Bug report: ntfs_read_block may crash system

From: xu xin
Date: Thu Jun 23 2022 - 00:50:35 EST

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>From Zeal Robot <zealci@xxxxxxxxxx>

Hi! Zeal Robot found a potential risky bug about NTFS under the help of syzkaller.
This will cause OS crash when CONFIG_NTFS_FS is set and panic_on_oops is on.

We have a reproducer below and Debug log.

=============================================================================
Debugging log:
=============================================================================
[ 101.384038] kernel BUG at fs/ntfs/aops.c:186!
[ 101.386267] invalid opcode: 0000 [#1] PREEMPT SMP KASAN
[ 101.387099] PKRU: 55555554
[ 101.387099] Call Trace:
[ 101.387099] <TASK>
[ 101.387099] ? ntfs_end_buffer_async_read+0xb20/0xb20
[ 101.387099] ? filemap_add_folio+0x115/0x180
[ 101.387099] ? add_to_page_cache_locked+0x90/0x90
[ 101.387099] do_read_cache_folio+0x4d4/0x950
[ 101.387099] ? generic_file_read_iter+0x4f0/0x4f0
[ 101.387099] ? _extract_crng.constprop.0+0xc1/0xf0
[ 101.387099] ? ntfs_attr_find+0x649/0xa90
[ 101.387099] ? __kasan_check_write+0x15/0x20
[ 101.387099] read_cache_page+0x6c/0x150
[ 101.387099] map_mft_record+0x1a5/0x960
[ 101.387099] ntfs_read_locked_inode+0x1a7/0x58b0
[ 101.387099] ? ntfs_mapping_pairs_decompress+0x79e/0x1030
[ 101.387099] ? ntfs_attr_reinit_search_ctx+0x14e/0x430
[ 101.387099] ntfs_read_inode_mount+0xb72/0x2170
[ 101.387099] ntfs_fill_super+0x10f2/0x4420
[ 101.387099] ? snprintf+0xa9/0xd0
[ 101.387099] mount_bdev+0x305/0x3d0
[ 101.387099] ? ntfs_remount+0xc0/0xc0
[ 101.387099] ntfs_mount+0x3b/0x50
[ 101.387099] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xae
===============================================================================

The C reproducer of this bug is as follows:
===============================================================================

#define _GNU_SOURCE

#include <endian.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mount.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#include <linux/loop.h>

#ifndef __NR_memfd_create
#define __NR_memfd_create 319
#endif

static unsigned long long procid;

struct fs_image_segment {
void* data;
uintptr_t size;
uintptr_t offset;
};

#define IMAGE_MAX_SEGMENTS 4096
#define IMAGE_MAX_SIZE (129 << 20)

static unsigned long fs_image_segment_check(unsigned long size,
unsigned long nsegs,
struct fs_image_segment* segs)
{
if (nsegs > IMAGE_MAX_SEGMENTS)
nsegs = IMAGE_MAX_SEGMENTS;
for (size_t i = 0; i < nsegs; i++) {
if (segs[i].size > IMAGE_MAX_SIZE)
segs[i].size = IMAGE_MAX_SIZE;
segs[i].offset %= IMAGE_MAX_SIZE;
if (segs[i].offset > IMAGE_MAX_SIZE - segs[i].size)
segs[i].offset = IMAGE_MAX_SIZE - segs[i].size;
if (size < segs[i].offset + segs[i].offset)
size = segs[i].offset + segs[i].offset;
}
if (size > IMAGE_MAX_SIZE)
size = IMAGE_MAX_SIZE;
return size;
}
static int setup_loop_device(long unsigned size, long unsigned nsegs,
struct fs_image_segment* segs,
const char* loopname, int* memfd_p, int* loopfd_p)
{
int err = 0, loopfd = -1;
size = fs_image_segment_check(size, nsegs, segs);
int memfd = syscall(__NR_memfd_create, "syzkaller", 0);
if (memfd == -1) {
err = errno;
goto error;
}
if (ftruncate(memfd, size)) {
err = errno;
goto error_close_memfd;
}
for (size_t i = 0; i < nsegs; i++) {
if (pwrite(memfd, segs[i].data, segs[i].size, segs[i].offset) < 0) {
}
}
loopfd = open(loopname, O_RDWR);
if (loopfd == -1) {
err = errno;
goto error_close_memfd;
}
if (ioctl(loopfd, LOOP_SET_FD, memfd)) {
if (errno != EBUSY) {
err = errno;
goto error_close_loop;
}
ioctl(loopfd, LOOP_CLR_FD, 0);
usleep(1000);
if (ioctl(loopfd, LOOP_SET_FD, memfd)) {
err = errno;
goto error_close_loop;
}
}
*memfd_p = memfd;
*loopfd_p = loopfd;
return 0;

error_close_loop:
close(loopfd);
error_close_memfd:
close(memfd);
error:
errno = err;
return -1;
}

static long syz_mount_image(volatile long fsarg, volatile long dir,
volatile unsigned long size,
volatile unsigned long nsegs,
volatile long segments, volatile long flags,
volatile long optsarg)
{
struct fs_image_segment* segs = (struct fs_image_segment*)segments;
int res = -1, err = 0, loopfd = -1, memfd = -1, need_loop_device = !!segs;
char* mount_opts = (char*)optsarg;
char* target = (char*)dir;
char* fs = (char*)fsarg;
char* source = NULL;
char loopname[64];
if (need_loop_device) {
memset(loopname, 0, sizeof(loopname));
snprintf(loopname, sizeof(loopname), "/dev/loop%llu", procid);
if (setup_loop_device(size, nsegs, segs, loopname, &memfd, &loopfd) == -1) {
printf("setup_loop_device failed\n");
return -1;
}
source = loopname;
}
mkdir(target, 0777);
char opts[256];
memset(opts, 0, sizeof(opts));
if (strlen(mount_opts) > (sizeof(opts) - 32)) {
}
strncpy(opts, mount_opts, sizeof(opts) - 32);
if (strcmp(fs, "iso9660") == 0) {
flags |= MS_RDONLY;
} else if (strncmp(fs, "ext", 3) == 0) {
if (strstr(opts, "errors=panic") || strstr(opts, "errors=remount-ro") == 0)
strcat(opts, ",errors=continue");
} else if (strcmp(fs, "xfs") == 0) {
strcat(opts, ",nouuid");
}

printf("Start to mount...\n");
res = mount(source, target, fs, flags, opts);
if (res == -1) {
printf("mount failed: %s\n", strerror(errno));
err = errno;
goto error_clear_loop;
}
res = open(target, O_RDONLY | O_DIRECTORY);
if (res == -1) {
err = errno;
}

error_clear_loop:
if (need_loop_device) {
ioctl(loopfd, LOOP_CLR_FD, 0);
close(loopfd);
close(memfd);
}
errno = err;
return res;
}

int main(void)
{
syscall(__NR_mmap, 0x1ffff000ul, 0x1000ul, 0ul, 0x32ul, -1, 0ul);
syscall(__NR_mmap, 0x20000000ul, 0x1000000ul, 7ul, 0x32ul, -1, 0ul);
syscall(__NR_mmap, 0x21000000ul, 0x1000ul, 0ul, 0x32ul, -1, 0ul);

memcpy((void*)0x20000000, "ntfs\000", 5);
memcpy((void*)0x20000100, "./file0\000", 8);
*(uint64_t*)0x20000200 = 0x20010000;
memcpy(
(void*)0x20010000,
"\xeb\x52\x90\x4e\x54\x46\x53\x20\x20\x20\x20\x00\x02\x08\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\xf8\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x80\x00\x80\x00\xff\x0f\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf6\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00"
"\x3d\xaa\xf5\x5a\xf9\x83\x09\x09\x00\x00\x00\x00\x0e\x1f\xbe\x71\x7c\xac"
"\x22\xc0\x74\x0b\x56\xb4\x0e\xbb\x07\x00\xcd\x10\x5e\xeb\xf0\x32\xe4\xcd"
"\x16\xcd\x19\xeb\xfe\x54\x68\x69\x73\x20\x69\x73\x20\x6e\x6f\x74\x20\x61"
"\x20\x62\x6f\x6f\x74\x61\x62\x6c\x65\x20\x64\x69\x73\x6b\x2e\x20\x50\x6c"
"\x65\x61\x73\x65\x20\x69\x6e\x73\x65\x72\x74\x20\x61\x20\x62\x6f\x6f\x74"
"\x61\x62\x6c\x65\x20\x66\x6c\x6f\x70\x70\x79\x20\x61\x6e\x64\x0d\x0a\x70"
"\x72\x65\x73\x73\x20\x61\x6e\x79\x20\x6b\x65\x79\x20\x74\x6f\x20\x74\x72"
"\x79\x20\x61\x67\x61\x69\x6e\x20\x2e\x2e\x2e\x20\x0d\x0a\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
224);
*(uint64_t*)0x20000208 = 0xe0;
*(uint64_t*)0x20000210 = 0;
*(uint64_t*)0x20000218 = 0x20010100;
memcpy((void*)0x20010100,
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x55\xaa",
32);
*(uint64_t*)0x20000220 = 0x20;
*(uint64_t*)0x20000228 = 0x1e0;
*(uint64_t*)0x20000230 = 0x20010200;
memcpy((void*)0x20010200,
"\xff\xff\x00\x07\x00\x00\x00\x00\x3f\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00",
32);
*(uint64_t*)0x20000238 = 0x20;
*(uint64_t*)0x20000240 = 0x2000;
*(uint64_t*)0x20000248 = 0x20010300;
memcpy(
(void*)0x20010300,
"\x46\x49\x4c\x45\x30\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00"
"\x01\x00\x38\x00\x01\x00\x98\x01\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x08\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x10\x00\x00\x00\x60\x00\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x48\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x06\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x30\x00\x00\x00\x68\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x18\x00\x00\x00\x02\x00\x4a\x00\x00\x00\x18\x00\x01\x00\x05\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x05\x00\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d"
"\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01"
"\x00\x70\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x6c\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x06\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x03\x24\x00\x4d\x00\x46\x00\x54\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x80\x00\x00\x00\x48\x00\x00\x00\x01\x00\x40\x00\x00\x00"
"\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x12\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x40\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x30\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x18"
"\x01\x00\x00\x00\x00\x00",
312);
*(uint64_t*)0x20000250 = 0x138;
*(uint64_t*)0x20000258 = 0x4000;
*(uint64_t*)0x20000260 = 0x20010500;
memcpy((void*)0x20010500,
"\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000"
"\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\b",
31);
*(uint64_t*)0x20000268 = 0x1f;
*(uint64_t*)0x20000270 = 0x41e0;
*(uint64_t*)0x20000278 = 0x20010600;
memcpy((void*)0x20010600,
"\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000"
"\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\b",
31);
*(uint64_t*)0x20000280 = 0x1f;
*(uint64_t*)0x20000288 = 0x43e0;
*(uint64_t*)0x20000290 = 0x20010c00;
memcpy(
(void*)0x20010c00,
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x46\x49\x4c\x45"
"\x30\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x01\x00\x38\x00"
"\x01\x00\xe0\x01\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x06\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x10\x00"
"\x00\x00\x48\x00\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x00\x00\x30\x00\x00\x00"
"\x18\x00\x00\x00\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d"
"\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01"
"\x06\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x30\x00"
"\x00\x00\x68\x00\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x01\x00\x50\x00\x00\x00"
"\x18\x00\x01\x00\x05\x00\x00\x00\x00\x00\x05\x00\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d"
"\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01"
"\x00\x6f\x95\xff\xc7\x8d\xd6\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x06\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x07\x03\x24\x00"
"\x56\x00\x6f\x00\x6c\x00\x75\x00\x6d\x00\x65\x00\x50\x00\x00\x00\x80\x00"
"\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x02\x00\x64\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00"
"\x01\x00\x04\x80\x48\x00\x00\x00\x54\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x14\x00"
"\x00\x00\x02\x00\x34\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x14\x00\x9f\x01\x12\x00"
"\x01\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x05\x12\x00\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x9f\x01"
"\x12\x00\x01\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x05\x20\x00\x00\x00\x20\x02\x00\x00"
"\x01\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x05\x12\x00\x00\x00\x01\x02\x00\x00\x00\x00"
"\x00\x05\x20\x00\x00\x00\x20\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x60\x00\x00\x00"
"\x30\x00\x00\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x04\x00\x12\x00\x00\x00\x18\x00"
"\x00\x00\x73\x00\x79\x00\x7a\x00\x6b\x00\x61\x00\x6c\x00\x6c\x00\x65\x00"
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Next message: Kirill A. Shutemov: "Re: [PATCH 02/16] mm/huge_memory: access vm_page_prot with READ_ONCE in remove_migration_pmd"
Previous message: George Cherian: "[PATCH] genirq: Increase the number of interrupters"
In reply to: Namjae Jeon: "Re: [PATCH v2] fs/ntfs: fix BUG_ON of ntfs_read_block()"
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