include/linux/livepatch.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
   2 /*
   3  * livepatch.h - Kernel Live Patching Core
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014 Seth Jennings <sjenning@redhat.com>
   6  * Copyright (C) 2014 SUSE
   7  */
   8
   9 #ifndef _LINUX_LIVEPATCH_H_
  10 #define _LINUX_LIVEPATCH_H_
  11
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/ftrace.h>
  14 #include <linux/completion.h>
  15 #include <linux/list.h>
  16
  17 #if IS_ENABLED(CONFIG_LIVEPATCH)
  18
  19 #include <asm/livepatch.h>
  20
  21 /* task patch states */
  22 #define KLP_UNDEFINED   -1
  23 #define KLP_UNPATCHED    0
  24 #define KLP_PATCHED      1
  25
  26 /**
  27  * struct klp_func - function structure for live patching
  28  * @old_name:   name of the function to be patched
  29  * @new_func:   pointer to the patched function code
  30  * @old_sympos: a hint indicating which symbol position the old function
  31  *              can be found (optional)
  32  * @old_func:   pointer to the function being patched
  33  * @kobj:       kobject for sysfs resources
  34  * @node:       list node for klp_object func_list
  35  * @stack_node: list node for klp_ops func_stack list
  36  * @old_size:   size of the old function
  37  * @new_size:   size of the new function
  38  * @nop:        temporary patch to use the original code again; dyn. allocated
  39  * @patched:    the func has been added to the klp_ops list
  40  * @transition: the func is currently being applied or reverted
  41  *
  42  * The patched and transition variables define the func's patching state.  When
  43  * patching, a func is always in one of the following states:
  44  *
  45  *   patched=0 transition=0: unpatched
  46  *   patched=0 transition=1: unpatched, temporary starting state
  47  *   patched=1 transition=1: patched, may be visible to some tasks
  48  *   patched=1 transition=0: patched, visible to all tasks
  49  *
  50  * And when unpatching, it goes in the reverse order:
  51  *
  52  *   patched=1 transition=0: patched, visible to all tasks
  53  *   patched=1 transition=1: patched, may be visible to some tasks
  54  *   patched=0 transition=1: unpatched, temporary ending state
  55  *   patched=0 transition=0: unpatched
  56  */
  57 struct klp_func {
  58         /* external */
  59         const char *old_name;
  60         void *new_func;
  61         /*
  62          * The old_sympos field is optional and can be used to resolve
  63          * duplicate symbol names in livepatch objects. If this field is zero,
  64          * it is expected the symbol is unique, otherwise patching fails. If
  65          * this value is greater than zero then that occurrence of the symbol
  66          * in kallsyms for the given object is used.
  67          */
  68         unsigned long old_sympos;
  69
  70         /* internal */
  71         void *old_func;
  72         struct kobject kobj;
  73         struct list_head node;
  74         struct list_head stack_node;
  75         unsigned long old_size, new_size;
  76         bool nop;
  77         bool patched;
  78         bool transition;
  79 };
  80
  81 struct klp_object;
  82
  83 /**
  84  * struct klp_callbacks - pre/post live-(un)patch callback structure
  85  * @pre_patch:          executed before code patching
  86  * @post_patch:         executed after code patching
  87  * @pre_unpatch:        executed before code unpatching
  88  * @post_unpatch:       executed after code unpatching
  89  * @post_unpatch_enabled:       flag indicating if post-unpatch callback
  90  *                              should run
  91  *
  92  * All callbacks are optional.  Only the pre-patch callback, if provided,
  93  * will be unconditionally executed.  If the parent klp_object fails to
  94  * patch for any reason, including a non-zero error status returned from
  95  * the pre-patch callback, no further callbacks will be executed.
  96  */
  97 struct klp_callbacks {
  98         int (*pre_patch)(struct klp_object *obj);
  99         void (*post_patch)(struct klp_object *obj);
 100         void (*pre_unpatch)(struct klp_object *obj);
 101         void (*post_unpatch)(struct klp_object *obj);
 102         bool post_unpatch_enabled;
 103 };
 104
 105 /**
 106  * struct klp_object - kernel object structure for live patching
 107  * @name:       module name (or NULL for vmlinux)
 108  * @funcs:      function entries for functions to be patched in the object
 109  * @callbacks:  functions to be executed pre/post (un)patching
 110  * @kobj:       kobject for sysfs resources
 111  * @func_list:  dynamic list of the function entries
 112  * @node:       list node for klp_patch obj_list
 113  * @mod:        kernel module associated with the patched object
 114  *              (NULL for vmlinux)
 115  * @dynamic:    temporary object for nop functions; dynamically allocated
 116  * @patched:    the object's funcs have been added to the klp_ops list
 117  */
 118 struct klp_object {
 119         /* external */
 120         const char *name;
 121         struct klp_func *funcs;
 122         struct klp_callbacks callbacks;
 123
 124         /* internal */
 125         struct kobject kobj;
 126         struct list_head func_list;
 127         struct list_head node;
 128         struct module *mod;
 129         bool dynamic;
 130         bool patched;
 131 };
 132
 133 /**
 134  * struct klp_state - state of the system modified by the livepatch
 135  * @id:         system state identifier (non-zero)
 136  * @version:    version of the change
 137  * @data:       custom data
 138  */
 139 struct klp_state {
 140         unsigned long id;
 141         unsigned int version;
 142         void *data;
 143 };
 144
 145 /**
 146  * struct klp_patch - patch structure for live patching
 147  * @mod:        reference to the live patch module
 148  * @objs:       object entries for kernel objects to be patched
 149  * @states:     system states that can get modified
 150  * @replace:    replace all actively used patches
 151  * @list:       list node for global list of actively used patches
 152  * @kobj:       kobject for sysfs resources
 153  * @obj_list:   dynamic list of the object entries
 154  * @enabled:    the patch is enabled (but operation may be incomplete)
 155  * @forced:     was involved in a forced transition
 156  * @free_work:  patch cleanup from workqueue-context
 157  * @finish:     for waiting till it is safe to remove the patch module
 158  */
 159 struct klp_patch {
 160         /* external */
 161         struct module *mod;
 162         struct klp_object *objs;
 163         struct klp_state *states;
 164         bool replace;
 165
 166         /* internal */
 167         struct list_head list;
 168         struct kobject kobj;
 169         struct list_head obj_list;
 170         bool enabled;
 171         bool forced;
 172         struct work_struct free_work;
 173         struct completion finish;
 174 };
 175
 176 #define klp_for_each_object_static(patch, obj) \
 177         for (obj = patch->objs; obj->funcs || obj->name; obj++)
 178
 179 #define klp_for_each_object_safe(patch, obj, tmp_obj)           \
 180         list_for_each_entry_safe(obj, tmp_obj, &patch->obj_list, node)
 181
 182 #define klp_for_each_object(patch, obj) \
 183         list_for_each_entry(obj, &patch->obj_list, node)
 184
 185 #define klp_for_each_func_static(obj, func) \
 186         for (func = obj->funcs; \
 187              func->old_name || func->new_func || func->old_sympos; \
 188              func++)
 189
 190 #define klp_for_each_func_safe(obj, func, tmp_func)                     \
 191         list_for_each_entry_safe(func, tmp_func, &obj->func_list, node)
 192
 193 #define klp_for_each_func(obj, func)    \
 194         list_for_each_entry(func, &obj->func_list, node)
 195
 196 int klp_enable_patch(struct klp_patch *);
 197
 198 /* Called from the module loader during module coming/going states */
 199 int klp_module_coming(struct module *mod);
 200 void klp_module_going(struct module *mod);
 201
 202 void klp_copy_process(struct task_struct *child);
 203 void klp_update_patch_state(struct task_struct *task);
 204
 205 static inline bool klp_patch_pending(struct task_struct *task)
 206 {
 207         return test_tsk_thread_flag(task, TIF_PATCH_PENDING);
 208 }
 209
 210 static inline bool klp_have_reliable_stack(void)
 211 {
 212         return IS_ENABLED(CONFIG_STACKTRACE) &&
 213                IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_RELIABLE_STACKTRACE);
 214 }
 215
 216 typedef int (*klp_shadow_ctor_t)(void *obj,
 217                                  void *shadow_data,
 218                                  void *ctor_data);
 219 typedef void (*klp_shadow_dtor_t)(void *obj, void *shadow_data);
 220
 221 void *klp_shadow_get(void *obj, unsigned long id);
 222 void *klp_shadow_alloc(void *obj, unsigned long id,
 223                        size_t size, gfp_t gfp_flags,
 224                        klp_shadow_ctor_t ctor, void *ctor_data);
 225 void *klp_shadow_get_or_alloc(void *obj, unsigned long id,
 226                               size_t size, gfp_t gfp_flags,
 227                               klp_shadow_ctor_t ctor, void *ctor_data);
 228 void klp_shadow_free(void *obj, unsigned long id, klp_shadow_dtor_t dtor);
 229 void klp_shadow_free_all(unsigned long id, klp_shadow_dtor_t dtor);
 230
 231 struct klp_state *klp_get_state(struct klp_patch *patch, unsigned long id);
 232 struct klp_state *klp_get_prev_state(unsigned long id);
 233
 234 int klp_apply_section_relocs(struct module *pmod, Elf_Shdr *sechdrs,
 235                              const char *shstrtab, const char *strtab,
 236                              unsigned int symindex, unsigned int secindex,
 237                              const char *objname);
 238
 239 #else /* !CONFIG_LIVEPATCH */
 240
 241 static inline int klp_module_coming(struct module *mod) { return 0; }
 242 static inline void klp_module_going(struct module *mod) {}
 243 static inline bool klp_patch_pending(struct task_struct *task) { return false; }
 244 static inline void klp_update_patch_state(struct task_struct *task) {}
 245 static inline void klp_copy_process(struct task_struct *child) {}
 246
 247 static inline
 248 int klp_apply_section_relocs(struct module *pmod, Elf_Shdr *sechdrs,
 249                              const char *shstrtab, const char *strtab,
 250                              unsigned int symindex, unsigned int secindex,
 251                              const char *objname)
 252 {
 253         return 0;
 254 }
 255
 256 #endif /* CONFIG_LIVEPATCH */
 257
 258 #endif /* _LINUX_LIVEPATCH_H_ */