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