include/linux/kprobes.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
   2 #ifndef _LINUX_KPROBES_H
   3 #define _LINUX_KPROBES_H
   4 /*
   5  *  Kernel Probes (KProbes)
   6  *
   7  * Copyright (C) IBM Corporation, 2002, 2004
   8  *
   9  * 2002-Oct     Created by Vamsi Krishna S <vamsi_krishna@in.ibm.com> Kernel
  10  *              Probes initial implementation ( includes suggestions from
  11  *              Rusty Russell).
  12  * 2004-July    Suparna Bhattacharya <suparna@in.ibm.com> added jumper probes
  13  *              interface to access function arguments.
  14  * 2005-May     Hien Nguyen <hien@us.ibm.com> and Jim Keniston
  15  *              <jkenisto@us.ibm.com>  and Prasanna S Panchamukhi
  16  *              <prasanna@in.ibm.com> added function-return probes.
  17  */
  18 #include <linux/compiler.h>
  19 #include <linux/linkage.h>
  20 #include <linux/list.h>
  21 #include <linux/notifier.h>
  22 #include <linux/smp.h>
  23 #include <linux/bug.h>
  24 #include <linux/percpu.h>
  25 #include <linux/spinlock.h>
  26 #include <linux/rcupdate.h>
  27 #include <linux/mutex.h>
  28 #include <linux/ftrace.h>
  29 #include <linux/refcount.h>
  30 #include <linux/freelist.h>
  31 #include <linux/rethook.h>
  32 #include <asm/kprobes.h>
  33
  34 #ifdef CONFIG_KPROBES
  35
  36 /* kprobe_status settings */
  37 #define KPROBE_HIT_ACTIVE       0x00000001
  38 #define KPROBE_HIT_SS           0x00000002
  39 #define KPROBE_REENTER          0x00000004
  40 #define KPROBE_HIT_SSDONE       0x00000008
  41
  42 #else /* !CONFIG_KPROBES */
  43 #include <asm-generic/kprobes.h>
  44 typedef int kprobe_opcode_t;
  45 struct arch_specific_insn {
  46         int dummy;
  47 };
  48 #endif /* CONFIG_KPROBES */
  49
  50 struct kprobe;
  51 struct pt_regs;
  52 struct kretprobe;
  53 struct kretprobe_instance;
  54 typedef int (*kprobe_pre_handler_t) (struct kprobe *, struct pt_regs *);
  55 typedef void (*kprobe_post_handler_t) (struct kprobe *, struct pt_regs *,
  56                                        unsigned long flags);
  57 typedef int (*kretprobe_handler_t) (struct kretprobe_instance *,
  58                                     struct pt_regs *);
  59
  60 struct kprobe {
  61         struct hlist_node hlist;
  62
  63         /* list of kprobes for multi-handler support */
  64         struct list_head list;
  65
  66         /*count the number of times this probe was temporarily disarmed */
  67         unsigned long nmissed;
  68
  69         /* location of the probe point */
  70         kprobe_opcode_t *addr;
  71
  72         /* Allow user to indicate symbol name of the probe point */
  73         const char *symbol_name;
  74
  75         /* Offset into the symbol */
  76         unsigned int offset;
  77
  78         /* Called before addr is executed. */
  79         kprobe_pre_handler_t pre_handler;
  80
  81         /* Called after addr is executed, unless... */
  82         kprobe_post_handler_t post_handler;
  83
  84         /* Saved opcode (which has been replaced with breakpoint) */
  85         kprobe_opcode_t opcode;
  86
  87         /* copy of the original instruction */
  88         struct arch_specific_insn ainsn;
  89
  90         /*
  91          * Indicates various status flags.
  92          * Protected by kprobe_mutex after this kprobe is registered.
  93          */
  94         u32 flags;
  95 };
  96
  97 /* Kprobe status flags */
  98 #define KPROBE_FLAG_GONE        1 /* breakpoint has already gone */
  99 #define KPROBE_FLAG_DISABLED    2 /* probe is temporarily disabled */
 100 #define KPROBE_FLAG_OPTIMIZED   4 /*
 101                                    * probe is really optimized.
 102                                    * NOTE:
 103                                    * this flag is only for optimized_kprobe.
 104                                    */
 105 #define KPROBE_FLAG_FTRACE      8 /* probe is using ftrace */
 106
 107 /* Has this kprobe gone ? */
 108 static inline bool kprobe_gone(struct kprobe *p)
 109 {
 110         return p->flags & KPROBE_FLAG_GONE;
 111 }
 112
 113 /* Is this kprobe disabled ? */
 114 static inline bool kprobe_disabled(struct kprobe *p)
 115 {
 116         return p->flags & (KPROBE_FLAG_DISABLED | KPROBE_FLAG_GONE);
 117 }
 118
 119 /* Is this kprobe really running optimized path ? */
 120 static inline bool kprobe_optimized(struct kprobe *p)
 121 {
 122         return p->flags & KPROBE_FLAG_OPTIMIZED;
 123 }
 124
 125 /* Is this kprobe uses ftrace ? */
 126 static inline bool kprobe_ftrace(struct kprobe *p)
 127 {
 128         return p->flags & KPROBE_FLAG_FTRACE;
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Function-return probe -
 133  * Note:
 134  * User needs to provide a handler function, and initialize maxactive.
 135  * maxactive - The maximum number of instances of the probed function that
 136  * can be active concurrently.
 137  * nmissed - tracks the number of times the probed function's return was
 138  * ignored, due to maxactive being too low.
 139  *
 140  */
 141 struct kretprobe_holder {
 142         struct kretprobe        *rp;
 143         refcount_t              ref;
 144 };
 145
 146 struct kretprobe {
 147         struct kprobe kp;
 148         kretprobe_handler_t handler;
 149         kretprobe_handler_t entry_handler;
 150         int maxactive;
 151         int nmissed;
 152         size_t data_size;
 153 #ifdef CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK
 154         struct rethook *rh;
 155 #else
 156         struct freelist_head freelist;
 157         struct kretprobe_holder *rph;
 158 #endif
 159 };
 160
 161 #define KRETPROBE_MAX_DATA_SIZE 4096
 162
 163 struct kretprobe_instance {
 164 #ifdef CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK
 165         struct rethook_node node;
 166 #else
 167         union {
 168                 struct freelist_node freelist;
 169                 struct rcu_head rcu;
 170         };
 171         struct llist_node llist;
 172         struct kretprobe_holder *rph;
 173         kprobe_opcode_t *ret_addr;
 174         void *fp;
 175 #endif
 176         char data[];
 177 };
 178
 179 struct kretprobe_blackpoint {
 180         const char *name;
 181         void *addr;
 182 };
 183
 184 struct kprobe_blacklist_entry {
 185         struct list_head list;
 186         unsigned long start_addr;
 187         unsigned long end_addr;
 188 };
 189
 190 #ifdef CONFIG_KPROBES
 191 DECLARE_PER_CPU(struct kprobe *, current_kprobe);
 192 DECLARE_PER_CPU(struct kprobe_ctlblk, kprobe_ctlblk);
 193
 194 extern void kprobe_busy_begin(void);
 195 extern void kprobe_busy_end(void);
 196
 197 #ifdef CONFIG_KRETPROBES
 198 /* Check whether @p is used for implementing a trampoline. */
 199 extern int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p);
 200
 201 #ifdef CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK
 202 static nokprobe_inline struct kretprobe *get_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri)
 203 {
 204         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_any_held(),
 205                 "Kretprobe is accessed from instance under preemptive context");
 206
 207         return (struct kretprobe *)READ_ONCE(ri->node.rethook->data);
 208 }
 209 static nokprobe_inline unsigned long get_kretprobe_retaddr(struct kretprobe_instance *ri)
 210 {
 211         return ri->node.ret_addr;
 212 }
 213 #else
 214 extern void arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri,
 215                                    struct pt_regs *regs);
 216 void arch_kretprobe_fixup_return(struct pt_regs *regs,
 217                                  kprobe_opcode_t *correct_ret_addr);
 218
 219 void __kretprobe_trampoline(void);
 220 /*
 221  * Since some architecture uses structured function pointer,
 222  * use dereference_function_descriptor() to get real function address.
 223  */
 224 static nokprobe_inline void *kretprobe_trampoline_addr(void)
 225 {
 226         return dereference_kernel_function_descriptor(__kretprobe_trampoline);
 227 }
 228
 229 /* If the trampoline handler called from a kprobe, use this version */
 230 unsigned long __kretprobe_trampoline_handler(struct pt_regs *regs,
 231                                              void *frame_pointer);
 232
 233 static nokprobe_inline
 234 unsigned long kretprobe_trampoline_handler(struct pt_regs *regs,
 235                                            void *frame_pointer)
 236 {
 237         unsigned long ret;
 238         /*
 239          * Set a dummy kprobe for avoiding kretprobe recursion.
 240          * Since kretprobe never runs in kprobe handler, no kprobe must
 241          * be running at this point.
 242          */
 243         kprobe_busy_begin();
 244         ret = __kretprobe_trampoline_handler(regs, frame_pointer);
 245         kprobe_busy_end();
 246
 247         return ret;
 248 }
 249
 250 static nokprobe_inline struct kretprobe *get_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri)
 251 {
 252         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_any_held(),
 253                 "Kretprobe is accessed from instance under preemptive context");
 254
 255         return READ_ONCE(ri->rph->rp);
 256 }
 257
 258 static nokprobe_inline unsigned long get_kretprobe_retaddr(struct kretprobe_instance *ri)
 259 {
 260         return (unsigned long)ri->ret_addr;
 261 }
 262 #endif /* CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK */
 263
 264 #else /* !CONFIG_KRETPROBES */
 265 static inline void arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe *rp,
 266                                         struct pt_regs *regs)
 267 {
 268 }
 269 static inline int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
 270 {
 271         return 0;
 272 }
 273 #endif /* CONFIG_KRETPROBES */
 274
 275 /* Markers of '_kprobe_blacklist' section */
 276 extern unsigned long __start_kprobe_blacklist[];
 277 extern unsigned long __stop_kprobe_blacklist[];
 278
 279 extern struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[];
 280
 281 #ifdef CONFIG_KPROBES_SANITY_TEST
 282 extern int init_test_probes(void);
 283 #else /* !CONFIG_KPROBES_SANITY_TEST */
 284 static inline int init_test_probes(void)
 285 {
 286         return 0;
 287 }
 288 #endif /* CONFIG_KPROBES_SANITY_TEST */
 289
 290 extern int arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p);
 291 extern void arch_arm_kprobe(struct kprobe *p);
 292 extern void arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p);
 293 extern int arch_init_kprobes(void);
 294 extern void kprobes_inc_nmissed_count(struct kprobe *p);
 295 extern bool arch_within_kprobe_blacklist(unsigned long addr);
 296 extern int arch_populate_kprobe_blacklist(void);
 297 extern int kprobe_on_func_entry(kprobe_opcode_t *addr, const char *sym, unsigned long offset);
 298
 299 extern bool within_kprobe_blacklist(unsigned long addr);
 300 extern int kprobe_add_ksym_blacklist(unsigned long entry);
 301 extern int kprobe_add_area_blacklist(unsigned long start, unsigned long end);
 302
 303 struct kprobe_insn_cache {
 304         struct mutex mutex;
 305         void *(*alloc)(void);   /* allocate insn page */
 306         void (*free)(void *);   /* free insn page */
 307         const char *sym;        /* symbol for insn pages */
 308         struct list_head pages; /* list of kprobe_insn_page */
 309         size_t insn_size;       /* size of instruction slot */
 310         int nr_garbage;
 311 };
 312
 313 #ifdef __ARCH_WANT_KPROBES_INSN_SLOT
 314 extern kprobe_opcode_t *__get_insn_slot(struct kprobe_insn_cache *c);
 315 extern void __free_insn_slot(struct kprobe_insn_cache *c,
 316                              kprobe_opcode_t *slot, int dirty);
 317 /* sleep-less address checking routine  */
 318 extern bool __is_insn_slot_addr(struct kprobe_insn_cache *c,
 319                                 unsigned long addr);
 320
 321 #define DEFINE_INSN_CACHE_OPS(__name)                                   \
 322 extern struct kprobe_insn_cache kprobe_##__name##_slots;                \
 323                                                                         \
 324 static inline kprobe_opcode_t *get_##__name##_slot(void)                \
 325 {                                                                       \
 326         return __get_insn_slot(&kprobe_##__name##_slots);               \
 327 }                                                                       \
 328                                                                         \
 329 static inline void free_##__name##_slot(kprobe_opcode_t *slot, int dirty)\
 330 {                                                                       \
 331         __free_insn_slot(&kprobe_##__name##_slots, slot, dirty);        \
 332 }                                                                       \
 333                                                                         \
 334 static inline bool is_kprobe_##__name##_slot(unsigned long addr)        \
 335 {                                                                       \
 336         return __is_insn_slot_addr(&kprobe_##__name##_slots, addr);     \
 337 }
 338 #define KPROBE_INSN_PAGE_SYM            "kprobe_insn_page"
 339 #define KPROBE_OPTINSN_PAGE_SYM         "kprobe_optinsn_page"
 340 int kprobe_cache_get_kallsym(struct kprobe_insn_cache *c, unsigned int *symnum,
 341                              unsigned long *value, char *type, char *sym);
 342 #else /* !__ARCH_WANT_KPROBES_INSN_SLOT */
 343 #define DEFINE_INSN_CACHE_OPS(__name)                                   \
 344 static inline bool is_kprobe_##__name##_slot(unsigned long addr)        \
 345 {                                                                       \
 346         return 0;                                                       \
 347 }
 348 #endif
 349
 350 DEFINE_INSN_CACHE_OPS(insn);
 351
 352 #ifdef CONFIG_OPTPROBES
 353 /*
 354  * Internal structure for direct jump optimized probe
 355  */
 356 struct optimized_kprobe {
 357         struct kprobe kp;
 358         struct list_head list;  /* list for optimizing queue */
 359         struct arch_optimized_insn optinsn;
 360 };
 361
 362 /* Architecture dependent functions for direct jump optimization */
 363 extern int arch_prepared_optinsn(struct arch_optimized_insn *optinsn);
 364 extern int arch_check_optimized_kprobe(struct optimized_kprobe *op);
 365 extern int arch_prepare_optimized_kprobe(struct optimized_kprobe *op,
 366                                          struct kprobe *orig);
 367 extern void arch_remove_optimized_kprobe(struct optimized_kprobe *op);
 368 extern void arch_optimize_kprobes(struct list_head *oplist);
 369 extern void arch_unoptimize_kprobes(struct list_head *oplist,
 370                                     struct list_head *done_list);
 371 extern void arch_unoptimize_kprobe(struct optimized_kprobe *op);
 372 extern int arch_within_optimized_kprobe(struct optimized_kprobe *op,
 373                                         kprobe_opcode_t *addr);
 374
 375 extern void opt_pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs);
 376
 377 DEFINE_INSN_CACHE_OPS(optinsn);
 378
 379 extern void wait_for_kprobe_optimizer(void);
 380 #else /* !CONFIG_OPTPROBES */
 381 static inline void wait_for_kprobe_optimizer(void) { }
 382 #endif /* CONFIG_OPTPROBES */
 383
 384 #ifdef CONFIG_KPROBES_ON_FTRACE
 385 extern void kprobe_ftrace_handler(unsigned long ip, unsigned long parent_ip,
 386                                   struct ftrace_ops *ops, struct ftrace_regs *fregs);
 387 extern int arch_prepare_kprobe_ftrace(struct kprobe *p);
 388 #else
 389 static inline int arch_prepare_kprobe_ftrace(struct kprobe *p)
 390 {
 391         return -EINVAL;
 392 }
 393 #endif /* CONFIG_KPROBES_ON_FTRACE */
 394
 395 /* Get the kprobe at this addr (if any) - called with preemption disabled */
 396 struct kprobe *get_kprobe(void *addr);
 397
 398 /* kprobe_running() will just return the current_kprobe on this CPU */
 399 static inline struct kprobe *kprobe_running(void)
 400 {
 401         return __this_cpu_read(current_kprobe);
 402 }
 403
 404 static inline void reset_current_kprobe(void)
 405 {
 406         __this_cpu_write(current_kprobe, NULL);
 407 }
 408
 409 static inline struct kprobe_ctlblk *get_kprobe_ctlblk(void)
 410 {
 411         return this_cpu_ptr(&kprobe_ctlblk);
 412 }
 413
 414 kprobe_opcode_t *kprobe_lookup_name(const char *name, unsigned int offset);
 415 kprobe_opcode_t *arch_adjust_kprobe_addr(unsigned long addr, unsigned long offset, bool *on_func_entry);
 416
 417 int register_kprobe(struct kprobe *p);
 418 void unregister_kprobe(struct kprobe *p);
 419 int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
 420 void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
 421
 422 int register_kretprobe(struct kretprobe *rp);
 423 void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp);
 424 int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
 425 void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
 426
 427 #if defined(CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK) || !defined(CONFIG_KRETPROBES)
 428 #define kprobe_flush_task(tk)   do {} while (0)
 429 #else
 430 void kprobe_flush_task(struct task_struct *tk);
 431 #endif
 432
 433 void kprobe_free_init_mem(void);
 434
 435 int disable_kprobe(struct kprobe *kp);
 436 int enable_kprobe(struct kprobe *kp);
 437
 438 void dump_kprobe(struct kprobe *kp);
 439
 440 void *alloc_insn_page(void);
 441
 442 void *alloc_optinsn_page(void);
 443 void free_optinsn_page(void *page);
 444
 445 int kprobe_get_kallsym(unsigned int symnum, unsigned long *value, char *type,
 446                        char *sym);
 447
 448 int arch_kprobe_get_kallsym(unsigned int *symnum, unsigned long *value,
 449                             char *type, char *sym);
 450 #else /* !CONFIG_KPROBES: */
 451
 452 static inline int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
 453 {
 454         return 0;
 455 }
 456 static inline struct kprobe *get_kprobe(void *addr)
 457 {
 458         return NULL;
 459 }
 460 static inline struct kprobe *kprobe_running(void)
 461 {
 462         return NULL;
 463 }
 464 #define kprobe_busy_begin()     do {} while (0)
 465 #define kprobe_busy_end()       do {} while (0)
 466
 467 static inline int register_kprobe(struct kprobe *p)
 468 {
 469         return -EOPNOTSUPP;
 470 }
 471 static inline int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num)
 472 {
 473         return -EOPNOTSUPP;
 474 }
 475 static inline void unregister_kprobe(struct kprobe *p)
 476 {
 477 }
 478 static inline void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num)
 479 {
 480 }
 481 static inline int register_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 482 {
 483         return -EOPNOTSUPP;
 484 }
 485 static inline int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num)
 486 {
 487         return -EOPNOTSUPP;
 488 }
 489 static inline void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 490 {
 491 }
 492 static inline void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num)
 493 {
 494 }
 495 static inline void kprobe_flush_task(struct task_struct *tk)
 496 {
 497 }
 498 static inline void kprobe_free_init_mem(void)
 499 {
 500 }
 501 static inline int disable_kprobe(struct kprobe *kp)
 502 {
 503         return -EOPNOTSUPP;
 504 }
 505 static inline int enable_kprobe(struct kprobe *kp)
 506 {
 507         return -EOPNOTSUPP;
 508 }
 509
 510 static inline bool within_kprobe_blacklist(unsigned long addr)
 511 {
 512         return true;
 513 }
 514 static inline int kprobe_get_kallsym(unsigned int symnum, unsigned long *value,
 515                                      char *type, char *sym)
 516 {
 517         return -ERANGE;
 518 }
 519 #endif /* CONFIG_KPROBES */
 520
 521 static inline int disable_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 522 {
 523         return disable_kprobe(&rp->kp);
 524 }
 525 static inline int enable_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 526 {
 527         return enable_kprobe(&rp->kp);
 528 }
 529
 530 #ifndef CONFIG_KPROBES
 531 static inline bool is_kprobe_insn_slot(unsigned long addr)
 532 {
 533         return false;
 534 }
 535 #endif /* !CONFIG_KPROBES */
 536
 537 #ifndef CONFIG_OPTPROBES
 538 static inline bool is_kprobe_optinsn_slot(unsigned long addr)
 539 {
 540         return false;
 541 }
 542 #endif /* !CONFIG_OPTPROBES */
 543
 544 #ifdef CONFIG_KRETPROBES
 545 #ifdef CONFIG_KRETPROBE_ON_RETHOOK
 546 static nokprobe_inline bool is_kretprobe_trampoline(unsigned long addr)
 547 {
 548         return is_rethook_trampoline(addr);
 549 }
 550
 551 static nokprobe_inline
 552 unsigned long kretprobe_find_ret_addr(struct task_struct *tsk, void *fp,
 553                                       struct llist_node **cur)
 554 {
 555         return rethook_find_ret_addr(tsk, (unsigned long)fp, cur);
 556 }
 557 #else
 558 static nokprobe_inline bool is_kretprobe_trampoline(unsigned long addr)
 559 {
 560         return (void *)addr == kretprobe_trampoline_addr();
 561 }
 562
 563 unsigned long kretprobe_find_ret_addr(struct task_struct *tsk, void *fp,
 564                                       struct llist_node **cur);
 565 #endif
 566 #else
 567 static nokprobe_inline bool is_kretprobe_trampoline(unsigned long addr)
 568 {
 569         return false;
 570 }
 571
 572 static nokprobe_inline
 573 unsigned long kretprobe_find_ret_addr(struct task_struct *tsk, void *fp,
 574                                       struct llist_node **cur)
 575 {
 576         return 0;
 577 }
 578 #endif
 579
 580 /* Returns true if kprobes handled the fault */
 581 static nokprobe_inline bool kprobe_page_fault(struct pt_regs *regs,
 582                                               unsigned int trap)
 583 {
 584         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KPROBES))
 585                 return false;
 586         if (user_mode(regs))
 587                 return false;
 588         /*
 589          * To be potentially processing a kprobe fault and to be allowed
 590          * to call kprobe_running(), we have to be non-preemptible.
 591          */
 592         if (preemptible())
 593                 return false;
 594         if (!kprobe_running())
 595                 return false;
 596         return kprobe_fault_handler(regs, trap);
 597 }
 598
 599 #endif /* _LINUX_KPROBES_H */