arch/arm64/kernel/kgdb.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * AArch64 KGDB support
   4  *
   5  * Based on arch/arm/kernel/kgdb.c
   6  *
   7  * Copyright (C) 2013 Cavium Inc.
   8  * Author: Vijaya Kumar K <[email protected]>
   9  */
  10
  11 #include <linux/bug.h>
  12 #include <linux/irq.h>
  13 #include <linux/kdebug.h>
  14 #include <linux/kgdb.h>
  15 #include <linux/kprobes.h>
  16 #include <linux/sched/task_stack.h>
  17
  18 #include <asm/debug-monitors.h>
  19 #include <asm/insn.h>
  20 #include <asm/patching.h>
  21 #include <asm/traps.h>
  22
  23 struct dbg_reg_def_t dbg_reg_def[DBG_MAX_REG_NUM] = {
  24         { "x0", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[0])},
  25         { "x1", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[1])},
  26         { "x2", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[2])},
  27         { "x3", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[3])},
  28         { "x4", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[4])},
  29         { "x5", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[5])},
  30         { "x6", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[6])},
  31         { "x7", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[7])},
  32         { "x8", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[8])},
  33         { "x9", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[9])},
  34         { "x10", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[10])},
  35         { "x11", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[11])},
  36         { "x12", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[12])},
  37         { "x13", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[13])},
  38         { "x14", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[14])},
  39         { "x15", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[15])},
  40         { "x16", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[16])},
  41         { "x17", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[17])},
  42         { "x18", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[18])},
  43         { "x19", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[19])},
  44         { "x20", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[20])},
  45         { "x21", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[21])},
  46         { "x22", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[22])},
  47         { "x23", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[23])},
  48         { "x24", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[24])},
  49         { "x25", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[25])},
  50         { "x26", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[26])},
  51         { "x27", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[27])},
  52         { "x28", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[28])},
  53         { "x29", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[29])},
  54         { "x30", 8, offsetof(struct pt_regs, regs[30])},
  55         { "sp", 8, offsetof(struct pt_regs, sp)},
  56         { "pc", 8, offsetof(struct pt_regs, pc)},
  57         /*
  58          * struct pt_regs thinks PSTATE is 64-bits wide but gdb remote
  59          * protocol disagrees. Therefore we must extract only the lower
  60          * 32-bits. Look for the big comment in asm/kgdb.h for more
  61          * detail.
  62          */
  63         { "pstate", 4, offsetof(struct pt_regs, pstate)
  64 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
  65                                                         + 4
  66 #endif
  67         },
  68         { "v0", 16, -1 },
  69         { "v1", 16, -1 },
  70         { "v2", 16, -1 },
  71         { "v3", 16, -1 },
  72         { "v4", 16, -1 },
  73         { "v5", 16, -1 },
  74         { "v6", 16, -1 },
  75         { "v7", 16, -1 },
  76         { "v8", 16, -1 },
  77         { "v9", 16, -1 },
  78         { "v10", 16, -1 },
  79         { "v11", 16, -1 },
  80         { "v12", 16, -1 },
  81         { "v13", 16, -1 },
  82         { "v14", 16, -1 },
  83         { "v15", 16, -1 },
  84         { "v16", 16, -1 },
  85         { "v17", 16, -1 },
  86         { "v18", 16, -1 },
  87         { "v19", 16, -1 },
  88         { "v20", 16, -1 },
  89         { "v21", 16, -1 },
  90         { "v22", 16, -1 },
  91         { "v23", 16, -1 },
  92         { "v24", 16, -1 },
  93         { "v25", 16, -1 },
  94         { "v26", 16, -1 },
  95         { "v27", 16, -1 },
  96         { "v28", 16, -1 },
  97         { "v29", 16, -1 },
  98         { "v30", 16, -1 },
  99         { "v31", 16, -1 },
 100         { "fpsr", 4, -1 },
 101         { "fpcr", 4, -1 },
 102 };
 103
 104 char *dbg_get_reg(int regno, void *mem, struct pt_regs *regs)
 105 {
 106         if (regno >= DBG_MAX_REG_NUM || regno < 0)
 107                 return NULL;
 108
 109         if (dbg_reg_def[regno].offset != -1)
 110                 memcpy(mem, (void *)regs + dbg_reg_def[regno].offset,
 111                        dbg_reg_def[regno].size);
 112         else
 113                 memset(mem, 0, dbg_reg_def[regno].size);
 114         return dbg_reg_def[regno].name;
 115 }
 116
 117 int dbg_set_reg(int regno, void *mem, struct pt_regs *regs)
 118 {
 119         if (regno >= DBG_MAX_REG_NUM || regno < 0)
 120                 return -EINVAL;
 121
 122         if (dbg_reg_def[regno].offset != -1)
 123                 memcpy((void *)regs + dbg_reg_def[regno].offset, mem,
 124                        dbg_reg_def[regno].size);
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 void
 129 sleeping_thread_to_gdb_regs(unsigned long *gdb_regs, struct task_struct *task)
 130 {
 131         struct cpu_context *cpu_context = &task->thread.cpu_context;
 132
 133         /* Initialize to zero */
 134         memset((char *)gdb_regs, 0, NUMREGBYTES);
 135
 136         gdb_regs[19] = cpu_context->x19;
 137         gdb_regs[20] = cpu_context->x20;
 138         gdb_regs[21] = cpu_context->x21;
 139         gdb_regs[22] = cpu_context->x22;
 140         gdb_regs[23] = cpu_context->x23;
 141         gdb_regs[24] = cpu_context->x24;
 142         gdb_regs[25] = cpu_context->x25;
 143         gdb_regs[26] = cpu_context->x26;
 144         gdb_regs[27] = cpu_context->x27;
 145         gdb_regs[28] = cpu_context->x28;
 146         gdb_regs[29] = cpu_context->fp;
 147
 148         gdb_regs[31] = cpu_context->sp;
 149         gdb_regs[32] = cpu_context->pc;
 150 }
 151
 152 void kgdb_arch_set_pc(struct pt_regs *regs, unsigned long pc)
 153 {
 154         regs->pc = pc;
 155 }
 156
 157 static int compiled_break;
 158
 159 static void kgdb_arch_update_addr(struct pt_regs *regs,
 160                                 char *remcom_in_buffer)
 161 {
 162         unsigned long addr;
 163         char *ptr;
 164
 165         ptr = &remcom_in_buffer[1];
 166         if (kgdb_hex2long(&ptr, &addr))
 167                 kgdb_arch_set_pc(regs, addr);
 168         else if (compiled_break == 1)
 169                 kgdb_arch_set_pc(regs, regs->pc + 4);
 170
 171         compiled_break = 0;
 172 }
 173
 174 int kgdb_arch_handle_exception(int exception_vector, int signo,
 175                                int err_code, char *remcom_in_buffer,
 176                                char *remcom_out_buffer,
 177                                struct pt_regs *linux_regs)
 178 {
 179         int err;
 180
 181         switch (remcom_in_buffer[0]) {
 182         case 'D':
 183         case 'k':
 184                 /*
 185                  * Packet D (Detach), k (kill). No special handling
 186                  * is required here. Handle same as c packet.
 187                  */
 188         case 'c':
 189                 /*
 190                  * Packet c (Continue) to continue executing.
 191                  * Set pc to required address.
 192                  * Try to read optional parameter and set pc.
 193                  * If this was a compiled breakpoint, we need to move
 194                  * to the next instruction else we will just breakpoint
 195                  * over and over again.
 196                  */
 197                 kgdb_arch_update_addr(linux_regs, remcom_in_buffer);
 198                 atomic_set(&kgdb_cpu_doing_single_step, -1);
 199                 kgdb_single_step =  0;
 200
 201                 /*
 202                  * Received continue command, disable single step
 203                  */
 204                 if (kernel_active_single_step())
 205                         kernel_disable_single_step();
 206
 207                 err = 0;
 208                 break;
 209         case 's':
 210                 /*
 211                  * Update step address value with address passed
 212                  * with step packet.
 213                  * On debug exception return PC is copied to ELR
 214                  * So just update PC.
 215                  * If no step address is passed, resume from the address
 216                  * pointed by PC. Do not update PC
 217                  */
 218                 kgdb_arch_update_addr(linux_regs, remcom_in_buffer);
 219                 atomic_set(&kgdb_cpu_doing_single_step, raw_smp_processor_id());
 220                 kgdb_single_step =  1;
 221
 222                 /*
 223                  * Enable single step handling
 224                  */
 225                 if (!kernel_active_single_step())
 226                         kernel_enable_single_step(linux_regs);
 227                 err = 0;
 228                 break;
 229         default:
 230                 err = -1;
 231         }
 232         return err;
 233 }
 234
 235 static int kgdb_brk_fn(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
 236 {
 237         kgdb_handle_exception(1, SIGTRAP, 0, regs);
 238         return DBG_HOOK_HANDLED;
 239 }
 240 NOKPROBE_SYMBOL(kgdb_brk_fn)
 241
 242 static int kgdb_compiled_brk_fn(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
 243 {
 244         compiled_break = 1;
 245         kgdb_handle_exception(1, SIGTRAP, 0, regs);
 246
 247         return DBG_HOOK_HANDLED;
 248 }
 249 NOKPROBE_SYMBOL(kgdb_compiled_brk_fn);
 250
 251 static int kgdb_step_brk_fn(struct pt_regs *regs, unsigned long esr)
 252 {
 253         if (!kgdb_single_step)
 254                 return DBG_HOOK_ERROR;
 255
 256         kgdb_handle_exception(0, SIGTRAP, 0, regs);
 257         return DBG_HOOK_HANDLED;
 258 }
 259 NOKPROBE_SYMBOL(kgdb_step_brk_fn);
 260
 261 static struct break_hook kgdb_brkpt_hook = {
 262         .fn             = kgdb_brk_fn,
 263         .imm            = KGDB_DYN_DBG_BRK_IMM,
 264 };
 265
 266 static struct break_hook kgdb_compiled_brkpt_hook = {
 267         .fn             = kgdb_compiled_brk_fn,
 268         .imm            = KGDB_COMPILED_DBG_BRK_IMM,
 269 };
 270
 271 static struct step_hook kgdb_step_hook = {
 272         .fn             = kgdb_step_brk_fn
 273 };
 274
 275 static int __kgdb_notify(struct die_args *args, unsigned long cmd)
 276 {
 277         struct pt_regs *regs = args->regs;
 278
 279         if (kgdb_handle_exception(1, args->signr, cmd, regs))
 280                 return NOTIFY_DONE;
 281         return NOTIFY_STOP;
 282 }
 283
 284 static int
 285 kgdb_notify(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *ptr)
 286 {
 287         unsigned long flags;
 288         int ret;
 289
 290         local_irq_save(flags);
 291         ret = __kgdb_notify(ptr, cmd);
 292         local_irq_restore(flags);
 293
 294         return ret;
 295 }
 296
 297 static struct notifier_block kgdb_notifier = {
 298         .notifier_call  = kgdb_notify,
 299         /*
 300          * Want to be lowest priority
 301          */
 302         .priority       = -INT_MAX,
 303 };
 304
 305 /*
 306  * kgdb_arch_init - Perform any architecture specific initialization.
 307  * This function will handle the initialization of any architecture
 308  * specific callbacks.
 309  */
 310 int kgdb_arch_init(void)
 311 {
 312         int ret = register_die_notifier(&kgdb_notifier);
 313
 314         if (ret != 0)
 315                 return ret;
 316
 317         register_kernel_break_hook(&kgdb_brkpt_hook);
 318         register_kernel_break_hook(&kgdb_compiled_brkpt_hook);
 319         register_kernel_step_hook(&kgdb_step_hook);
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 /*
 324  * kgdb_arch_exit - Perform any architecture specific uninitalization.
 325  * This function will handle the uninitalization of any architecture
 326  * specific callbacks, for dynamic registration and unregistration.
 327  */
 328 void kgdb_arch_exit(void)
 329 {
 330         unregister_kernel_break_hook(&kgdb_brkpt_hook);
 331         unregister_kernel_break_hook(&kgdb_compiled_brkpt_hook);
 332         unregister_kernel_step_hook(&kgdb_step_hook);
 333         unregister_die_notifier(&kgdb_notifier);
 334 }
 335
 336 const struct kgdb_arch arch_kgdb_ops;
 337
 338 int kgdb_arch_set_breakpoint(struct kgdb_bkpt *bpt)
 339 {
 340         int err;
 341
 342         BUILD_BUG_ON(AARCH64_INSN_SIZE != BREAK_INSTR_SIZE);
 343
 344         err = aarch64_insn_read((void *)bpt->bpt_addr, (u32 *)bpt->saved_instr);
 345         if (err)
 346                 return err;
 347
 348         return aarch64_insn_write((void *)bpt->bpt_addr,
 349                         (u32)AARCH64_BREAK_KGDB_DYN_DBG);
 350 }
 351
 352 int kgdb_arch_remove_breakpoint(struct kgdb_bkpt *bpt)
 353 {
 354         return aarch64_insn_write((void *)bpt->bpt_addr,
 355                         *(u32 *)bpt->saved_instr);
 356 }