Quelle  kprobes.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* arch/sparc64/kernel/kprobes.c
 *
 * Copyright (C) 2004 David S. Miller <davem@davemloft.net>
 */

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/extable.h>
#include <linux/kdebug.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/context_tracking.h>
#include <asm/signal.h>
#include <asm/cacheflush.h>
#include <linux/uaccess.h>

/* We do not have hardware single-stepping on sparc64.
 * So we implement software single-stepping with breakpoint
 * traps.  The top-level scheme is similar to that used
 * in the x86 kprobes implementation.
 *
 * In the kprobe->ainsn.insn[] array we store the original
 * instruction at index zero and a break instruction at
 * index one.
 *
 * When we hit a kprobe we:
 * - Run the pre-handler
 * - Remember "regs->tnpc" and interrupt level stored in
 *   "regs->tstate" so we can restore them later
 * - Disable PIL interrupts
 * - Set regs->tpc to point to kprobe->ainsn.insn[0]
 * - Set regs->tnpc to point to kprobe->ainsn.insn[1]
 * - Mark that we are actively in a kprobe
 *
 * At this point we wait for the second breakpoint at
 * kprobe->ainsn.insn[1] to hit.  When it does we:
 * - Run the post-handler
 * - Set regs->tpc to "remembered" regs->tnpc stored above,
 *   restore the PIL interrupt level in "regs->tstate" as well
 * - Make any adjustments necessary to regs->tnpc in order
 *   to handle relative branches correctly.  See below.
 * - Mark that we are no longer actively in a kprobe.
 */

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

struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[] = {{NULL, NULL}};

int __kprobes arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
{
 if ((unsigned long) p->addr & 0x3UL)
  return -EILSEQ;

 p->ainsn.insn[0] = *p->addr;
 flushi(&p->ainsn.insn[0]);

 p->ainsn.insn[1] = BREAKPOINT_INSTRUCTION_2;
 flushi(&p->ainsn.insn[1]);

 p->opcode = *p->addr;
 return 0;
}

void __kprobes arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 *p->addr = BREAKPOINT_INSTRUCTION;
 flushi(p->addr);
}

void __kprobes arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
{
 *p->addr = p->opcode;
 flushi(p->addr);
}

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

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;
 kcb->kprobe_orig_tnpc = kcb->prev_kprobe.orig_tnpc;
 kcb->kprobe_orig_tstate_pil = kcb->prev_kprobe.orig_tstate_pil;
}

static void __kprobes set_current_kprobe(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
    struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 __this_cpu_write(current_kprobe, p);
 kcb->kprobe_orig_tnpc = regs->tnpc;
 kcb->kprobe_orig_tstate_pil = (regs->tstate & TSTATE_PIL);
}

static void __kprobes prepare_singlestep(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
   struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 regs->tstate |= TSTATE_PIL;

 /*single step inline, if it a breakpoint instruction*/
 if (p->opcode == BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
  regs->tpc = (unsigned long) p->addr;
  regs->tnpc = kcb->kprobe_orig_tnpc;
 } else {
  regs->tpc = (unsigned long) &p->ainsn.insn[0];
  regs->tnpc = (unsigned long) &p->ainsn.insn[1];
 }
}

static int __kprobes kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
{
 struct kprobe *p;
 void *addr = (void *) regs->tpc;
 int ret = 0;
 struct kprobe_ctlblk *kcb;

 /*
  * We don't want to be preempted for the entire
  * duration of kprobe processing
 */
 preempt_disable();
 kcb = get_kprobe_ctlblk();

 if (kprobe_running()) {
  p = get_kprobe(addr);
  if (p) {
   if (kcb->kprobe_status == KPROBE_HIT_SS) {
    regs->tstate = ((regs->tstate & ~TSTATE_PIL) |
     kcb->kprobe_orig_tstate_pil);
    goto no_kprobe;
   }
   /* We have reentered the kprobe_handler(), since
    * another probe was hit while within the handler.
    * We here save the original kprobes variables and
    * just single step on the instruction of the new probe
    * without calling any user handlers.
 */
   save_previous_kprobe(kcb);
   set_current_kprobe(p, regs, kcb);
   kprobes_inc_nmissed_count(p);
   kcb->kprobe_status = KPROBE_REENTER;
   prepare_singlestep(p, regs, kcb);
   return 1;
  } else if (*(u32 *)addr != BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
   /* The breakpoint instruction was removed by
    * another cpu right after we hit, no further
    * handling of this interrupt is appropriate
 */
   ret = 1;
  }
  goto no_kprobe;
 }

 p = get_kprobe(addr);
 if (!p) {
  if (*(u32 *)addr != BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
   /*
    * The breakpoint instruction was removed right
    * after we hit it.  Another cpu has removed
    * either a probepoint or a debugger breakpoint
    * at this address.  In either case, no further
    * handling of this interrupt is appropriate.
 */
   ret = 1;
  }
  /* Not one of ours: let kernel handle it */
  goto no_kprobe;
 }

 set_current_kprobe(p, regs, kcb);
 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;
 if (p->pre_handler && p->pre_handler(p, regs)) {
  reset_current_kprobe();
  preempt_enable_no_resched();
  return 1;
 }

 prepare_singlestep(p, regs, kcb);
 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
 return 1;

no_kprobe:
 preempt_enable_no_resched();
 return ret;
}

/* If INSN is a relative control transfer instruction,
 * return the corrected branch destination value.
 *
 * regs->tpc and regs->tnpc still hold the values of the
 * program counters at the time of trap due to the execution
 * of the BREAKPOINT_INSTRUCTION_2 at p->ainsn.insn[1]
 * 
 */
static unsigned long __kprobes relbranch_fixup(u32 insn, struct kprobe *p,
            struct pt_regs *regs)
{
 unsigned long real_pc = (unsigned long) p->addr;

 /* Branch not taken, no mods necessary.  */
 if (regs->tnpc == regs->tpc + 0x4UL)
  return real_pc + 0x8UL;

 /* The three cases are call, branch w/prediction,
  * and traditional branch.
 */
 if ((insn & 0xc0000000) == 0x40000000 ||
     (insn & 0xc1c00000) == 0x00400000 ||
     (insn & 0xc1c00000) == 0x00800000) {
  unsigned long ainsn_addr;

  ainsn_addr = (unsigned long) &p->ainsn.insn[0];

  /* The instruction did all the work for us
   * already, just apply the offset to the correct
   * instruction location.
 */
  return (real_pc + (regs->tnpc - ainsn_addr));
 }

 /* It is jmpl or some other absolute PC modification instruction,
  * leave NPC as-is.
 */
 return regs->tnpc;
}

/* If INSN is an instruction which writes its PC location
 * into a destination register, fix that up.
 */
static void __kprobes retpc_fixup(struct pt_regs *regs, u32 insn,
      unsigned long real_pc)
{
 unsigned long *slot = NULL;

 /* Simplest case is 'call', which always uses %o7 */
 if ((insn & 0xc0000000) == 0x40000000) {
  slot = ®s->u_regs[UREG_I7];
 }

 /* 'jmpl' encodes the register inside of the opcode */
 if ((insn & 0xc1f80000) == 0x81c00000) {
  unsigned long rd = ((insn >> 25) & 0x1f);

  if (rd <= 15) {
   slot = ®s->u_regs[rd];
  } else {
   /* Hard case, it goes onto the stack. */
   flushw_all();

   rd -= 16;
   slot = (unsigned long *)
    (regs->u_regs[UREG_FP] + STACK_BIAS);
   slot += rd;
  }
 }
 if (slot != NULL)
  *slot = real_pc;
}

/*
 * Called after single-stepping.  p->addr is the address of the
 * instruction which 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[0].
 *
 * This function prepares to return from the post-single-step
 * breakpoint trap.
 */
static void __kprobes resume_execution(struct kprobe *p,
  struct pt_regs *regs, struct kprobe_ctlblk *kcb)
{
 u32 insn = p->ainsn.insn[0];

 regs->tnpc = relbranch_fixup(insn, p, regs);

 /* This assignment must occur after relbranch_fixup() */
 regs->tpc = kcb->kprobe_orig_tnpc;

 retpc_fixup(regs, insn, (unsigned long) p->addr);

 regs->tstate = ((regs->tstate & ~TSTATE_PIL) |
   kcb->kprobe_orig_tstate_pil);
}

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

 if (!cur)
  return 0;

 if ((kcb->kprobe_status != KPROBE_REENTER) && cur->post_handler) {
  kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
  cur->post_handler(cur, regs, 0);
 }

 resume_execution(cur, regs, kcb);

 /*Restore back the original saved kprobes variables and continue. */
 if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
  restore_previous_kprobe(kcb);
  goto out;
 }
 reset_current_kprobe();
out:
 preempt_enable_no_resched();

 return 1;
}

int __kprobes kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
{
 struct kprobe *cur = kprobe_running();
 struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 const struct exception_table_entry *entry;

 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 tpc points back to the probe address
   * and allow the page fault handler to continue as a
   * normal page fault.
 */
  regs->tpc = (unsigned long)cur->addr;
  regs->tnpc = kcb->kprobe_orig_tnpc;
  regs->tstate = ((regs->tstate & ~TSTATE_PIL) |
    kcb->kprobe_orig_tstate_pil);
  if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER)
   restore_previous_kprobe(kcb);
  else
   reset_current_kprobe();
  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.
 */

  entry = search_exception_tables(regs->tpc);
  if (entry) {
   regs->tpc = entry->fixup;
   regs->tnpc = regs->tpc + 4;
   return 1;
  }

  /*
   * fixup_exception() could not handle it,
   * Let do_page_fault() fix it.
 */
  break;
 default:
  break;
 }

 return 0;
}

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

 if (args->regs && user_mode(args->regs))
  return ret;

 switch (val) {
 case DIE_DEBUG:
  if (kprobe_handler(args->regs))
   ret = NOTIFY_STOP;
  break;
 case DIE_DEBUG_2:
  if (post_kprobe_handler(args->regs))
   ret = NOTIFY_STOP;
  break;
 default:
  break;
 }
 return ret;
}

asmlinkage void __kprobes kprobe_trap(unsigned long trap_level,
          struct pt_regs *regs)
{
 enum ctx_state prev_state = exception_enter();

 BUG_ON(trap_level != 0x170 && trap_level != 0x171);

 if (user_mode(regs)) {
  local_irq_enable();
  bad_trap(regs, trap_level);
  goto out;
 }

 /* trap_level == 0x170 --> ta 0x70
  * trap_level == 0x171 --> ta 0x71
 */
 if (notify_die((trap_level == 0x170) ? DIE_DEBUG : DIE_DEBUG_2,
         (trap_level == 0x170) ? "debug" : "debug_2",
         regs, 0, trap_level, SIGTRAP) != NOTIFY_STOP)
  bad_trap(regs, trap_level);
out:
 exception_exit(prev_state);
}

/* The value stored in the return address register is actually 2
 * instructions before where the callee will return to.
 * Sequences usually look something like this
 *
 *  call some_function <--- return register points here
 *   nop   <--- call delay slot
 *  whatever  <--- where callee returns to
 *
 * To keep trampoline_probe_handler logic simpler, we normalize the
 * value kept in ri->ret_addr so we don't need to keep adjusting it
 * back and forth.
 */
void __kprobes arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri,
          struct pt_regs *regs)
{
 ri->ret_addr = (kprobe_opcode_t *)(regs->u_regs[UREG_RETPC] + 8);
 ri->fp = NULL;

 /* Replace the return addr with trampoline addr */
 regs->u_regs[UREG_RETPC] =
  ((unsigned long)__kretprobe_trampoline) - 8;
}

/*
 * Called when the probe at kretprobe trampoline is hit
 */
static int __kprobes trampoline_probe_handler(struct kprobe *p,
           struct pt_regs *regs)
{
 unsigned long orig_ret_address = 0;

 orig_ret_address = __kretprobe_trampoline_handler(regs, NULL);
 regs->tpc = orig_ret_address;
 regs->tnpc = orig_ret_address + 4;

 /*
  * By returning a non-zero value, we are telling
  * kprobe_handler() that we don't want the post_handler
  * to run (and have re-enabled preemption)
 */
 return 1;
}

static void __used kretprobe_trampoline_holder(void)
{
 asm volatile(".global __kretprobe_trampoline\n"
       "__kretprobe_trampoline:\n"
       "\tnop\n"
       "\tnop\n");
}
static struct kprobe trampoline_p = {
 .addr = (kprobe_opcode_t *) &__kretprobe_trampoline,
 .pre_handler = trampoline_probe_handler
};

int __init arch_init_kprobes(void)
{
 return register_kprobe(&trampoline_p);
}

int __kprobes arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
{
 if (p->addr == (kprobe_opcode_t *)&__kretprobe_trampoline)
  return 1;

 return 0;
}