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  *  include/linux/kprobes.h
   7  *
   8  * Copyright (C) IBM Corporation, 2002, 2004
   9  *
  10  * 2002-Oct     Created by Vamsi Krishna S <vamsi_krishna@in.ibm.com> Kernel
  11  *              Probes initial implementation ( includes suggestions from
  12  *              Rusty Russell).
  13  * 2004-July    Suparna Bhattacharya <suparna@in.ibm.com> added jumper probes
  14  *              interface to access function arguments.
  15  * 2005-May     Hien Nguyen <hien@us.ibm.com> and Jim Keniston
  16  *              <jkenisto@us.ibm.com>  and Prasanna S Panchamukhi
  17  *              <prasanna@in.ibm.com> added function-return probes.
  18  */
  19 #include <linux/compiler.h>
  20 #include <linux/linkage.h>
  21 #include <linux/list.h>
  22 #include <linux/notifier.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/bug.h>
  25 #include <linux/percpu.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/rcupdate.h>
  28 #include <linux/mutex.h>
  29 #include <linux/ftrace.h>
  30 #include <linux/refcount.h>
  31 #include <linux/freelist.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 (*kprobe_fault_handler_t) (struct kprobe *, struct pt_regs *,
  58                                        int trapnr);
  59 typedef int (*kretprobe_handler_t) (struct kretprobe_instance *,
  60                                     struct pt_regs *);
  61
  62 struct kprobe {
  63         struct hlist_node hlist;
  64
  65         /* list of kprobes for multi-handler support */
  66         struct list_head list;
  67
  68         /*count the number of times this probe was temporarily disarmed */
  69         unsigned long nmissed;
  70
  71         /* location of the probe point */
  72         kprobe_opcode_t *addr;
  73
  74         /* Allow user to indicate symbol name of the probe point */
  75         const char *symbol_name;
  76
  77         /* Offset into the symbol */
  78         unsigned int offset;
  79
  80         /* Called before addr is executed. */
  81         kprobe_pre_handler_t pre_handler;
  82
  83         /* Called after addr is executed, unless... */
  84         kprobe_post_handler_t post_handler;
  85
  86         /*
  87          * ... called if executing addr causes a fault (eg. page fault).
  88          * Return 1 if it handled fault, otherwise kernel will see it.
  89          */
  90         kprobe_fault_handler_t fault_handler;
  91
  92         /* Saved opcode (which has been replaced with breakpoint) */
  93         kprobe_opcode_t opcode;
  94
  95         /* copy of the original instruction */
  96         struct arch_specific_insn ainsn;
  97
  98         /*
  99          * Indicates various status flags.
 100          * Protected by kprobe_mutex after this kprobe is registered.
 101          */
 102         u32 flags;
 103 };
 104
 105 /* Kprobe status flags */
 106 #define KPROBE_FLAG_GONE        1 /* breakpoint has already gone */
 107 #define KPROBE_FLAG_DISABLED    2 /* probe is temporarily disabled */
 108 #define KPROBE_FLAG_OPTIMIZED   4 /*
 109                                    * probe is really optimized.
 110                                    * NOTE:
 111                                    * this flag is only for optimized_kprobe.
 112                                    */
 113 #define KPROBE_FLAG_FTRACE      8 /* probe is using ftrace */
 114
 115 /* Has this kprobe gone ? */
 116 static inline int kprobe_gone(struct kprobe *p)
 117 {
 118         return p->flags & KPROBE_FLAG_GONE;
 119 }
 120
 121 /* Is this kprobe disabled ? */
 122 static inline int kprobe_disabled(struct kprobe *p)
 123 {
 124         return p->flags & (KPROBE_FLAG_DISABLED | KPROBE_FLAG_GONE);
 125 }
 126
 127 /* Is this kprobe really running optimized path ? */
 128 static inline int kprobe_optimized(struct kprobe *p)
 129 {
 130         return p->flags & KPROBE_FLAG_OPTIMIZED;
 131 }
 132
 133 /* Is this kprobe uses ftrace ? */
 134 static inline int kprobe_ftrace(struct kprobe *p)
 135 {
 136         return p->flags & KPROBE_FLAG_FTRACE;
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Function-return probe -
 141  * Note:
 142  * User needs to provide a handler function, and initialize maxactive.
 143  * maxactive - The maximum number of instances of the probed function that
 144  * can be active concurrently.
 145  * nmissed - tracks the number of times the probed function's return was
 146  * ignored, due to maxactive being too low.
 147  *
 148  */
 149 struct kretprobe_holder {
 150         struct kretprobe        *rp;
 151         refcount_t              ref;
 152 };
 153
 154 struct kretprobe {
 155         struct kprobe kp;
 156         kretprobe_handler_t handler;
 157         kretprobe_handler_t entry_handler;
 158         int maxactive;
 159         int nmissed;
 160         size_t data_size;
 161         struct freelist_head freelist;
 162         struct kretprobe_holder *rph;
 163 };
 164
 165 struct kretprobe_instance {
 166         union {
 167                 struct freelist_node freelist;
 168                 struct rcu_head rcu;
 169         };
 170         struct llist_node llist;
 171         struct kretprobe_holder *rph;
 172         kprobe_opcode_t *ret_addr;
 173         void *fp;
 174         char data[];
 175 };
 176
 177 struct kretprobe_blackpoint {
 178         const char *name;
 179         void *addr;
 180 };
 181
 182 struct kprobe_blacklist_entry {
 183         struct list_head list;
 184         unsigned long start_addr;
 185         unsigned long end_addr;
 186 };
 187
 188 #ifdef CONFIG_KPROBES
 189 DECLARE_PER_CPU(struct kprobe *, current_kprobe);
 190 DECLARE_PER_CPU(struct kprobe_ctlblk, kprobe_ctlblk);
 191
 192 /*
 193  * For #ifdef avoidance:
 194  */
 195 static inline int kprobes_built_in(void)
 196 {
 197         return 1;
 198 }
 199
 200 extern void kprobe_busy_begin(void);
 201 extern void kprobe_busy_end(void);
 202
 203 #ifdef CONFIG_KRETPROBES
 204 extern void arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri,
 205                                    struct pt_regs *regs);
 206 extern int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p);
 207
 208 /* If the trampoline handler called from a kprobe, use this version */
 209 unsigned long __kretprobe_trampoline_handler(struct pt_regs *regs,
 210                                 void *trampoline_address,
 211                                 void *frame_pointer);
 212
 213 static nokprobe_inline
 214 unsigned long kretprobe_trampoline_handler(struct pt_regs *regs,
 215                                 void *trampoline_address,
 216                                 void *frame_pointer)
 217 {
 218         unsigned long ret;
 219         /*
 220          * Set a dummy kprobe for avoiding kretprobe recursion.
 221          * Since kretprobe never runs in kprobe handler, no kprobe must
 222          * be running at this point.
 223          */
 224         kprobe_busy_begin();
 225         ret = __kretprobe_trampoline_handler(regs, trampoline_address, frame_pointer);
 226         kprobe_busy_end();
 227
 228         return ret;
 229 }
 230
 231 static nokprobe_inline struct kretprobe *get_kretprobe(struct kretprobe_instance *ri)
 232 {
 233         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_any_held(),
 234                 "Kretprobe is accessed from instance under preemptive context");
 235
 236         return READ_ONCE(ri->rph->rp);
 237 }
 238
 239 #else /* CONFIG_KRETPROBES */
 240 static inline void arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe *rp,
 241                                         struct pt_regs *regs)
 242 {
 243 }
 244 static inline int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
 245 {
 246         return 0;
 247 }
 248 #endif /* CONFIG_KRETPROBES */
 249
 250 extern struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[];
 251
 252 #ifdef CONFIG_KPROBES_SANITY_TEST
 253 extern int init_test_probes(void);
 254 #else
 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                                         unsigned long addr);
 346
 347 extern void opt_pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs);
 348
 349 DEFINE_INSN_CACHE_OPS(optinsn);
 350
 351 #ifdef CONFIG_SYSCTL
 352 extern int sysctl_kprobes_optimization;
 353 extern int proc_kprobes_optimization_handler(struct ctl_table *table,
 354                                              int write, void *buffer,
 355                                              size_t *length, loff_t *ppos);
 356 #endif
 357 extern void wait_for_kprobe_optimizer(void);
 358 #else
 359 static inline void wait_for_kprobe_optimizer(void) { }
 360 #endif /* CONFIG_OPTPROBES */
 361 #ifdef CONFIG_KPROBES_ON_FTRACE
 362 extern void kprobe_ftrace_handler(unsigned long ip, unsigned long parent_ip,
 363                                   struct ftrace_ops *ops, struct ftrace_regs *fregs);
 364 extern int arch_prepare_kprobe_ftrace(struct kprobe *p);
 365 #endif
 366
 367 int arch_check_ftrace_location(struct kprobe *p);
 368
 369 /* Get the kprobe at this addr (if any) - called with preemption disabled */
 370 struct kprobe *get_kprobe(void *addr);
 371
 372 /* kprobe_running() will just return the current_kprobe on this CPU */
 373 static inline struct kprobe *kprobe_running(void)
 374 {
 375         return (__this_cpu_read(current_kprobe));
 376 }
 377
 378 static inline void reset_current_kprobe(void)
 379 {
 380         __this_cpu_write(current_kprobe, NULL);
 381 }
 382
 383 static inline struct kprobe_ctlblk *get_kprobe_ctlblk(void)
 384 {
 385         return this_cpu_ptr(&kprobe_ctlblk);
 386 }
 387
 388 kprobe_opcode_t *kprobe_lookup_name(const char *name, unsigned int offset);
 389 int register_kprobe(struct kprobe *p);
 390 void unregister_kprobe(struct kprobe *p);
 391 int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
 392 void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
 393 unsigned long arch_deref_entry_point(void *);
 394
 395 int register_kretprobe(struct kretprobe *rp);
 396 void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp);
 397 int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
 398 void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
 399
 400 void kprobe_flush_task(struct task_struct *tk);
 401
 402 void kprobe_free_init_mem(void);
 403
 404 int disable_kprobe(struct kprobe *kp);
 405 int enable_kprobe(struct kprobe *kp);
 406
 407 void dump_kprobe(struct kprobe *kp);
 408
 409 void *alloc_insn_page(void);
 410 void free_insn_page(void *page);
 411
 412 int kprobe_get_kallsym(unsigned int symnum, unsigned long *value, char *type,
 413                        char *sym);
 414
 415 int arch_kprobe_get_kallsym(unsigned int *symnum, unsigned long *value,
 416                             char *type, char *sym);
 417 #else /* !CONFIG_KPROBES: */
 418
 419 static inline int kprobes_built_in(void)
 420 {
 421         return 0;
 422 }
 423 static inline int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
 424 {
 425         return 0;
 426 }
 427 static inline struct kprobe *get_kprobe(void *addr)
 428 {
 429         return NULL;
 430 }
 431 static inline struct kprobe *kprobe_running(void)
 432 {
 433         return NULL;
 434 }
 435 static inline int register_kprobe(struct kprobe *p)
 436 {
 437         return -ENOSYS;
 438 }
 439 static inline int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num)
 440 {
 441         return -ENOSYS;
 442 }
 443 static inline void unregister_kprobe(struct kprobe *p)
 444 {
 445 }
 446 static inline void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num)
 447 {
 448 }
 449 static inline int register_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 450 {
 451         return -ENOSYS;
 452 }
 453 static inline int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num)
 454 {
 455         return -ENOSYS;
 456 }
 457 static inline void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 458 {
 459 }
 460 static inline void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num)
 461 {
 462 }
 463 static inline void kprobe_flush_task(struct task_struct *tk)
 464 {
 465 }
 466 static inline void kprobe_free_init_mem(void)
 467 {
 468 }
 469 static inline int disable_kprobe(struct kprobe *kp)
 470 {
 471         return -ENOSYS;
 472 }
 473 static inline int enable_kprobe(struct kprobe *kp)
 474 {
 475         return -ENOSYS;
 476 }
 477
 478 static inline bool within_kprobe_blacklist(unsigned long addr)
 479 {
 480         return true;
 481 }
 482 static inline int kprobe_get_kallsym(unsigned int symnum, unsigned long *value,
 483                                      char *type, char *sym)
 484 {
 485         return -ERANGE;
 486 }
 487 #endif /* CONFIG_KPROBES */
 488 static inline int disable_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 489 {
 490         return disable_kprobe(&rp->kp);
 491 }
 492 static inline int enable_kretprobe(struct kretprobe *rp)
 493 {
 494         return enable_kprobe(&rp->kp);
 495 }
 496
 497 #ifndef CONFIG_KPROBES
 498 static inline bool is_kprobe_insn_slot(unsigned long addr)
 499 {
 500         return false;
 501 }
 502 #endif
 503 #ifndef CONFIG_OPTPROBES
 504 static inline bool is_kprobe_optinsn_slot(unsigned long addr)
 505 {
 506         return false;
 507 }
 508 #endif
 509
 510 /* Returns true if kprobes handled the fault */
 511 static nokprobe_inline bool kprobe_page_fault(struct pt_regs *regs,
 512                                               unsigned int trap)
 513 {
 514         if (!kprobes_built_in())
 515                 return false;
 516         if (user_mode(regs))
 517                 return false;
 518         /*
 519          * To be potentially processing a kprobe fault and to be allowed
 520          * to call kprobe_running(), we have to be non-preemptible.
 521          */
 522         if (preemptible())
 523                 return false;
 524         if (!kprobe_running())
 525                 return false;
 526         return kprobe_fault_handler(regs, trap);
 527 }
 528
 529 #endif /* _LINUX_KPROBES_H */