arch/powerpc/kernel/kprobes.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  Kernel Probes (KProbes)
   4  *
   5  * Copyright (C) IBM Corporation, 2002, 2004
   6  *
   7  * 2002-Oct     Created by Vamsi Krishna S <[email protected]> Kernel
   8  *              Probes initial implementation ( includes contributions from
   9  *              Rusty Russell).
  10  * 2004-July    Suparna Bhattacharya <[email protected]> added jumper probes
  11  *              interface to access function arguments.
  12  * 2004-Nov     Ananth N Mavinakayanahalli <[email protected]> kprobes port
  13  *              for PPC64
  14  */
  15
  16 #include <linux/kprobes.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/preempt.h>
  19 #include <linux/extable.h>
  20 #include <linux/kdebug.h>
  21 #include <linux/slab.h>
  22 #include <linux/moduleloader.h>
  23 #include <linux/set_memory.h>
  24 #include <asm/code-patching.h>
  25 #include <asm/cacheflush.h>
  26 #include <asm/sstep.h>
  27 #include <asm/sections.h>
  28 #include <asm/inst.h>
  29 #include <linux/uaccess.h>
  30
  31 DEFINE_PER_CPU(struct kprobe *, current_kprobe) = NULL;
  32 DEFINE_PER_CPU(struct kprobe_ctlblk, kprobe_ctlblk);
  33
  34 struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[] = {{NULL, NULL}};
  35
  36 bool arch_within_kprobe_blacklist(unsigned long addr)
  37 {
  38         return  (addr >= (unsigned long)__kprobes_text_start &&
  39                  addr < (unsigned long)__kprobes_text_end) ||
  40                 (addr >= (unsigned long)_stext &&
  41                  addr < (unsigned long)__head_end);
  42 }
  43
  44 kprobe_opcode_t *kprobe_lookup_name(const char *name, unsigned int offset)
  45 {
  46         kprobe_opcode_t *addr = NULL;
  47
  48 #ifdef CONFIG_PPC64_ELF_ABI_V2
  49         /* PPC64 ABIv2 needs local entry point */
  50         addr = (kprobe_opcode_t *)kallsyms_lookup_name(name);
  51         if (addr && !offset) {
  52 #ifdef CONFIG_KPROBES_ON_FTRACE
  53                 unsigned long faddr;
  54                 /*
  55                  * Per livepatch.h, ftrace location is always within the first
  56                  * 16 bytes of a function on powerpc with -mprofile-kernel.
  57                  */
  58                 faddr = ftrace_location_range((unsigned long)addr,
  59                                               (unsigned long)addr + 16);
  60                 if (faddr)
  61                         addr = (kprobe_opcode_t *)faddr;
  62                 else
  63 #endif
  64                         addr = (kprobe_opcode_t *)ppc_function_entry(addr);
  65         }
  66 #elif defined(CONFIG_PPC64_ELF_ABI_V1)
  67         /*
  68          * 64bit powerpc ABIv1 uses function descriptors:
  69          * - Check for the dot variant of the symbol first.
  70          * - If that fails, try looking up the symbol provided.
  71          *
  72          * This ensures we always get to the actual symbol and not
  73          * the descriptor.
  74          *
  75          * Also handle <module:symbol> format.
  76          */
  77         char dot_name[MODULE_NAME_LEN + 1 + KSYM_NAME_LEN];
  78         bool dot_appended = false;
  79         const char *c;
  80         ssize_t ret = 0;
  81         int len = 0;
  82
  83         if ((c = strnchr(name, MODULE_NAME_LEN, ':')) != NULL) {
  84                 c++;
  85                 len = c - name;
  86                 memcpy(dot_name, name, len);
  87         } else
  88                 c = name;
  89
  90         if (*c != '\0' && *c != '.') {
  91                 dot_name[len++] = '.';
  92                 dot_appended = true;
  93         }
  94         ret = strscpy(dot_name + len, c, KSYM_NAME_LEN);
  95         if (ret > 0)
  96                 addr = (kprobe_opcode_t *)kallsyms_lookup_name(dot_name);
  97
  98         /* Fallback to the original non-dot symbol lookup */
  99         if (!addr && dot_appended)
 100                 addr = (kprobe_opcode_t *)kallsyms_lookup_name(name);
 101 #else
 102         addr = (kprobe_opcode_t *)kallsyms_lookup_name(name);
 103 #endif
 104
 105         return addr;
 106 }
 107
 108 static bool arch_kprobe_on_func_entry(unsigned long offset)
 109 {
 110 #ifdef CONFIG_PPC64_ELF_ABI_V2
 111 #ifdef CONFIG_KPROBES_ON_FTRACE
 112         return offset <= 16;
 113 #else
 114         return offset <= 8;
 115 #endif
 116 #else
 117         return !offset;
 118 #endif
 119 }
 120
 121 /* XXX try and fold the magic of kprobe_lookup_name() in this */
 122 kprobe_opcode_t *arch_adjust_kprobe_addr(unsigned long addr, unsigned long offset,
 123                                          bool *on_func_entry)
 124 {
 125         *on_func_entry = arch_kprobe_on_func_entry(offset);
 126         return (kprobe_opcode_t *)(addr + offset);
 127 }
 128
 129 void *alloc_insn_page(void)
 130 {
 131         void *page;
 132
 133         page = module_alloc(PAGE_SIZE);
 134         if (!page)
 135                 return NULL;
 136
 137         if (strict_module_rwx_enabled())
 138                 set_memory_rox((unsigned long)page, 1);
 139
 140         return page;
 141 }
 142
 143 int arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
 144 {
 145         int ret = 0;
 146         struct kprobe *prev;
 147         ppc_inst_t insn = ppc_inst_read(p->addr);
 148
 149         if ((unsigned long)p->addr & 0x03) {
 150                 printk("Attempt to register kprobe at an unaligned address\n");
 151                 ret = -EINVAL;
 152         } else if (!can_single_step(ppc_inst_val(insn))) {
 153                 printk("Cannot register a kprobe on instructions that can't be single stepped\n");
 154                 ret = -EINVAL;
 155         } else if ((unsigned long)p->addr & ~PAGE_MASK &&
 156                    ppc_inst_prefixed(ppc_inst_read(p->addr - 1))) {
 157                 printk("Cannot register a kprobe on the second word of prefixed instruction\n");
 158                 ret = -EINVAL;
 159         }
 160         prev = get_kprobe(p->addr - 1);
 161
 162         /*
 163          * When prev is a ftrace-based kprobe, we don't have an insn, and it
 164          * doesn't probe for prefixed instruction.
 165          */
 166         if (prev && !kprobe_ftrace(prev) &&
 167             ppc_inst_prefixed(ppc_inst_read(prev->ainsn.insn))) {
 168                 printk("Cannot register a kprobe on the second word of prefixed instruction\n");
 169                 ret = -EINVAL;
 170         }
 171
 172         /* insn must be on a special executable page on ppc64.  This is
 173          * not explicitly required on ppc32 (right now), but it doesn't hurt */
 174         if (!ret) {
 175                 p->ainsn.insn = get_insn_slot();
 176                 if (!p->ainsn.insn)
 177                         ret = -ENOMEM;
 178         }
 179
 180         if (!ret) {
 181                 patch_instruction(p->ainsn.insn, insn);
 182                 p->opcode = ppc_inst_val(insn);
 183         }
 184
 185         p->ainsn.boostable = 0;
 186         return ret;
 187 }
 188 NOKPROBE_SYMBOL(arch_prepare_kprobe);
 189
 190 void arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
 191 {
 192         WARN_ON_ONCE(patch_instruction(p->addr, ppc_inst(BREAKPOINT_INSTRUCTION)));
 193 }
 194 NOKPROBE_SYMBOL(arch_arm_kprobe);
 195
 196 void arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
 197 {
 198         WARN_ON_ONCE(patch_instruction(p->addr, ppc_inst(p->opcode)));
 199 }
 200 NOKPROBE_SYMBOL(arch_disarm_kprobe);
 201
 202 void arch_remove_kprobe(struct kprobe *p)
 203 {
 204         if (p->ainsn.insn) {
 205                 free_insn_slot(p->ainsn.insn, 0);
 206                 p->ainsn.insn = NULL;
 207         }
 208 }
 209 NOKPROBE_SYMBOL(arch_remove_kprobe);
 210
 211 static nokprobe_inline void prepare_singlestep(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 212 {
 213         enable_single_step(regs);
 214
 215         /*
 216          * On powerpc we should single step on the original
 217          * instruction even if the probed insn is a trap
 218          * variant as values in regs could play a part in
 219          * if the trap is taken or not
 220          */
 221         regs_set_return_ip(regs, (unsigned long)p->ainsn.insn);
 222 }
 223
 224 static nokprobe_inline void save_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
 225 {
 226         kcb->prev_kprobe.kp = kprobe_running();
 227         kcb->prev_kprobe.status = kcb->kprobe_status;
 228         kcb->prev_kprobe.saved_msr = kcb->kprobe_saved_msr;
 229 }
 230
 231 static nokprobe_inline void restore_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
 232 {
 233         __this_cpu_write(current_kprobe, kcb->prev_kprobe.kp);
 234         kcb->kprobe_status = kcb->prev_kprobe.status;
 235         kcb->kprobe_saved_msr = kcb->prev_kprobe.saved_msr;
 236 }
 237
 238 static nokprobe_inline void set_current_kprobe(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
 239                                 struct kprobe_ctlblk *kcb)
 240 {
 241         __this_cpu_write(current_kprobe, p);
 242         kcb->kprobe_saved_msr = regs->msr;
 243 }
 244
 245 void arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri, struct pt_regs *regs)
 246 {
 247         ri->ret_addr = (kprobe_opcode_t *)regs->link;
 248         ri->fp = NULL;
 249
 250         /* Replace the return addr with trampoline addr */
 251         regs->link = (unsigned long)__kretprobe_trampoline;
 252 }
 253 NOKPROBE_SYMBOL(arch_prepare_kretprobe);
 254
 255 static int try_to_emulate(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 256 {
 257         int ret;
 258         ppc_inst_t insn = ppc_inst_read(p->ainsn.insn);
 259
 260         /* regs->nip is also adjusted if emulate_step returns 1 */
 261         ret = emulate_step(regs, insn);
 262         if (ret > 0) {
 263                 /*
 264                  * Once this instruction has been boosted
 265                  * successfully, set the boostable flag
 266                  */
 267                 if (unlikely(p->ainsn.boostable == 0))
 268                         p->ainsn.boostable = 1;
 269         } else if (ret < 0) {
 270                 /*
 271                  * We don't allow kprobes on mtmsr(d)/rfi(d), etc.
 272                  * So, we should never get here... but, its still
 273                  * good to catch them, just in case...
 274                  */
 275                 printk("Can't step on instruction %08lx\n", ppc_inst_as_ulong(insn));
 276                 BUG();
 277         } else {
 278                 /*
 279                  * If we haven't previously emulated this instruction, then it
 280                  * can't be boosted. Note it down so we don't try to do so again.
 281                  *
 282                  * If, however, we had emulated this instruction in the past,
 283                  * then this is just an error with the current run (for
 284                  * instance, exceptions due to a load/store). We return 0 so
 285                  * that this is now single-stepped, but continue to try
 286                  * emulating it in subsequent probe hits.
 287                  */
 288                 if (unlikely(p->ainsn.boostable != 1))
 289                         p->ainsn.boostable = -1;
 290         }
 291
 292         return ret;
 293 }
 294 NOKPROBE_SYMBOL(try_to_emulate);
 295
 296 int kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
 297 {
 298         struct kprobe *p;
 299         int ret = 0;
 300         unsigned int *addr = (unsigned int *)regs->nip;
 301         struct kprobe_ctlblk *kcb;
 302
 303         if (user_mode(regs))
 304                 return 0;
 305
 306         if (!IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) &&
 307             (!(regs->msr & MSR_IR) || !(regs->msr & MSR_DR)))
 308                 return 0;
 309
 310         /*
 311          * We don't want to be preempted for the entire
 312          * duration of kprobe processing
 313          */
 314         preempt_disable();
 315         kcb = get_kprobe_ctlblk();
 316
 317         p = get_kprobe(addr);
 318         if (!p) {
 319                 unsigned int instr;
 320
 321                 if (get_kernel_nofault(instr, addr))
 322                         goto no_kprobe;
 323
 324                 if (instr != BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
 325                         /*
 326                          * PowerPC has multiple variants of the "trap"
 327                          * instruction. If the current instruction is a
 328                          * trap variant, it could belong to someone else
 329                          */
 330                         if (is_trap(instr))
 331                                 goto no_kprobe;
 332                         /*
 333                          * The breakpoint instruction was removed right
 334                          * after we hit it.  Another cpu has removed
 335                          * either a probepoint or a debugger breakpoint
 336                          * at this address.  In either case, no further
 337                          * handling of this interrupt is appropriate.
 338                          */
 339                         ret = 1;
 340                 }
 341                 /* Not one of ours: let kernel handle it */
 342                 goto no_kprobe;
 343         }
 344
 345         /* Check we're not actually recursing */
 346         if (kprobe_running()) {
 347                 kprobe_opcode_t insn = *p->ainsn.insn;
 348                 if (kcb->kprobe_status == KPROBE_HIT_SS && is_trap(insn)) {
 349                         /* Turn off 'trace' bits */
 350                         regs_set_return_msr(regs,
 351                                 (regs->msr & ~MSR_SINGLESTEP) |
 352                                 kcb->kprobe_saved_msr);
 353                         goto no_kprobe;
 354                 }
 355
 356                 /*
 357                  * We have reentered the kprobe_handler(), since another probe
 358                  * was hit while within the handler. We here save the original
 359                  * kprobes variables and just single step on the instruction of
 360                  * the new probe without calling any user handlers.
 361                  */
 362                 save_previous_kprobe(kcb);
 363                 set_current_kprobe(p, regs, kcb);
 364                 kprobes_inc_nmissed_count(p);
 365                 kcb->kprobe_status = KPROBE_REENTER;
 366                 if (p->ainsn.boostable >= 0) {
 367                         ret = try_to_emulate(p, regs);
 368
 369                         if (ret > 0) {
 370                                 restore_previous_kprobe(kcb);
 371                                 preempt_enable();
 372                                 return 1;
 373                         }
 374                 }
 375                 prepare_singlestep(p, regs);
 376                 return 1;
 377         }
 378
 379         kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;
 380         set_current_kprobe(p, regs, kcb);
 381         if (p->pre_handler && p->pre_handler(p, regs)) {
 382                 /* handler changed execution path, so skip ss setup */
 383                 reset_current_kprobe();
 384                 preempt_enable();
 385                 return 1;
 386         }
 387
 388         if (p->ainsn.boostable >= 0) {
 389                 ret = try_to_emulate(p, regs);
 390
 391                 if (ret > 0) {
 392                         if (p->post_handler)
 393                                 p->post_handler(p, regs, 0);
 394
 395                         kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
 396                         reset_current_kprobe();
 397                         preempt_enable();
 398                         return 1;
 399                 }
 400         }
 401         prepare_singlestep(p, regs);
 402         kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
 403         return 1;
 404
 405 no_kprobe:
 406         preempt_enable();
 407         return ret;
 408 }
 409 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_handler);
 410
 411 /*
 412  * Function return probe trampoline:
 413  *      - init_kprobes() establishes a probepoint here
 414  *      - When the probed function returns, this probe
 415  *              causes the handlers to fire
 416  */
 417 asm(".global __kretprobe_trampoline\n"
 418         ".type __kretprobe_trampoline, @function\n"
 419         "__kretprobe_trampoline:\n"
 420         "nop\n"
 421         "blr\n"
 422         ".size __kretprobe_trampoline, .-__kretprobe_trampoline\n");
 423
 424 /*
 425  * Called when the probe at kretprobe trampoline is hit
 426  */
 427 static int trampoline_probe_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 428 {
 429         unsigned long orig_ret_address;
 430
 431         orig_ret_address = __kretprobe_trampoline_handler(regs, NULL);
 432         /*
 433          * We get here through one of two paths:
 434          * 1. by taking a trap -> kprobe_handler() -> here
 435          * 2. by optprobe branch -> optimized_callback() -> opt_pre_handler() -> here
 436          *
 437          * When going back through (1), we need regs->nip to be setup properly
 438          * as it is used to determine the return address from the trap.
 439          * For (2), since nip is not honoured with optprobes, we instead setup
 440          * the link register properly so that the subsequent 'blr' in
 441          * __kretprobe_trampoline jumps back to the right instruction.
 442          *
 443          * For nip, we should set the address to the previous instruction since
 444          * we end up emulating it in kprobe_handler(), which increments the nip
 445          * again.
 446          */
 447         regs_set_return_ip(regs, orig_ret_address - 4);
 448         regs->link = orig_ret_address;
 449
 450         return 0;
 451 }
 452 NOKPROBE_SYMBOL(trampoline_probe_handler);
 453
 454 /*
 455  * Called after single-stepping.  p->addr is the address of the
 456  * instruction whose first byte has been replaced by the "breakpoint"
 457  * instruction.  To avoid the SMP problems that can occur when we
 458  * temporarily put back the original opcode to single-step, we
 459  * single-stepped a copy of the instruction.  The address of this
 460  * copy is p->ainsn.insn.
 461  */
 462 int kprobe_post_handler(struct pt_regs *regs)
 463 {
 464         int len;
 465         struct kprobe *cur = kprobe_running();
 466         struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 467
 468         if (!cur || user_mode(regs))
 469                 return 0;
 470
 471         len = ppc_inst_len(ppc_inst_read(cur->ainsn.insn));
 472         /* make sure we got here for instruction we have a kprobe on */
 473         if (((unsigned long)cur->ainsn.insn + len) != regs->nip)
 474                 return 0;
 475
 476         if ((kcb->kprobe_status != KPROBE_REENTER) && cur->post_handler) {
 477                 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
 478                 cur->post_handler(cur, regs, 0);
 479         }
 480
 481         /* Adjust nip to after the single-stepped instruction */
 482         regs_set_return_ip(regs, (unsigned long)cur->addr + len);
 483         regs_set_return_msr(regs, regs->msr | kcb->kprobe_saved_msr);
 484
 485         /*Restore back the original saved kprobes variables and continue. */
 486         if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
 487                 restore_previous_kprobe(kcb);
 488                 goto out;
 489         }
 490         reset_current_kprobe();
 491 out:
 492         preempt_enable();
 493
 494         /*
 495          * if somebody else is singlestepping across a probe point, msr
 496          * will have DE/SE set, in which case, continue the remaining processing
 497          * of do_debug, as if this is not a probe hit.
 498          */
 499         if (regs->msr & MSR_SINGLESTEP)
 500                 return 0;
 501
 502         return 1;
 503 }
 504 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_post_handler);
 505
 506 int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
 507 {
 508         struct kprobe *cur = kprobe_running();
 509         struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
 510         const struct exception_table_entry *entry;
 511
 512         switch(kcb->kprobe_status) {
 513         case KPROBE_HIT_SS:
 514         case KPROBE_REENTER:
 515                 /*
 516                  * We are here because the instruction being single
 517                  * stepped caused a page fault. We reset the current
 518                  * kprobe and the nip points back to the probe address
 519                  * and allow the page fault handler to continue as a
 520                  * normal page fault.
 521                  */
 522                 regs_set_return_ip(regs, (unsigned long)cur->addr);
 523                 /* Turn off 'trace' bits */
 524                 regs_set_return_msr(regs,
 525                         (regs->msr & ~MSR_SINGLESTEP) |
 526                         kcb->kprobe_saved_msr);
 527                 if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER)
 528                         restore_previous_kprobe(kcb);
 529                 else
 530                         reset_current_kprobe();
 531                 preempt_enable();
 532                 break;
 533         case KPROBE_HIT_ACTIVE:
 534         case KPROBE_HIT_SSDONE:
 535                 /*
 536                  * In case the user-specified fault handler returned
 537                  * zero, try to fix up.
 538                  */
 539                 if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 540                         regs_set_return_ip(regs, extable_fixup(entry));
 541                         return 1;
 542                 }
 543
 544                 /*
 545                  * fixup_exception() could not handle it,
 546                  * Let do_page_fault() fix it.
 547                  */
 548                 break;
 549         default:
 550                 break;
 551         }
 552         return 0;
 553 }
 554 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_fault_handler);
 555
 556 static struct kprobe trampoline_p = {
 557         .addr = (kprobe_opcode_t *) &__kretprobe_trampoline,
 558         .pre_handler = trampoline_probe_handler
 559 };
 560
 561 int __init arch_init_kprobes(void)
 562 {
 563         return register_kprobe(&trampoline_p);
 564 }
 565
 566 int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
 567 {
 568         if (p->addr == (kprobe_opcode_t *)&__kretprobe_trampoline)
 569                 return 1;
 570
 571         return 0;
 572 }
 573 NOKPROBE_SYMBOL(arch_trampoline_kprobe);