include/linux/regset.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * User-mode machine state access
   4  *
   5  * Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
   6  *
   7  * Red Hat Author: Roland McGrath.
   8  */
   9
  10 #ifndef _LINUX_REGSET_H
  11 #define _LINUX_REGSET_H 1
  12
  13 #include <linux/compiler.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/bug.h>
  16 #include <linux/uaccess.h>
  17 struct task_struct;
  18 struct user_regset;
  19
  20
  21 /**
  22  * user_regset_active_fn - type of @active function in &struct user_regset
  23  * @target:     thread being examined
  24  * @regset:     regset being examined
  25  *
  26  * Return -%ENODEV if not available on the hardware found.
  27  * Return %0 if no interesting state in this thread.
  28  * Return >%0 number of @size units of interesting state.
  29  * Any get call fetching state beyond that number will
  30  * see the default initialization state for this data,
  31  * so a caller that knows what the default state is need
  32  * not copy it all out.
  33  * This call is optional; the pointer is %NULL if there
  34  * is no inexpensive check to yield a value < @n.
  35  */
  36 typedef int user_regset_active_fn(struct task_struct *target,
  37                                   const struct user_regset *regset);
  38
  39 /**
  40  * user_regset_get_fn - type of @get function in &struct user_regset
  41  * @target:     thread being examined
  42  * @regset:     regset being examined
  43  * @pos:        offset into the regset data to access, in bytes
  44  * @count:      amount of data to copy, in bytes
  45  * @kbuf:       if not %NULL, a kernel-space pointer to copy into
  46  * @ubuf:       if @kbuf is %NULL, a user-space pointer to copy into
  47  *
  48  * Fetch register values.  Return %0 on success; -%EIO or -%ENODEV
  49  * are usual failure returns.  The @pos and @count values are in
  50  * bytes, but must be properly aligned.  If @kbuf is non-null, that
  51  * buffer is used and @ubuf is ignored.  If @kbuf is %NULL, then
  52  * ubuf gives a userland pointer to access directly, and an -%EFAULT
  53  * return value is possible.
  54  */
  55 typedef int user_regset_get_fn(struct task_struct *target,
  56                                const struct user_regset *regset,
  57                                unsigned int pos, unsigned int count,
  58                                void *kbuf, void __user *ubuf);
  59
  60 /**
  61  * user_regset_set_fn - type of @set function in &struct user_regset
  62  * @target:     thread being examined
  63  * @regset:     regset being examined
  64  * @pos:        offset into the regset data to access, in bytes
  65  * @count:      amount of data to copy, in bytes
  66  * @kbuf:       if not %NULL, a kernel-space pointer to copy from
  67  * @ubuf:       if @kbuf is %NULL, a user-space pointer to copy from
  68  *
  69  * Store register values.  Return %0 on success; -%EIO or -%ENODEV
  70  * are usual failure returns.  The @pos and @count values are in
  71  * bytes, but must be properly aligned.  If @kbuf is non-null, that
  72  * buffer is used and @ubuf is ignored.  If @kbuf is %NULL, then
  73  * ubuf gives a userland pointer to access directly, and an -%EFAULT
  74  * return value is possible.
  75  */
  76 typedef int user_regset_set_fn(struct task_struct *target,
  77                                const struct user_regset *regset,
  78                                unsigned int pos, unsigned int count,
  79                                const void *kbuf, const void __user *ubuf);
  80
  81 /**
  82  * user_regset_writeback_fn - type of @writeback function in &struct user_regset
  83  * @target:     thread being examined
  84  * @regset:     regset being examined
  85  * @immediate:  zero if writeback at completion of next context switch is OK
  86  *
  87  * This call is optional; usually the pointer is %NULL.  When
  88  * provided, there is some user memory associated with this regset's
  89  * hardware, such as memory backing cached register data on register
  90  * window machines; the regset's data controls what user memory is
  91  * used (e.g. via the stack pointer value).
  92  *
  93  * Write register data back to user memory.  If the @immediate flag
  94  * is nonzero, it must be written to the user memory so uaccess or
  95  * access_process_vm() can see it when this call returns; if zero,
  96  * then it must be written back by the time the task completes a
  97  * context switch (as synchronized with wait_task_inactive()).
  98  * Return %0 on success or if there was nothing to do, -%EFAULT for
  99  * a memory problem (bad stack pointer or whatever), or -%EIO for a
 100  * hardware problem.
 101  */
 102 typedef int user_regset_writeback_fn(struct task_struct *target,
 103                                      const struct user_regset *regset,
 104                                      int immediate);
 105
 106 /**
 107  * user_regset_get_size_fn - type of @get_size function in &struct user_regset
 108  * @target:     thread being examined
 109  * @regset:     regset being examined
 110  *
 111  * This call is optional; usually the pointer is %NULL.
 112  *
 113  * When provided, this function must return the current size of regset
 114  * data, as observed by the @get function in &struct user_regset.  The
 115  * value returned must be a multiple of @size.  The returned size is
 116  * required to be valid only until the next time (if any) @regset is
 117  * modified for @target.
 118  *
 119  * This function is intended for dynamically sized regsets.  A regset
 120  * that is statically sized does not need to implement it.
 121  *
 122  * This function should not be called directly: instead, callers should
 123  * call regset_size() to determine the current size of a regset.
 124  */
 125 typedef unsigned int user_regset_get_size_fn(struct task_struct *target,
 126                                              const struct user_regset *regset);
 127
 128 /**
 129  * struct user_regset - accessible thread CPU state
 130  * @n:                  Number of slots (registers).
 131  * @size:               Size in bytes of a slot (register).
 132  * @align:              Required alignment, in bytes.
 133  * @bias:               Bias from natural indexing.
 134  * @core_note_type:     ELF note @n_type value used in core dumps.
 135  * @get:                Function to fetch values.
 136  * @set:                Function to store values.
 137  * @active:             Function to report if regset is active, or %NULL.
 138  * @writeback:          Function to write data back to user memory, or %NULL.
 139  * @get_size:           Function to return the regset's size, or %NULL.
 140  *
 141  * This data structure describes a machine resource we call a register set.
 142  * This is part of the state of an individual thread, not necessarily
 143  * actual CPU registers per se.  A register set consists of a number of
 144  * similar slots, given by @n.  Each slot is @size bytes, and aligned to
 145  * @align bytes (which is at least @size).  For dynamically-sized
 146  * regsets, @n must contain the maximum possible number of slots for the
 147  * regset, and @get_size must point to a function that returns the
 148  * current regset size.
 149  *
 150  * Callers that need to know only the current size of the regset and do
 151  * not care about its internal structure should call regset_size()
 152  * instead of inspecting @n or calling @get_size.
 153  *
 154  * For backward compatibility, the @get and @set methods must pad to, or
 155  * accept, @n * @size bytes, even if the current regset size is smaller.
 156  * The precise semantics of these operations depend on the regset being
 157  * accessed.
 158  *
 159  * The functions to which &struct user_regset members point must be
 160  * called only on the current thread or on a thread that is in
 161  * %TASK_STOPPED or %TASK_TRACED state, that we are guaranteed will not
 162  * be woken up and return to user mode, and that we have called
 163  * wait_task_inactive() on.  (The target thread always might wake up for
 164  * SIGKILL while these functions are working, in which case that
 165  * thread's user_regset state might be scrambled.)
 166  *
 167  * The @pos argument must be aligned according to @align; the @count
 168  * argument must be a multiple of @size.  These functions are not
 169  * responsible for checking for invalid arguments.
 170  *
 171  * When there is a natural value to use as an index, @bias gives the
 172  * difference between the natural index and the slot index for the
 173  * register set.  For example, x86 GDT segment descriptors form a regset;
 174  * the segment selector produces a natural index, but only a subset of
 175  * that index space is available as a regset (the TLS slots); subtracting
 176  * @bias from a segment selector index value computes the regset slot.
 177  *
 178  * If nonzero, @core_note_type gives the n_type field (NT_* value)
 179  * of the core file note in which this regset's data appears.
 180  * NT_PRSTATUS is a special case in that the regset data starts at
 181  * offsetof(struct elf_prstatus, pr_reg) into the note data; that is
 182  * part of the per-machine ELF formats userland knows about.  In
 183  * other cases, the core file note contains exactly the whole regset
 184  * (@n * @size) and nothing else.  The core file note is normally
 185  * omitted when there is an @active function and it returns zero.
 186  */
 187 struct user_regset {
 188         user_regset_get_fn              *get;
 189         user_regset_set_fn              *set;
 190         user_regset_active_fn           *active;
 191         user_regset_writeback_fn        *writeback;
 192         user_regset_get_size_fn         *get_size;
 193         unsigned int                    n;
 194         unsigned int                    size;
 195         unsigned int                    align;
 196         unsigned int                    bias;
 197         unsigned int                    core_note_type;
 198 };
 199
 200 /**
 201  * struct user_regset_view - available regsets
 202  * @name:       Identifier, e.g. UTS_MACHINE string.
 203  * @regsets:    Array of @n regsets available in this view.
 204  * @n:          Number of elements in @regsets.
 205  * @e_machine:  ELF header @e_machine %EM_* value written in core dumps.
 206  * @e_flags:    ELF header @e_flags value written in core dumps.
 207  * @ei_osabi:   ELF header @e_ident[%EI_OSABI] value written in core dumps.
 208  *
 209  * A regset view is a collection of regsets (&struct user_regset,
 210  * above).  This describes all the state of a thread that can be seen
 211  * from a given architecture/ABI environment.  More than one view might
 212  * refer to the same &struct user_regset, or more than one regset
 213  * might refer to the same machine-specific state in the thread.  For
 214  * example, a 32-bit thread's state could be examined from the 32-bit
 215  * view or from the 64-bit view.  Either method reaches the same thread
 216  * register state, doing appropriate widening or truncation.
 217  */
 218 struct user_regset_view {
 219         const char *name;
 220         const struct user_regset *regsets;
 221         unsigned int n;
 222         u32 e_flags;
 223         u16 e_machine;
 224         u8 ei_osabi;
 225 };
 226
 227 /*
 228  * This is documented here rather than at the definition sites because its
 229  * implementation is machine-dependent but its interface is universal.
 230  */
 231 /**
 232  * task_user_regset_view - Return the process's native regset view.
 233  * @tsk: a thread of the process in question
 234  *
 235  * Return the &struct user_regset_view that is native for the given process.
 236  * For example, what it would access when it called ptrace().
 237  * Throughout the life of the process, this only changes at exec.
 238  */
 239 const struct user_regset_view *task_user_regset_view(struct task_struct *tsk);
 240
 241
 242 /*
 243  * These are helpers for writing regset get/set functions in arch code.
 244  * Because @start_pos and @end_pos are always compile-time constants,
 245  * these are inlined into very little code though they look large.
 246  *
 247  * Use one or more calls sequentially for each chunk of regset data stored
 248  * contiguously in memory.  Call with constants for @start_pos and @end_pos,
 249  * giving the range of byte positions in the regset that data corresponds
 250  * to; @end_pos can be -1 if this chunk is at the end of the regset layout.
 251  * Each call updates the arguments to point past its chunk.
 252  */
 253
 254 static inline int user_regset_copyout(unsigned int *pos, unsigned int *count,
 255                                       void **kbuf,
 256                                       void __user **ubuf, const void *data,
 257                                       const int start_pos, const int end_pos)
 258 {
 259         if (*count == 0)
 260                 return 0;
 261         BUG_ON(*pos < start_pos);
 262         if (end_pos < 0 || *pos < end_pos) {
 263                 unsigned int copy = (end_pos < 0 ? *count
 264                                      : min(*count, end_pos - *pos));
 265                 data += *pos - start_pos;
 266                 if (*kbuf) {
 267                         memcpy(*kbuf, data, copy);
 268                         *kbuf += copy;
 269                 } else if (__copy_to_user(*ubuf, data, copy))
 270                         return -EFAULT;
 271                 else
 272                         *ubuf += copy;
 273                 *pos += copy;
 274                 *count -= copy;
 275         }
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 static inline int user_regset_copyin(unsigned int *pos, unsigned int *count,
 280                                      const void **kbuf,
 281                                      const void __user **ubuf, void *data,
 282                                      const int start_pos, const int end_pos)
 283 {
 284         if (*count == 0)
 285                 return 0;
 286         BUG_ON(*pos < start_pos);
 287         if (end_pos < 0 || *pos < end_pos) {
 288                 unsigned int copy = (end_pos < 0 ? *count
 289                                      : min(*count, end_pos - *pos));
 290                 data += *pos - start_pos;
 291                 if (*kbuf) {
 292                         memcpy(data, *kbuf, copy);
 293                         *kbuf += copy;
 294                 } else if (__copy_from_user(data, *ubuf, copy))
 295                         return -EFAULT;
 296                 else
 297                         *ubuf += copy;
 298                 *pos += copy;
 299                 *count -= copy;
 300         }
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 /*
 305  * These two parallel the two above, but for portions of a regset layout
 306  * that always read as all-zero or for which writes are ignored.
 307  */
 308 static inline int user_regset_copyout_zero(unsigned int *pos,
 309                                            unsigned int *count,
 310                                            void **kbuf, void __user **ubuf,
 311                                            const int start_pos,
 312                                            const int end_pos)
 313 {
 314         if (*count == 0)
 315                 return 0;
 316         BUG_ON(*pos < start_pos);
 317         if (end_pos < 0 || *pos < end_pos) {
 318                 unsigned int copy = (end_pos < 0 ? *count
 319                                      : min(*count, end_pos - *pos));
 320                 if (*kbuf) {
 321                         memset(*kbuf, 0, copy);
 322                         *kbuf += copy;
 323                 } else if (clear_user(*ubuf, copy))
 324                         return -EFAULT;
 325                 else
 326                         *ubuf += copy;
 327                 *pos += copy;
 328                 *count -= copy;
 329         }
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 static inline int user_regset_copyin_ignore(unsigned int *pos,
 334                                             unsigned int *count,
 335                                             const void **kbuf,
 336                                             const void __user **ubuf,
 337                                             const int start_pos,
 338                                             const int end_pos)
 339 {
 340         if (*count == 0)
 341                 return 0;
 342         BUG_ON(*pos < start_pos);
 343         if (end_pos < 0 || *pos < end_pos) {
 344                 unsigned int copy = (end_pos < 0 ? *count
 345                                      : min(*count, end_pos - *pos));
 346                 if (*kbuf)
 347                         *kbuf += copy;
 348                 else
 349                         *ubuf += copy;
 350                 *pos += copy;
 351                 *count -= copy;
 352         }
 353         return 0;
 354 }
 355
 356 extern int regset_get(struct task_struct *target,
 357                       const struct user_regset *regset,
 358                       unsigned int size, void *data);
 359
 360 extern int regset_get_alloc(struct task_struct *target,
 361                             const struct user_regset *regset,
 362                             unsigned int size,
 363                             void **data);
 364
 365 /**
 366  * copy_regset_to_user - fetch a thread's user_regset data into user memory
 367  * @target:     thread to be examined
 368  * @view:       &struct user_regset_view describing user thread machine state
 369  * @setno:      index in @view->regsets
 370  * @offset:     offset into the regset data, in bytes
 371  * @size:       amount of data to copy, in bytes
 372  * @data:       user-mode pointer to copy into
 373  */
 374 static inline int copy_regset_to_user(struct task_struct *target,
 375                                       const struct user_regset_view *view,
 376                                       unsigned int setno,
 377                                       unsigned int offset, unsigned int size,
 378                                       void __user *data)
 379 {
 380         const struct user_regset *regset = &view->regsets[setno];
 381
 382         if (!regset->get)
 383                 return -EOPNOTSUPP;
 384
 385         if (!access_ok(data, size))
 386                 return -EFAULT;
 387
 388         return regset->get(target, regset, offset, size, NULL, data);
 389 }
 390
 391 /**
 392  * copy_regset_from_user - store into thread's user_regset data from user memory
 393  * @target:     thread to be examined
 394  * @view:       &struct user_regset_view describing user thread machine state
 395  * @setno:      index in @view->regsets
 396  * @offset:     offset into the regset data, in bytes
 397  * @size:       amount of data to copy, in bytes
 398  * @data:       user-mode pointer to copy from
 399  */
 400 static inline int copy_regset_from_user(struct task_struct *target,
 401                                         const struct user_regset_view *view,
 402                                         unsigned int setno,
 403                                         unsigned int offset, unsigned int size,
 404                                         const void __user *data)
 405 {
 406         const struct user_regset *regset = &view->regsets[setno];
 407
 408         if (!regset->set)
 409                 return -EOPNOTSUPP;
 410
 411         if (!access_ok(data, size))
 412                 return -EFAULT;
 413
 414         return regset->set(target, regset, offset, size, NULL, data);
 415 }
 416
 417 /**
 418  * regset_size - determine the current size of a regset
 419  * @target:     thread to be examined
 420  * @regset:     regset to be examined
 421  *
 422  * Note that the returned size is valid only until the next time
 423  * (if any) @regset is modified for @target.
 424  */
 425 static inline unsigned int regset_size(struct task_struct *target,
 426                                        const struct user_regset *regset)
 427 {
 428         if (!regset->get_size)
 429                 return regset->n * regset->size;
 430         else
 431                 return regset->get_size(target, regset);
 432 }
 433
 434 #endif  /* <linux/regset.h> */