffff]` || LowShadow  ||
 116 // || `[0x00000000, 0x3fffffff]` || LowMem     ||
 117 //
 118 // Shadow mapping on NetBSD/x86-64 with SHADOW_OFFSET == 0x400000000000:
 119 // || `[0x4feffffffe01, 0x7f7ffffff000]` || HighMem    ||
 120 // || `[0x49fdffffffc0, 0x4feffffffe00]` || HighShadow ||
 121 // || `[0x480000000000, 0x49fdffffffbf]` || ShadowGap  ||
 122 // || `[0x400000000000, 0x47ffffffffff]` || LowShadow  ||
 123 // || `[0x000000000000, 0x3fffffffffff]` || LowMem     ||
 124 //
 125 // Default Windows/i386 mapping:
 126 // (the exact location of HighShadow/HighMem may vary depending
 127 //  on WoW64, /LARGEADDRESSAWARE, etc).
 128 // || `[0x50000000, 0xffffffff]` || HighMem    ||
 129 // || `[0x3a000000, 0x4fffffff]` || HighShadow ||
 130 // || `[0x36000000, 0x39ffffff]` || ShadowGap  ||
 131 // || `[0x30000000, 0x35ffffff]` || LowShadow  ||
 132 // || `[0x00000000, 0x2fffffff]` || LowMem     ||
 133
 134 #if defined(ASAN_SHADOW_SCALE)
 135 static const u64 kDefaultShadowScale = ASAN_SHADOW_SCALE;
 136 #else
 137 static const u64 kDefaultShadowScale = 3;
 138 #endif
 139 static const u64 kDefaultShadowSentinel = ~(uptr)0;
 140 static const u64 kDefaultShadowOffset32 = 1ULL << 29;  // 0x20000000
 141 static const u64 kDefaultShadowOffset64 = 1ULL << 44;
 142 static const u64 kDefaultShort64bitShadowOffset =
 143     0x7FFFFFFF & (~0xFFFULL << kDefaultShadowScale);  // < 2G.
 144 static const u64 kIosShadowOffset32 = 1ULL << 30;  // 0x40000000
 145 static const u64 kIosShadowOffset64 = 0x120200000;
 146 static const u64 kIosSimShadowOffset32 = 1ULL << 30;
 147 static const u64 kIosSimShadowOffset64 = kDefaultShadowOffset64;
 148 static const u64 kAArch64_ShadowOffset64 = 1ULL << 36;
 149 static const u64 kMIPS32_ShadowOffset32 = 0x0aaa0000;
 150 static const u64 kMIPS64_ShadowOffset64 = 1ULL << 37;
 151 static const u64 kPPC64_ShadowOffset64 = 1ULL << 44;
 152 static const u64 kSystemZ_ShadowOffset64 = 1ULL << 52;
 153 static const u64 kFreeBSD_ShadowOffset32 = 1ULL << 30;  // 0x40000000
 154 static const u64 kFreeBSD_ShadowOffset64 = 1ULL << 46;  // 0x400000000000
 155 static const u64 kNetBSD_ShadowOffset64 = 1ULL << 46;  // 0x400000000000
 156 static const u64 kWindowsShadowOffset32 = 3ULL << 28;  // 0x30000000
 157
 158 #define SHADOW_SCALE kDefaultShadowScale
 159
 160 #if SANITIZER_FUCHSIA
 161 #  define SHADOW_OFFSET (0)
 162 #elif SANITIZER_WORDSIZE == 32
 163 #  if SANITIZER_ANDROID
 164 #    define SHADOW_OFFSET __asan_shadow_memory_dynamic_address
 165 #  elif defined(__mips__)
 166 #    define SHADOW_OFFSET kMIPS32_ShadowOffset32
 167 #  elif SANITIZER_FREEBSD
 168 #    define SHADOW_OFFSET kFreeBSD_ShadowOffset32
 169 #  elif SANITIZER_WINDOWS
 170 #    define SHADOW_OFFSET kWindowsShadowOffset32
 171 #  elif SANITIZER_IOS
 172 #    if SANITIZER_IOSSIM
 173 #      define SHADOW_OFFSET kIosSimShadowOffset32
 174 #    else
 175 #      define SHADOW_OFFSET kIosShadowOffset32
 176 #    endif
 177 #  else
 178 #    define SHADOW_OFFSET kDefaultShadowOffset32
 179 #  endif
 180 #else
 181 #  if SANITIZER_IOS
 182 #    if SANITIZER_IOSSIM
 183 #      define SHADOW_OFFSET kIosSimShadowOffset64
 184 #    else
 185 #      define SHADOW_OFFSET __asan_shadow_memory_dynamic_address
 186 #    endif
 187 #  elif defined(__aarch64__)
 188 #    define SHADOW_OFFSET kAArch64_ShadowOffset64
 189 #  elif defined(__powerpc64__)
 190 #    define SHADOW_OFFSET kPPC64_ShadowOffset64
 191 #  elif defined(__s390x__)
 192 #    define SHADOW_OFFSET kSystemZ_ShadowOffset64
 193 #  elif SANITIZER_FREEBSD
 194 #    define SHADOW_OFFSET kFreeBSD_ShadowOffset64
 195 #  elif SANITIZER_NETBSD
 196 #    define SHADOW_OFFSET kNetBSD_ShadowOffset64
 197 #  elif SANITIZER_MAC
 198 #   define SHADOW_OFFSET kDefaultShadowOffset64
 199 #  elif defined(__mips64)
 200 #   define SHADOW_OFFSET kMIPS64_ShadowOffset64
 201 #  elif SANITIZER_WINDOWS64
 202 #   define SHADOW_OFFSET __asan_shadow_memory_dynamic_address
 203 #  else
 204 #   define SHADOW_OFFSET kDefaultShort64bitShadowOffset
 205 #  endif
 206 #endif
 207
 208 #if SANITIZER_ANDROID && defined(__arm__)
 209 # define ASAN_PREMAP_SHADOW 1
 210 #else
 211 # define ASAN_PREMAP_SHADOW 0
 212 #endif
 213
 214 #define SHADOW_GRANULARITY (1ULL << SHADOW_SCALE)
 215 #define MEM_TO_SHADOW(mem) (((mem) >> SHADOW_SCALE) + (SHADOW_OFFSET))
 216
 217 #define kLowMemBeg      0
 218 #define kLowMemEnd      (SHADOW_OFFSET ? SHADOW_OFFSET - 1 : 0)
 219
 220 #define kLowShadowBeg   SHADOW_OFFSET
 221 #define kLowShadowEnd   MEM_TO_SHADOW(kLowMemEnd)
 222
 223 #define kHighMemBeg     (MEM_TO_SHADOW(kHighMemEnd) + 1)
 224
 225 #define kHighShadowBeg  MEM_TO_SHADOW(kHighMemBeg)
 226 #define kHighShadowEnd  MEM_TO_SHADOW(kHighMemEnd)
 227
 228 # define kMidShadowBeg MEM_TO_SHADOW(kMidMemBeg)
 229 # define kMidShadowEnd MEM_TO_SHADOW(kMidMemEnd)
 230
 231 // With the zero shadow base we can not actually map pages starting from 0.
 232 // This constant is somewhat arbitrary.
 233 #define kZeroBaseShadowStart 0
 234 #define kZeroBaseMaxShadowStart (1 << 18)
 235
 236 #define kShadowGapBeg   (kLowShadowEnd ? kLowShadowEnd + 1 \
 237                                        : kZeroBaseShadowStart)
 238 #define kShadowGapEnd   ((kMidMemBeg ? kMidShadowBeg : kHighShadowBeg) - 1)
 239
 240 #define kShadowGap2Beg (kMidMemBeg ? kMidShadowEnd + 1 : 0)
 241 #define kShadowGap2End (kMidMemBeg ? kMidMemBeg - 1 : 0)
 242
 243 #define kShadowGap3Beg (kMidMemBeg ? kMidMemEnd + 1 : 0)
 244 #define kShadowGap3End (kMidMemBeg ? kHighShadowBeg - 1 : 0)
 245
 246 #define DO_ASAN_MAPPING_PROFILE 0  // Set to 1 to profile the functions below.
 247
 248 #if DO_ASAN_MAPPING_PROFILE
 249 # define PROFILE_ASAN_MAPPING() AsanMappingProfile[__LINE__]++;
 250 #else
 251 # define PROFILE_ASAN_MAPPING()
 252 #endif
 253
 254 // If 1, all shadow boundaries are constants.
 255 // Don't set to 1 other than for testing.
 256 #define ASAN_FIXED_MAPPING 0
 257
 258 namespace __asan {
 259
 260 extern uptr AsanMappingProfile[];
 261
 262 #if ASAN_FIXED_MAPPING
 263 // Fixed mapping for 64-bit Linux. Mostly used for performance comparison
 264 // with non-fixed mapping. As of r175253 (Feb 2013) the performance
 265 // difference between fixed and non-fixed mapping is below the noise level.
 266 static uptr kHighMemEnd = 0x7fffffffffffULL;
 267 static uptr kMidMemBeg =    0x3000000000ULL;
 268 static uptr kMidMemEnd =    0x4fffffffffULL;
 269 #else
 270 extern uptr kHighMemEnd, kMidMemBeg, kMidMemEnd;  // Initialized in __asan_init.
 271 #endif
 272
 273 static inline bool AddrIsInLowMem(uptr a) {
 274   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 275   return a < kLowMemEnd;
 276 }
 277
 278 static inline bool AddrIsInLowShadow(uptr a) {
 279   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 280   return a >= kLowShadowBeg && a <= kLowShadowEnd;
 281 }
 282
 283 static inline bool AddrIsInHighMem(uptr a) {
 284   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 285   return a >= kHighMemBeg && a <= kHighMemEnd;
 286 }
 287
 288 static inline bool AddrIsInMidMem(uptr a) {
 289   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 290   return kMidMemBeg && a >= kMidMemBeg && a <= kMidMemEnd;
 291 }
 292
 293 static inline bool AddrIsInShadowGap(uptr a) {
 294   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 295   if (kMidMemBeg) {
 296     if (a <= kShadowGapEnd)
 297       return SHADOW_OFFSET == 0 || a >= kShadowGapBeg;
 298     return (a >= kShadowGap2Beg && a <= kShadowGap2End) ||
 299            (a >= kShadowGap3Beg && a <= kShadowGap3End);
 300   }
 301   // In zero-based shadow mode we treat addresses near zero as addresses
 302   // in shadow gap as well.
 303   if (SHADOW_OFFSET == 0)
 304     return a <= kShadowGapEnd;
 305   return a >= kShadowGapBeg && a <= kShadowGapEnd;
 306 }
 307
 308 static inline bool AddrIsInMem(uptr a) {
 309   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 310   return AddrIsInLowMem(a) || AddrIsInMidMem(a) || AddrIsInHighMem(a) ||
 311       (flags()->protect_shadow_gap == 0 && AddrIsInShadowGap(a));
 312 }
 313
 314 static inline uptr MemToShadow(uptr p) {
 315   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 316   CHECK(AddrIsInMem(p));
 317   return MEM_TO_SHADOW(p);
 318 }
 319
 320 static inline bool AddrIsInHighShadow(uptr a) {
 321   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 322   return a >= kHighShadowBeg && a <= kHighMemEnd;
 323 }
 324
 325 static inline bool AddrIsInMidShadow(uptr a) {
 326   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 327   return kMidMemBeg && a >= kMidShadowBeg && a <= kMidMemEnd;
 328 }
 329
 330 static inline bool AddrIsInShadow(uptr a) {
 331   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 332   return AddrIsInLowShadow(a) || AddrIsInMidShadow(a) || AddrIsInHighShadow(a);
 333 }
 334
 335 static inline bool AddrIsAlignedByGranularity(uptr a) {
 336   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 337   return (a & (SHADOW_GRANULARITY - 1)) == 0;
 338 }
 339
 340 static inline bool AddressIsPoisoned(uptr a) {
 341   PROFILE_ASAN_MAPPING();
 342   const uptr kAccessSize = 1;
 343   u8 *shadow_address = (u8*)MEM_TO_SHADOW(a);
 344   s8 shadow_value = *shadow_address;
 345   if (shadow_value) {
 346     u8 last_accessed_byte = (a & (SHADOW_GRANULARITY - 1))
 347                                  + kAccessSize - 1;
 348     return (last_accessed_byte >= shadow_value);
 349   }
 350   return false;
 351 }
 352
 353 // Must be after all calls to PROFILE_ASAN_MAPPING().
 354 static const uptr kAsanMappingProfileSize = __LINE__;
 355
 356 }  // namespace __asan
 357
 358 #endif  // ASAN_MAPPING_H