Quelle  kprobes.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * arch/arm64/kernel/probes/kprobes.c
 *
 * Kprobes support for ARM64
 *
 * Copyright (C) 2013 Linaro Limited.
 * Author: Sandeepa Prabhu <sandeepa.prabhu@linaro.org>
 */

#define pr_fmt(fmt) "kprobes: " fmt

#include <linux/execmem.h>
#include <linux/extable.h>
#include <linux/kasan.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/sched/debug.h>
#include <linux/set_memory.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/stop_machine.h>
#include <linux/stringify.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/vmalloc.h>

#include <asm/cacheflush.h>
#include <asm/daifflags.h>
#include <asm/debug-monitors.h>
#include <asm/insn.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/text-patching.h>
#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/sections.h>
#include <asm/system_misc.h>
#include <asm/traps.h>

#include "decode-insn.h"

DEFINE_PER_CPU(struct kprobe *, current_kprobe) = NULL;
DEFINE_PER_CPU(struct kprobe_ctlblk, kprobe_ctlblk);

static void __kprobes
post_kprobe_handler(struct kprobe *, struct kprobe_ctlblk *, struct pt_regs *);

void *alloc_insn_page(void)
{
 void *addr;

 addr = execmem_alloc(EXECMEM_KPROBES, PAGE_SIZE);
 if (!addr)
  return NULL;
 if (set_memory_rox((unsigned long)addr, 1)) {
  execmem_free(addr);
  return NULL;
 }
 return addr;
}

static void __kprobes arch_prepare_ss_slot(struct kprobe *p)
{
 kprobe_opcode_t *addr = p->ainsn.xol_insn;

 /*
  * Prepare insn slot, Mark Rutland points out it depends on a coupe of
  * subtleties:
  *
  * - That the I-cache maintenance for these instructions is complete
  *   *before* the kprobe BRK is written (and aarch64_insn_patch_text_nosync()
  *   ensures this, but just omits causing a Context-Synchronization-Event
  *   on all CPUS).
  *
  * - That the kprobe BRK results in an exception (and consequently a
  *   Context-Synchronoization-Event), which ensures that the CPU will
  *   fetch thesingle-step slot instructions *after* this, ensuring that
  *   the new instructions are used
  *
  * It supposes to place ISB after patching to guarantee I-cache maintenance
  * is observed on all CPUS, however, single-step slot is installed in
  * the BRK exception handler, so it is unnecessary to generate
  * Contex-Synchronization-Event via ISB again.
 */
 aarch64_insn_patch_text_nosync(addr, le32_to_cpu(p->opcode));
 aarch64_insn_patch_text_nosync(addr + 1, BRK64_OPCODE_KPROBES_SS);

 /*
  * Needs restoring of return address after stepping xol.
 */
 p->ainsn.xol_restore = (unsigned long) p->addr +
   sizeof(kprobe_opcode_t);
}

static void __kprobes arch_prepare_simulate(struct kprobe *p)
{
 /* This instructions is not executed xol. No need to adjust the PC */
 p->ainsn.xol_restore = 0;
}

static void __kprobes arch_simulate_insn(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();

 if (p->ainsn.api.handler)
  p->ainsn.api.handler(le32_to_cpu(p->opcode), (long)p->addr, regs);

 /* single step simulated, now go for post processing */
 post_kprobe_handler(p, kcb, regs);
}

int __kprobes arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
{
 unsigned long probe_addr = (unsigned long)p->addr;

 if (probe_addr & 0x3)
  return -EINVAL;

 /* copy instruction */
 p->opcode = *p->addr;

 if (search_exception_tables(probe_addr))
  return -EINVAL;

 /* decode instruction */
 switch (arm_kprobe_decode_insn(p->addr, &p->ainsn)) {
 case INSN_REJECTED: /* insn not supported */
  return -EINVAL;

 case INSN_GOOD_NO_SLOT: /* insn need simulation */
  p->ainsn.xol_insn = NULL;
  break;

 case INSN_GOOD: /* instruction uses slot */
  p->ainsn.xol_insn = get_insn_slot();
  if (!p->ainsn.xol_insn)
   return -ENOMEM;
  break;
 }

 /* prepare the instruction */
 if (p->ainsn.xol_insn)
  arch_prepare_ss_slot(p);
 else
  arch_prepare_simulate(p);

 return 0;
}

/* arm kprobe: install breakpoint in text */
void __kprobes arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 void *addr = p->addr;
 u32 insn = BRK64_OPCODE_KPROBES;

 aarch64_insn_patch_text(&addr, &insn, 1);
}

/* disarm kprobe: remove breakpoint from text */
void __kprobes arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 void *addr = p->addr;
 u32 insn = le32_to_cpu(p->opcode);

 aarch64_insn_patch_text(&addr, &insn, 1);
}

void __kprobes arch_remove_kprobe(struct kprobe *p)
{
 if (p->ainsn.xol_insn) {
  free_insn_slot(p->ainsn.xol_insn, 0);
  p->ainsn.xol_insn = NULL;
 }
}

static void __kprobes save_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 kcb->prev_kprobe.kp = kprobe_running();
 kcb->prev_kprobe.status = kcb->kprobe_status;
}

static void __kprobes restore_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 __this_cpu_write(current_kprobe, kcb->prev_kprobe.kp);
 kcb->kprobe_status = kcb->prev_kprobe.status;
}

static void __kprobes set_current_kprobe(struct kprobe *p)
{
 __this_cpu_write(current_kprobe, p);
}

/*
 * Mask all of DAIF while executing the instruction out-of-line, to keep things
 * simple and avoid nesting exceptions. Interrupts do have to be disabled since
 * the kprobe state is per-CPU and doesn't get migrated.
 */
static void __kprobes kprobes_save_local_irqflag(struct kprobe_ctlblk *kcb,
      struct pt_regs *regs)
{
 kcb->saved_irqflag = regs->pstate & DAIF_MASK;
 regs->pstate |= DAIF_MASK;
}

static void __kprobes kprobes_restore_local_irqflag(struct kprobe_ctlblk *kcb,
      struct pt_regs *regs)
{
 regs->pstate &= ~DAIF_MASK;
 regs->pstate |= kcb->saved_irqflag;
}

static void __kprobes setup_singlestep(struct kprobe *p,
           struct pt_regs *regs,
           struct kprobe_ctlblk *kcb, int reenter)
{
 unsigned long slot;

 if (reenter) {
  save_previous_kprobe(kcb);
  set_current_kprobe(p);
  kcb->kprobe_status = KPROBE_REENTER;
 } else {
  kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
 }


 if (p->ainsn.xol_insn) {
  /* prepare for single stepping */
  slot = (unsigned long)p->ainsn.xol_insn;

  kprobes_save_local_irqflag(kcb, regs);
  instruction_pointer_set(regs, slot);
 } else {
  /* insn simulation */
  arch_simulate_insn(p, regs);
 }
}

static int __kprobes reenter_kprobe(struct kprobe *p,
        struct pt_regs *regs,
        struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 switch (kcb->kprobe_status) {
 case KPROBE_HIT_SSDONE:
 case KPROBE_HIT_ACTIVE:
  kprobes_inc_nmissed_count(p);
  setup_singlestep(p, regs, kcb, 1);
  break;
 case KPROBE_HIT_SS:
 case KPROBE_REENTER:
  pr_warn("Failed to recover from reentered kprobes.\n");
  dump_kprobe(p);
  BUG();
  break;
 default:
  WARN_ON(1);
  return 0;
 }

 return 1;
}

static void __kprobes
post_kprobe_handler(struct kprobe *cur, struct kprobe_ctlblk *kcb, struct pt_regs *regs)
{
 /* return addr restore if non-branching insn */
 if (cur->ainsn.xol_restore != 0)
  instruction_pointer_set(regs, cur->ainsn.xol_restore);

 /* restore back original saved kprobe variables and continue */
 if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
  restore_previous_kprobe(kcb);
  return;
 }
 /* call post handler */
 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
 if (cur->post_handler)
  cur->post_handler(cur, regs, 0);

 reset_current_kprobe();
}

int __kprobes kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
{
 struct kprobe *cur = kprobe_running();
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();

 switch (kcb->kprobe_status) {
 case KPROBE_HIT_SS:
 case KPROBE_REENTER:
  /*
   * We are here because the instruction being single
   * stepped caused a page fault. We reset the current
   * kprobe and the ip points back to the probe address
   * and allow the page fault handler to continue as a
   * normal page fault.
 */
  instruction_pointer_set(regs, (unsigned long) cur->addr);
  BUG_ON(!instruction_pointer(regs));

  if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
   restore_previous_kprobe(kcb);
  } else {
   kprobes_restore_local_irqflag(kcb, regs);
   reset_current_kprobe();
  }

  break;
 }
 return 0;
}

int __kprobes
kprobe_brk_handler(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
{
 struct kprobe *p, *cur_kprobe;
 struct kprobe_ctlblk *kcb;
 unsigned long addr = instruction_pointer(regs);

 kcb = get_kprobe_ctlblk();
 cur_kprobe = kprobe_running();

 p = get_kprobe((kprobe_opcode_t *) addr);
 if (WARN_ON_ONCE(!p)) {
  /*
   * Something went wrong. This BRK used an immediate reserved
   * for kprobes, but we couldn't find any corresponding probe.
 */
  return DBG_HOOK_ERROR;
 }

 if (cur_kprobe) {
  /* Hit a kprobe inside another kprobe */
  if (!reenter_kprobe(p, regs, kcb))
   return DBG_HOOK_ERROR;
 } else {
  /* Probe hit */
  set_current_kprobe(p);
  kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;

  /*
   * If we have no pre-handler or it returned 0, we
   * continue with normal processing.  If we have a
   * pre-handler and it returned non-zero, it will
   * modify the execution path and not need to single-step
   * Let's just reset current kprobe and exit.
 */
  if (!p->pre_handler || !p->pre_handler(p, regs))
   setup_singlestep(p, regs, kcb, 0);
  else
   reset_current_kprobe();
 }

 return DBG_HOOK_HANDLED;
}

int __kprobes
kprobe_ss_brk_handler(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 unsigned long addr = instruction_pointer(regs);
 struct kprobe *cur = kprobe_running();

 if (cur && (kcb->kprobe_status & (KPROBE_HIT_SS | KPROBE_REENTER)) &&
     ((unsigned long)&cur->ainsn.xol_insn[1] == addr)) {
  kprobes_restore_local_irqflag(kcb, regs);
  post_kprobe_handler(cur, kcb, regs);

  return DBG_HOOK_HANDLED;
 }

 /* not ours, kprobes should ignore it */
 return DBG_HOOK_ERROR;
}

int __kprobes
kretprobe_brk_handler(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
{
 if (regs->pc != (unsigned long)__kretprobe_trampoline)
  return DBG_HOOK_ERROR;

 regs->pc = kretprobe_trampoline_handler(regs, (void *)regs->regs[29]);
 return DBG_HOOK_HANDLED;
}

/*
 * Provide a blacklist of symbols identifying ranges which cannot be kprobed.
 * This blacklist is exposed to userspace via debugfs (kprobes/blacklist).
 */
int __init arch_populate_kprobe_blacklist(void)
{
 int ret;

 ret = kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__entry_text_start,
     (unsigned long)__entry_text_end);
 if (ret)
  return ret;
 ret = kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__irqentry_text_start,
     (unsigned long)__irqentry_text_end);
 if (ret)
  return ret;
 ret = kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__hyp_text_start,
     (unsigned long)__hyp_text_end);
 if (ret || is_kernel_in_hyp_mode())
  return ret;
 ret = kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__hyp_idmap_text_start,
     (unsigned long)__hyp_idmap_text_end);
 return ret;
}

void __kprobes arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri,
          struct pt_regs *regs)
{
 ri->ret_addr = (kprobe_opcode_t *)regs->regs[30];
 ri->fp = (void *)regs->regs[29];

 /* replace return addr (x30) with trampoline */
 regs->regs[30] = (long)&__kretprobe_trampoline;
}

int __kprobes arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
{
 return 0;
}

int __init arch_init_kprobes(void)
{
 return 0;
}