Quelle  kprobes.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
/*
 *  Kernel Probes (KProbes)
 *
 * Copyright IBM Corp. 2002, 2006
 *
 * s390 port, used ppc64 as template. Mike Grundy <grundym@us.ibm.com>
 */

#define pr_fmt(fmt) "kprobes: " fmt

#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/ptrace.h>
#include <linux/preempt.h>
#include <linux/stop_machine.h>
#include <linux/cpufeature.h>
#include <linux/kdebug.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/extable.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/hardirq.h>
#include <linux/ftrace.h>
#include <linux/execmem.h>
#include <asm/text-patching.h>
#include <asm/set_memory.h>
#include <asm/sections.h>
#include <asm/dis.h>
#include "entry.h"

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

struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[] = { };

void *alloc_insn_page(void)
{
 void *page;

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

static void copy_instruction(struct kprobe *p)
{
 kprobe_opcode_t insn[MAX_INSN_SIZE];
 s64 disp, new_disp;
 u64 addr, new_addr;
 unsigned int len;

 len = insn_length(*p->addr >> 8);
 memcpy(&insn, p->addr, len);
 p->opcode = insn[0];
 if (probe_is_insn_relative_long(&insn[0])) {
  /*
 * For pc-relative instructions in RIL-b or RIL-c format patch
 * the RI2 displacement field. The insn slot for the to be
 * patched instruction is within the same 4GB area like the
 * original instruction. Therefore the new displacement will
 * always fit.
 */
  disp = *(s32 *)&insn[1];
  addr = (u64)(unsigned long)p->addr;
  new_addr = (u64)(unsigned long)p->ainsn.insn;
  new_disp = ((addr + (disp * 2)) - new_addr) / 2;
  *(s32 *)&insn[1] = new_disp;
 }
 s390_kernel_write(p->ainsn.insn, &insn, len);
}
NOKPROBE_SYMBOL(copy_instruction);

/* Check if paddr is at an instruction boundary */
static bool can_probe(unsigned long paddr)
{
 unsigned long addr, offset = 0;
 kprobe_opcode_t insn;
 struct kprobe *kp;

 if (paddr & 0x01)
  return false;

 if (!kallsyms_lookup_size_offset(paddr, NULL, &offset))
  return false;

 /* Decode instructions */
 addr = paddr - offset;
 while (addr < paddr) {
  if (copy_from_kernel_nofault(&insn, (void *)addr, sizeof(insn)))
   return false;

  if (insn >> 8 == 0) {
   if (insn != BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
    /*
 * Note that QEMU inserts opcode 0x0000 to implement
 * software breakpoints for guests. Since the size of
 * the original instruction is unknown, stop following
 * instructions and prevent setting a kprobe.
 */
    return false;
   }
   /*
 * Check if the instruction has been modified by another
 * kprobe, in which case the original instruction is
 * decoded.
 */
   kp = get_kprobe((void *)addr);
   if (!kp) {
    /* not a kprobe */
    return false;
   }
   insn = kp->opcode;
  }
  addr += insn_length(insn >> 8);
 }
 return addr == paddr;
}

int arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
{
 if (!can_probe((unsigned long)p->addr))
  return -EINVAL;
 /* Make sure the probe isn't going on a difficult instruction */
 if (probe_is_prohibited_opcode(p->addr))
  return -EINVAL;
 p->ainsn.insn = get_insn_slot();
 if (!p->ainsn.insn)
  return -ENOMEM;
 copy_instruction(p);
 return 0;
}
NOKPROBE_SYMBOL(arch_prepare_kprobe);

struct swap_insn_args {
 struct kprobe *p;
 unsigned int arm_kprobe : 1;
};

static int swap_instruction(void *data)
{
 struct swap_insn_args *args = data;
 struct kprobe *p = args->p;
 u16 opc;

 opc = args->arm_kprobe ? BREAKPOINT_INSTRUCTION : p->opcode;
 s390_kernel_write(p->addr, &opc, sizeof(opc));
 return 0;
}
NOKPROBE_SYMBOL(swap_instruction);

void arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 struct swap_insn_args args = {.p = p, .arm_kprobe = 1};

 if (cpu_has_seq_insn()) {
  swap_instruction(&args);
  text_poke_sync();
 } else {
  stop_machine_cpuslocked(swap_instruction, &args, NULL);
 }
}
NOKPROBE_SYMBOL(arch_arm_kprobe);

void arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 struct swap_insn_args args = {.p = p, .arm_kprobe = 0};

 if (cpu_has_seq_insn()) {
  swap_instruction(&args);
  text_poke_sync();
 } else {
  stop_machine_cpuslocked(swap_instruction, &args, NULL);
 }
}
NOKPROBE_SYMBOL(arch_disarm_kprobe);

void arch_remove_kprobe(struct kprobe *p)
{
 if (!p->ainsn.insn)
  return;
 free_insn_slot(p->ainsn.insn, 0);
 p->ainsn.insn = NULL;
}
NOKPROBE_SYMBOL(arch_remove_kprobe);

static void enable_singlestep(struct kprobe_ctlblk *kcb,
         struct pt_regs *regs,
         unsigned long ip)
{
 union {
  struct ctlreg regs[3];
  struct {
   struct ctlreg control;
   struct ctlreg start;
   struct ctlreg end;
  };
 } per_kprobe;

 /* Set up the PER control registers %cr9-%cr11 */
 per_kprobe.control.val = PER_EVENT_IFETCH;
 per_kprobe.start.val = ip;
 per_kprobe.end.val = ip;

 /* Save control regs and psw mask */
 __local_ctl_store(9, 11, kcb->kprobe_saved_ctl);
 kcb->kprobe_saved_imask = regs->psw.mask &
  (PSW_MASK_PER | PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);

 /* Set PER control regs, turns on single step for the given address */
 __local_ctl_load(9, 11, per_kprobe.regs);
 regs->psw.mask |= PSW_MASK_PER;
 regs->psw.mask &= ~(PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT);
 regs->psw.addr = ip;
}
NOKPROBE_SYMBOL(enable_singlestep);

static void disable_singlestep(struct kprobe_ctlblk *kcb,
          struct pt_regs *regs,
          unsigned long ip)
{
 /* Restore control regs and psw mask, set new psw address */
 __local_ctl_load(9, 11, kcb->kprobe_saved_ctl);
 regs->psw.mask &= ~PSW_MASK_PER;
 regs->psw.mask |= kcb->kprobe_saved_imask;
 regs->psw.addr = ip;
}
NOKPROBE_SYMBOL(disable_singlestep);

/*
 * Activate a kprobe by storing its pointer to current_kprobe. The
 * previous kprobe is stored in kcb->prev_kprobe. A stack of up to
 * two kprobes can be active, see KPROBE_REENTER.
 */
static void push_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb, struct kprobe *p)
{
 kcb->prev_kprobe.kp = __this_cpu_read(current_kprobe);
 kcb->prev_kprobe.status = kcb->kprobe_status;
 __this_cpu_write(current_kprobe, p);
}
NOKPROBE_SYMBOL(push_kprobe);

/*
 * Deactivate a kprobe by backing up to the previous state. If the
 * current state is KPROBE_REENTER prev_kprobe.kp will be non-NULL,
 * for any other state prev_kprobe.kp will be NULL.
 */
static void pop_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 __this_cpu_write(current_kprobe, kcb->prev_kprobe.kp);
 kcb->kprobe_status = kcb->prev_kprobe.status;
 kcb->prev_kprobe.kp = NULL;
}
NOKPROBE_SYMBOL(pop_kprobe);

static void kprobe_reenter_check(struct kprobe_ctlblk *kcb, struct kprobe *p)
{
 switch (kcb->kprobe_status) {
 case KPROBE_HIT_SSDONE:
 case KPROBE_HIT_ACTIVE:
  kprobes_inc_nmissed_count(p);
  break;
 case KPROBE_HIT_SS:
 case KPROBE_REENTER:
 default:
  /*
 * A kprobe on the code path to single step an instruction
 * is a BUG. The code path resides in the .kprobes.text
 * section and is executed with interrupts disabled.
 */
  pr_err("Failed to recover from reentered kprobes.\n");
  dump_kprobe(p);
  BUG();
 }
}
NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_reenter_check);

static int kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb;
 struct kprobe *p;

 /*
 * We want to disable preemption for the entire duration of kprobe
 * processing. That includes the calls to the pre/post handlers
 * and single stepping the kprobe instruction.
 */
 preempt_disable();
 kcb = get_kprobe_ctlblk();
 p = get_kprobe((void *)(regs->psw.addr - 2));

 if (p) {
  if (kprobe_running()) {
   /*
 * We have hit a kprobe while another is still
 * active. This can happen in the pre and post
 * handler. Single step the instruction of the
 * new probe but do not call any handler function
 * of this secondary kprobe.
 * push_kprobe and pop_kprobe saves and restores
 * the currently active kprobe.
 */
   kprobe_reenter_check(kcb, p);
   push_kprobe(kcb, p);
   kcb->kprobe_status = KPROBE_REENTER;
  } else {
   /*
 * If we have no pre-handler or it returned 0, we
 * continue with single stepping. If we have a
 * pre-handler and it returned non-zero, it prepped
 * for changing execution path, so get out doing
 * nothing more here.
 */
   push_kprobe(kcb, p);
   kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;
   if (p->pre_handler && p->pre_handler(p, regs)) {
    pop_kprobe(kcb);
    preempt_enable_no_resched();
    return 1;
   }
   kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
  }
  enable_singlestep(kcb, regs, (unsigned long) p->ainsn.insn);
  return 1;
 } /* else:
   * No kprobe at this address and no active kprobe. The trap has
   * not been caused by a kprobe breakpoint. The race of breakpoint
   * vs. kprobe remove does not exist because on s390 as we use
   * stop_machine to arm/disarm the breakpoints.
   */
 preempt_enable_no_resched();
 return 0;
}
NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_handler);

/*
 * Called after single-stepping.  p->addr is the address of the
 * instruction whose first byte has been replaced by the "breakpoint"
 * instruction.  To avoid the SMP problems that can occur when we
 * temporarily put back the original opcode to single-step, we
 * single-stepped a copy of the instruction.  The address of this
 * copy is p->ainsn.insn.
 */
static void resume_execution(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 unsigned long ip = regs->psw.addr;
 int fixup = probe_get_fixup_type(p->ainsn.insn);

 if (fixup & FIXUP_PSW_NORMAL)
  ip += (unsigned long) p->addr - (unsigned long) p->ainsn.insn;

 if (fixup & FIXUP_BRANCH_NOT_TAKEN) {
  int ilen = insn_length(p->ainsn.insn[0] >> 8);
  if (ip - (unsigned long) p->ainsn.insn == ilen)
   ip = (unsigned long) p->addr + ilen;
 }

 if (fixup & FIXUP_RETURN_REGISTER) {
  int reg = (p->ainsn.insn[0] & 0xf0) >> 4;
  regs->gprs[reg] += (unsigned long) p->addr -
       (unsigned long) p->ainsn.insn;
 }

 disable_singlestep(kcb, regs, ip);
}
NOKPROBE_SYMBOL(resume_execution);

static int post_kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 struct kprobe *p = kprobe_running();

 if (!p)
  return 0;

 resume_execution(p, regs);
 if (kcb->kprobe_status != KPROBE_REENTER && p->post_handler) {
  kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
  p->post_handler(p, regs, 0);
 }
 pop_kprobe(kcb);
 preempt_enable_no_resched();

 /*
 * if somebody else is singlestepping across a probe point, psw mask
 * will have PER set, in which case, continue the remaining processing
 * of do_single_step, as if this is not a probe hit.
 */
 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PER)
  return 0;

 return 1;
}
NOKPROBE_SYMBOL(post_kprobe_handler);

static int kprobe_trap_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
{
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 struct kprobe *p = kprobe_running();

 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 nip points back to the probe address
 * and allow the page fault handler to continue as a
 * normal page fault.
 */
  disable_singlestep(kcb, regs, (unsigned long) p->addr);
  pop_kprobe(kcb);
  preempt_enable_no_resched();
  break;
 case KPROBE_HIT_ACTIVE:
 case KPROBE_HIT_SSDONE:
  /*
 * In case the user-specified fault handler returned
 * zero, try to fix up.
 */
  if (fixup_exception(regs))
   return 1;
  /*
 * fixup_exception() could not handle it,
 * Let do_page_fault() fix it.
 */
  break;
 default:
  break;
 }
 return 0;
}
NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_trap_handler);

int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
{
 int ret;

 if (regs->psw.mask & (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT))
  local_irq_disable();
 ret = kprobe_trap_handler(regs, trapnr);
 if (regs->psw.mask & (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT))
  local_irq_restore(regs->psw.mask & ~PSW_MASK_PER);
 return ret;
}
NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_fault_handler);

/*
 * Wrapper routine to for handling exceptions.
 */
int kprobe_exceptions_notify(struct notifier_block *self,
        unsigned long val, void *data)
{
 struct die_args *args = (struct die_args *) data;
 struct pt_regs *regs = args->regs;
 int ret = NOTIFY_DONE;

 if (regs->psw.mask & (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT))
  local_irq_disable();

 switch (val) {
 case DIE_BPT:
  if (kprobe_handler(regs))
   ret = NOTIFY_STOP;
  break;
 case DIE_SSTEP:
  if (post_kprobe_handler(regs))
   ret = NOTIFY_STOP;
  break;
 case DIE_TRAP:
  if (!preemptible() && kprobe_running() &&
      kprobe_trap_handler(regs, args->trapnr))
   ret = NOTIFY_STOP;
  break;
 default:
  break;
 }

 if (regs->psw.mask & (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT))
  local_irq_restore(regs->psw.mask & ~PSW_MASK_PER);

 return ret;
}
NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_exceptions_notify);

int __init arch_init_kprobes(void)
{
 return 0;
}

int __init arch_populate_kprobe_blacklist(void)
{
 return kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__irqentry_text_start,
      (unsigned long)__irqentry_text_end);
}

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