arch/x86/kernel/kprobes/core.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  *  Kernel Probes (KProbes)
   4  *
   5  * Copyright (C) IBM Corporation, 2002, 2004
   6  *
   7  * 2002-Oct     Created by Vamsi Krishna S <vamsi_krishna@in.ibm.com> Kernel
   8  *              Probes initial implementation ( includes contributions from
   9  *              Rusty Russell).
  10  * 2004-July    Suparna Bhattacharya <suparna@in.ibm.com> added jumper probes
  11  *              interface to access function arguments.
  12  * 2004-Oct     Jim Keniston <jkenisto@us.ibm.com> and Prasanna S Panchamukhi
  13  *              <prasanna@in.ibm.com> adapted for x86_64 from i386.
  14  * 2005-Mar     Roland McGrath <roland@redhat.com>
  15  *              Fixed to handle %rip-relative addressing mode correctly.
  16  * 2005-May     Hien Nguyen <hien@us.ibm.com>, Jim Keniston
  17  *              <jkenisto@us.ibm.com> and Prasanna S Panchamukhi
  18  *              <prasanna@in.ibm.com> added function-return probes.
  19  * 2005-May     Rusty Lynch <rusty.lynch@intel.com>
  20  *              Added function return probes functionality
  21  * 2006-Feb     Masami Hiramatsu <hiramatu@sdl.hitachi.co.jp> added
  22  *              kprobe-booster and kretprobe-booster for i386.
  23  * 2007-Dec     Masami Hiramatsu <mhiramat@redhat.com> added kprobe-booster
  24  *              and kretprobe-booster for x86-64
  25  * 2007-Dec     Masami Hiramatsu <mhiramat@redhat.com>, Arjan van de Ven
  26  *              <arjan@infradead.org> and Jim Keniston <jkenisto@us.ibm.com>
  27  *              unified x86 kprobes code.
  28  */
  29 #include <linux/kprobes.h>
  30 #include <linux/ptrace.h>
  31 #include <linux/string.h>
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/hardirq.h>
  34 #include <linux/preempt.h>
  35 #include <linux/sched/debug.h>
  36 #include <linux/perf_event.h>
  37 #include <linux/extable.h>
  38 #include <linux/kdebug.h>
  39 #include <linux/kallsyms.h>
  40 #include <linux/kgdb.h>
  41 #include <linux/ftrace.h>
  42 #include <linux/kasan.h>
  43 #include <linux/moduleloader.h>
  44 #include <linux/objtool.h>
  45 #include <linux/vmalloc.h>
  46 #include <linux/pgtable.h>
  47 #include <linux/set_memory.h>
  48 #include <linux/cfi.h>
  49
  50 #include <asm/text-patching.h>
  51 #include <asm/cacheflush.h>
  52 #include <asm/desc.h>
  53 #include <linux/uaccess.h>
  54 #include <asm/alternative.h>
  55 #include <asm/insn.h>
  56 #include <asm/debugreg.h>
  57 #include <asm/ibt.h>
  58
  59 #include "common.h"
  60
  61 DEFINE_PER_CPU(struct kprobe *, current_kprobe) = NULL;
  62 DEFINE_PER_CPU(struct kprobe_ctlblk, kprobe_ctlblk);
  63
  64 #define W(row, b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, ba, bb, bc, bd, be, bf)\
  65         (((b0##UL << 0x0)|(b1##UL << 0x1)|(b2##UL << 0x2)|(b3##UL << 0x3) |   \
  66           (b4##UL << 0x4)|(b5##UL << 0x5)|(b6##UL << 0x6)|(b7##UL << 0x7) |   \
  67           (b8##UL << 0x8)|(b9##UL << 0x9)|(ba##UL << 0xa)|(bb##UL << 0xb) |   \
  68           (bc##UL << 0xc)|(bd##UL << 0xd)|(be##UL << 0xe)|(bf##UL << 0xf))    \
  69          << (row % 32))
  70         /*
  71          * Undefined/reserved opcodes, conditional jump, Opcode Extension
  72          * Groups, and some special opcodes can not boost.
  73          * This is non-const and volatile to keep gcc from statically
  74          * optimizing it out, as variable_test_bit makes gcc think only
  75          * *(unsigned long*) is used.
  76          */
  77 static volatile u32 twobyte_is_boostable[256 / 32] = {
  78         /*      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f          */
  79         /*      ----------------------------------------------          */
  80         W(0x00, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0) | /* 00 */
  81         W(0x10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1) , /* 10 */
  82         W(0x20, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) | /* 20 */
  83         W(0x30, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) , /* 30 */
  84         W(0x40, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) | /* 40 */
  85         W(0x50, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) , /* 50 */
  86         W(0x60, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1) | /* 60 */
  87         W(0x70, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1) , /* 70 */
  88         W(0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) | /* 80 */
  89         W(0x90, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) , /* 90 */
  90         W(0xa0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1) | /* a0 */
  91         W(0xb0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1) , /* b0 */
  92         W(0xc0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) | /* c0 */
  93         W(0xd0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1) , /* d0 */
  94         W(0xe0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1) | /* e0 */
  95         W(0xf0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0)   /* f0 */
  96         /*      -----------------------------------------------         */
  97         /*      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f          */
  98 };
  99 #undef W
 100
 101 struct kretprobe_blackpoint kretprobe_blacklist[] = {
 102         {"__switch_to", }, /* This function switches only current task, but
 103                               doesn't switch kernel stack.*/
 104         {NULL, NULL}    /* Terminator */
 105 };
 106
 107 const int kretprobe_blacklist_size = ARRAY_SIZE(kretprobe_blacklist);
 108
 109 static nokprobe_inline void
 110 __synthesize_relative_insn(void *dest, void *from, void *to, u8 op)
 111 {
 112         struct __arch_relative_insn {
 113                 u8 op;
 114                 s32 raddr;
 115         } __packed *insn;
 116
 117         insn = (struct __arch_relative_insn *)dest;
 118         insn->raddr = (s32)((long)(to) - ((long)(from) + 5));
 119         insn->op = op;
 120 }
 121
 122 /* Insert a jump instruction at address 'from', which jumps to address 'to'.*/
 123 void synthesize_reljump(void *dest, void *from, void *to)
 124 {
 125         __synthesize_relative_insn(dest, from, to, JMP32_INSN_OPCODE);
 126 }
 127 NOKPROBE_SYMBOL(synthesize_reljump);
 128
 129 /* Insert a call instruction at address 'from', which calls address 'to'.*/
 130 void synthesize_relcall(void *dest, void *from, void *to)
 131 {
 132         __synthesize_relative_insn(dest, from, to, CALL_INSN_OPCODE);
 133 }
 134 NOKPROBE_SYMBOL(synthesize_relcall);
 135
 136 /*
 137  * Returns non-zero if INSN is boostable.
 138  * RIP relative instructions are adjusted at copying time in 64 bits mode
 139  */
 140 bool can_boost(struct insn *insn, void *addr)
 141 {
 142         kprobe_opcode_t opcode;
 143         insn_byte_t prefix;
 144         int i;
 145
 146         if (search_exception_tables((unsigned long)addr))
 147                 return false;   /* Page fault may occur on this address. */
 148
 149         /* 2nd-byte opcode */
 150         if (insn->opcode.nbytes == 2)
 151                 return test_bit(insn->opcode.bytes[1],
 152                                 (unsigned long *)twobyte_is_boostable);
 153
 154         if (insn->opcode.nbytes != 1)
 155                 return false;
 156
 157         for_each_insn_prefix(insn, i, prefix) {
 158                 insn_attr_t attr;
 159
 160                 attr = inat_get_opcode_attribute(prefix);
 161                 /* Can't boost Address-size override prefix and CS override prefix */
 162                 if (prefix == 0x2e || inat_is_address_size_prefix(attr))
 163                         return false;
 164         }
 165
 166         opcode = insn->opcode.bytes[0];
 167
 168         switch (opcode) {
 169         case 0x62:              /* bound */
 170         case 0x70 ... 0x7f:     /* Conditional jumps */
 171         case 0x9a:              /* Call far */
 172         case 0xcc ... 0xce:     /* software exceptions */
 173         case 0xd6:              /* (UD) */
 174         case 0xd8 ... 0xdf:     /* ESC */
 175         case 0xe0 ... 0xe3:     /* LOOP*, JCXZ */
 176         case 0xe8 ... 0xe9:     /* near Call, JMP */
 177         case 0xeb:              /* Short JMP */
 178         case 0xf0 ... 0xf4:     /* LOCK/REP, HLT */
 179                 /* ... are not boostable */
 180                 return false;
 181         case 0xc0 ... 0xc1:     /* Grp2 */
 182         case 0xd0 ... 0xd3:     /* Grp2 */
 183                 /*
 184                  * AMD uses nnn == 110 as SHL/SAL, but Intel makes it reserved.
 185                  */
 186                 return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) != 0b110;
 187         case 0xf6 ... 0xf7:     /* Grp3 */
 188                 /* AMD uses nnn == 001 as TEST, but Intel makes it reserved. */
 189                 return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) != 0b001;
 190         case 0xfe:              /* Grp4 */
 191                 /* Only INC and DEC are boostable */
 192                 return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b000 ||
 193                        X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b001;
 194         case 0xff:              /* Grp5 */
 195                 /* Only INC, DEC, and indirect JMP are boostable */
 196                 return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b000 ||
 197                        X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b001 ||
 198                        X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b100;
 199         default:
 200                 return true;
 201         }
 202 }
 203
 204 static unsigned long
 205 __recover_probed_insn(kprobe_opcode_t *buf, unsigned long addr)
 206 {
 207         struct kprobe *kp;
 208         bool faddr;
 209
 210         kp = get_kprobe((void *)addr);
 211         faddr = ftrace_location(addr) == addr;
 212         /*
 213          * Use the current code if it is not modified by Kprobe
 214          * and it cannot be modified by ftrace.
 215          */
 216         if (!kp && !faddr)
 217                 return addr;
 218
 219         /*
 220          * Basically, kp->ainsn.insn has an original instruction.
 221          * However, RIP-relative instruction can not do single-stepping
 222          * at different place, __copy_instruction() tweaks the displacement of
 223          * that instruction. In that case, we can't recover the instruction
 224          * from the kp->ainsn.insn.
 225          *
 226          * On the other hand, in case on normal Kprobe, kp->opcode has a copy
 227          * of the first byte of the probed instruction, which is overwritten
 228          * by int3. And the instruction at kp->addr is not modified by kprobes
 229          * except for the first byte, we can recover the original instruction
 230          * from it and kp->opcode.
 231          *
 232          * In case of Kprobes using ftrace, we do not have a copy of
 233          * the original instruction. In fact, the ftrace location might
 234          * be modified at anytime and even could be in an inconsistent state.
 235          * Fortunately, we know that the original code is the ideal 5-byte
 236          * long NOP.
 237          */
 238         if (copy_from_kernel_nofault(buf, (void *)addr,
 239                 MAX_INSN_SIZE * sizeof(kprobe_opcode_t)))
 240                 return 0UL;
 241
 242         if (faddr)
 243                 memcpy(buf, x86_nops[5], 5);
 244         else
 245                 buf[0] = kp->opcode;
 246         return (unsigned long)buf;
 247 }
 248
 249 /*
 250  * Recover the probed instruction at addr for further analysis.
 251  * Caller must lock kprobes by kprobe_mutex, or disable preemption
 252  * for preventing to release referencing kprobes.
 253  * Returns zero if the instruction can not get recovered (or access failed).
 254  */
 255 unsigned long recover_probed_instruction(kprobe_opcode_t *buf, unsigned long addr)
 256 {
 257         unsigned long __addr;
 258
 259         __addr = __recover_optprobed_insn(buf, addr);
 260         if (__addr != addr)
 261                 return __addr;
 262
 263         return __recover_probed_insn(buf, addr);
 264 }
 265
 266 /* Check if insn is INT or UD */
 267 static inline bool is_exception_insn(struct insn *insn)
 268 {
 269         /* UD uses 0f escape */
 270         if (insn->opcode.bytes[0] == 0x0f) {
 271                 /* UD0 / UD1 / UD2 */
 272                 return insn->opcode.bytes[1] == 0xff ||
 273                        insn->opcode.bytes[1] == 0xb9 ||
 274                        insn->opcode.bytes[1] == 0x0b;
 275         }
 276
 277         /* INT3 / INT n / INTO / INT1 */
 278         return insn->opcode.bytes[0] == 0xcc ||
 279                insn->opcode.bytes[0] == 0xcd ||
 280                insn->opcode.bytes[0] == 0xce ||
 281                insn->opcode.bytes[0] == 0xf1;
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Check if paddr is at an instruction boundary and that instruction can
 286  * be probed
 287  */
 288 static bool can_probe(unsigned long paddr)
 289 {
 290         unsigned long addr, __addr, offset = 0;
 291         struct insn insn;
 292         kprobe_opcode_t buf[MAX_INSN_SIZE];
 293
 294         if (!kallsyms_lookup_size_offset(paddr, NULL, &offset))
 295                 return false;
 296
 297         /* Decode instructions */
 298         addr = paddr - offset;
 299         while (addr < paddr) {
 300                 /*
 301                  * Check if the instruction has been modified by another
 302                  * kprobe, in which case we replace the breakpoint by the
 303                  * original instruction in our buffer.
 304                  * Also, jump optimization will change the breakpoint to
 305                  * relative-jump. Since the relative-jump itself is
 306                  * normally used, we just go through if there is no kprobe.
 307                  */
 308                 __addr = recover_probed_instruction(buf, addr);
 309                 if (!__addr)
 310                         return false;
 311
 312                 if (insn_decode_kernel(&insn, (void *)__addr) < 0)
 313                         return false;
 314
 315 #ifdef CONFIG_KGDB
 316                 /*
 317                  * If there is a dynamically installed kgdb sw breakpoint,
 318                  * this function should not be probed.
 319                  */
 320                 if (insn.opcode.bytes[0] == INT3_INSN_OPCODE &&
 321                     kgdb_has_hit_break(addr))
 322                         return false;
 323 #endif
 324                 addr += insn.length;
 325         }
 326
 327         /* Check if paddr is at an instruction boundary */
 328         if (addr != paddr)
 329                 return false;
 330
 331         __addr = recover_probed_instruction(buf, addr);
 332         if (!__addr)
 333                 return false;
 334
 335         if (insn_decode_kernel(&insn, (void *)__addr) < 0)
 336                 return false;
 337
 338         /* INT and UD are special and should not be kprobed */
 339         if (is_exception_insn(&insn))
 340                 return false;
 341
 342         if (IS_ENABLED(CONFIG_CFI_CLANG)) {
 343                 /*
 344                  * The compiler generates the following instruction sequence
 345                  * for indirect call checks and cfi.c decodes this;
 346                  *
 347                  *   movl    -<id>, %r10d       ; 6 bytes
 348                  *   addl    -4(%reg), %r10d    ; 4 bytes
 349                  *   je      .Ltmp1             ; 2 bytes
 350                  *   ud2                        ; <- regs->ip
 351                  *   .Ltmp1:
 352                  *
 353                  * Also, these movl and addl are used for showing expected
 354                  * type. So those must not be touched.
 355                  */
 356                 if (insn.opcode.value == 0xBA)
 357                         offset = 12;
 358                 else if (insn.opcode.value == 0x3)
 359                         offset = 6;
 360                 else
 361                         goto out;
 362
 363                 /* This movl/addl is used for decoding CFI. */
 364                 if (is_cfi_trap(addr + offset))
 365                         return false;
 366         }
 367
 368 out:
 369         return true;
 370 }
 371
 372 /* If x86 supports IBT (ENDBR) it must be skipped. */
 373 kprobe_opcode_t *arch_adjust_kprobe_addr(unsigned long addr, unsigned long offset,
 374                                          bool *on_func_entry)
 375 {
 376         if (is_endbr(*(u32 *)addr)) {
 377                 *on_func_entry = !offset || offset == 4;
 378                 if (*on_func_entry)
 379                         offset = 4;
 380
 381         } else {
 382                 *on_func_entry = !offset;
 383         }
 384
 385         return (kprobe_opcode_t *)(addr + offset);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Copy an instruction with recovering modified instruction by kprobes
 390  * and adjust the displacement if the instruction uses the %rip-relative
 391  * addressing mode. Note that since @real will be the final place of copied
 392  * instruction, displacement must be adjust by @real, not @dest.
 393  * This returns the length of copied instruction, or 0 if it has an error.
 394  */
 395 int __copy_instruction(u8 *dest, u8 *src, u8 *real, struct insn *insn)
 396 {
 397         kprobe_opcode_t buf[MAX_INSN_SIZE];
 398         unsigned long recovered_insn = recover_probed_instruction(buf, (unsigned long)src);
 399         int ret;
 400
 401         if (!recovered_insn || !insn)
 402                 return 0;
 403
 404         /* This can access kernel text if given address is not recovered */
 405         if (copy_from_kernel_nofault(dest, (void *)recovered_insn,
 406                         MAX_INSN_SIZE))
 407                 return 0;
 408
 409         ret = insn_decode_kernel(insn, dest);
 410         if (ret < 0)
 411                 return 0;
 412
 413         /* We can not probe force emulate prefixed instruction */
 414         if (insn_has_emulate_prefix(insn))
 415                 return 0;
 416
 417         /* Another subsystem puts a breakpoint, failed to recover */
 418         if (insn->opcode.bytes[0] == INT3_INSN_OPCODE)
 419                 return 0;
 420
 421         /* We should not singlestep on the exception masking instructions */
 422         if (insn_masking_exception(insn))
 423                 return 0;
 424
 425 #ifdef CONFIG_X86_64
 426         /* Only x86_64 has RIP relative instructions */
 427         if (insn_rip_relative(insn)) {
 428                 s64 newdisp;
 429                 u8 *disp;
 430                 /*
 431                  * The copied instruction uses the %rip-relative addressing
 432                  * mode.  Adjust the displacement for the difference between
 433                  * the original location of this instruction and the location
 434                  * of the copy that will actually be run.  The tricky bit here
 435                  * is making sure that the sign extension happens correctly in
 436                  * this calculation, since we need a signed 32-bit result to
 437                  * be sign-extended to 64 bits when it's added to the %rip
 438                  * value and yield the same 64-bit result that the sign-
 439                  * extension of the original signed 32-bit displacement would
 440                  * have given.
 441                  */
 442                 newdisp = (u8 *) src + (s64) insn->displacement.value
 443                           - (u8 *) real;
 444                 if ((s64) (s32) newdisp != newdisp) {
 445                         pr_err("Kprobes error: new displacement does not fit into s32 (%llx)\n", newdisp);
 446                         return 0;
 447                 }
 448                 disp = (u8 *) dest + insn_offset_displacement(insn);
 449                 *(s32 *) disp = (s32) newdisp;
 450         }
 451 #endif
 452         return insn->length;
 453 }
 454
 455 /* Prepare reljump or int3 right after instruction */
 456 static int prepare_singlestep(kprobe_opcode_t *buf, struct kprobe *p,
 457                               struct insn *insn)
 458 {
 459         int len = insn->length;
 460
 461         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION) &&
 462             !p->post_handler && can_boost(insn, p->addr) &&
 463             MAX_INSN_SIZE - len >= JMP32_INSN_SIZE) {
 464                 /*
 465                  * These instructions can be executed directly if it
 466                  * jumps back to correct address.
 467                  */
 468                 synthesize_reljump(buf + len, p->ainsn.insn + len,
 469                                    p->addr + insn->length);
 470                 len += JMP32_INSN_SIZE;
 471                 p->ainsn.boostable = 1;
 472         } else {
 473                 /* Otherwise, put an int3 for trapping singlestep */
 474                 if (MAX_INSN_SIZE - len < INT3_INSN_SIZE)
 475                         return -ENOSPC;
 476
 477                 buf[len] = INT3_INSN_OPCODE;
 478                 len += INT3_INSN_SIZE;
 479         }
 480
 481         return len;
 482 }
 483
 484 /* Make page to RO mode when allocate it */
 485 void *alloc_insn_page(void)
 486 {
 487         void *page;
 488
 489         page = module_alloc(PAGE_SIZE);
 490         if (!page)
 491                 return NULL;
 492
 493         /*
 494          * TODO: Once additional kernel code protection mechanisms are set, ensure
 495          * that the page was not maliciously altered and it is still zeroed.
 496          */
 497         set_memory_rox((unsigned long)page, 1);
 498
 499         return page;
 500 }
 501
 502 /* Kprobe x86 instruction emulation - only regs->ip or IF flag modifiers */
 503
 504 static void kprobe_emulate_ifmodifiers(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 505 {
 506         switch (p->ainsn.opcode) {
 507         case 0xfa:      /* cli */
 508                 regs->flags &= ~(X86_EFLAGS_IF);
 509                 break;
 510         case 0xfb:      /* sti */
 511                 regs->flags |= X86_EFLAGS_IF;
 512                 break;
 513         case 0x9c:      /* pushf */
 514                 int3_emulate_push(regs, regs->flags);
 515                 break;
 516         case 0x9d:      /* popf */
 517                 regs->flags = int3_emulate_pop(regs);
 518                 break;
 519         }
 520         regs->ip = regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size;
 521 }
 522 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_ifmodifiers);
 523
 524 static void kprobe_emulate_ret(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 525 {
 526         int3_emulate_ret(regs);
 527 }
 528 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_ret);
 529
 530 static void kprobe_emulate_call(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 531 {
 532         unsigned long func = regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size;
 533
 534         func += p->ainsn.rel32;
 535         int3_emulate_call(regs, func);
 536 }
 537 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_call);
 538
 539 static void kprobe_emulate_jmp(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 540 {
 541         unsigned long ip = regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size;
 542
 543         ip += p->ainsn.rel32;
 544         int3_emulate_jmp(regs, ip);
 545 }
 546 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_jmp);
 547
 548 static void kprobe_emulate_jcc(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 549 {
 550         unsigned long ip = regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size;
 551
 552         int3_emulate_jcc(regs, p->ainsn.jcc.type, ip, p->ainsn.rel32);
 553 }
 554 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_jcc);
 555
 556 static void kprobe_emulate_loop(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 557 {
 558         unsigned long ip = regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size;
 559         bool match;
 560
 561         if (p->ainsn.loop.type != 3) {  /* LOOP* */
 562                 if (p->ainsn.loop.asize == 32)
 563                         match = ((*(u32 *)&regs->cx)--) != 0;
 564 #ifdef CONFIG_X86_64
 565                 else if (p->ainsn.loop.asize == 64)
 566                         match = ((*(u64 *)&regs->cx)--) != 0;
 567 #endif
 568                 else
 569                         match = ((*(u16 *)&regs->cx)--) != 0;
 570         } else {                        /* JCXZ */
 571                 if (p->ainsn.loop.asize == 32)
 572                         match = *(u32 *)(&regs->cx) == 0;
 573 #ifdef CONFIG_X86_64
 574                 else if (p->ainsn.loop.asize == 64)
 575                         match = *(u64 *)(&regs->cx) == 0;
 576 #endif
 577                 else
 578                         match = *(u16 *)(&regs->cx) == 0;
 579         }
 580
 581         if (p->ainsn.loop.type == 0)    /* LOOPNE */
 582                 match = match && !(regs->flags & X86_EFLAGS_ZF);
 583         else if (p->ainsn.loop.type == 1)       /* LOOPE */
 584                 match = match && (regs->flags & X86_EFLAGS_ZF);
 585
 586         if (match)
 587                 ip += p->ainsn.rel32;
 588         int3_emulate_jmp(regs, ip);
 589 }
 590 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_loop);
 591
 592 static const int addrmode_regoffs[] = {
 593         offsetof(struct pt_regs, ax),
 594         offsetof(struct pt_regs, cx),
 595         offsetof(struct pt_regs, dx),
 596         offsetof(struct pt_regs, bx),
 597         offsetof(struct pt_regs, sp),
 598         offsetof(struct pt_regs, bp),
 599         offsetof(struct pt_regs, si),
 600         offsetof(struct pt_regs, di),
 601 #ifdef CONFIG_X86_64
 602         offsetof(struct pt_regs, r8),
 603         offsetof(struct pt_regs, r9),
 604         offsetof(struct pt_regs, r10),
 605         offsetof(struct pt_regs, r11),
 606         offsetof(struct pt_regs, r12),
 607         offsetof(struct pt_regs, r13),
 608         offsetof(struct pt_regs, r14),
 609         offsetof(struct pt_regs, r15),
 610 #endif
 611 };
 612
 613 static void kprobe_emulate_call_indirect(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 614 {
 615         unsigned long offs = addrmode_regoffs[p->ainsn.indirect.reg];
 616
 617         int3_emulate_push(regs, regs->ip - INT3_INSN_SIZE + p->ainsn.size);
 618         int3_emulate_jmp(regs, regs_get_register(regs, offs));
 619 }
 620 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_call_indirect);
 621
 622 static void kprobe_emulate_jmp_indirect(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 623 {
 624         unsigned long offs = addrmode_regoffs[p->ainsn.indirect.reg];
 625
 626         int3_emulate_jmp(regs, regs_get_register(regs, offs));
 627 }
 628 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_emulate_jmp_indirect);
 629
 630 static int prepare_emulation(struct kprobe *p, struct insn *insn)
 631 {
 632         insn_byte_t opcode = insn->opcode.bytes[0];
 633
 634         switch (opcode) {
 635         case 0xfa:              /* cli */
 636         case 0xfb:              /* sti */
 637         case 0x9c:              /* pushfl */
 638         case 0x9d:              /* popf/popfd */
 639                 /*
 640                  * IF modifiers must be emulated since it will enable interrupt while
 641                  * int3 single stepping.
 642                  */
 643                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_ifmodifiers;
 644                 p->ainsn.opcode = opcode;
 645                 break;
 646         case 0xc2:      /* ret/lret */
 647         case 0xc3:
 648         case 0xca:
 649         case 0xcb:
 650                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_ret;
 651                 break;
 652         case 0x9a:      /* far call absolute -- segment is not supported */
 653         case 0xea:      /* far jmp absolute -- segment is not supported */
 654         case 0xcc:      /* int3 */
 655         case 0xcf:      /* iret -- in-kernel IRET is not supported */
 656                 return -EOPNOTSUPP;
 657                 break;
 658         case 0xe8:      /* near call relative */
 659                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_call;
 660                 if (insn->immediate.nbytes == 2)
 661                         p->ainsn.rel32 = *(s16 *)&insn->immediate.value;
 662                 else
 663                         p->ainsn.rel32 = *(s32 *)&insn->immediate.value;
 664                 break;
 665         case 0xeb:      /* short jump relative */
 666         case 0xe9:      /* near jump relative */
 667                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_jmp;
 668                 if (insn->immediate.nbytes == 1)
 669                         p->ainsn.rel32 = *(s8 *)&insn->immediate.value;
 670                 else if (insn->immediate.nbytes == 2)
 671                         p->ainsn.rel32 = *(s16 *)&insn->immediate.value;
 672                 else
 673                         p->ainsn.rel32 = *(s32 *)&insn->immediate.value;
 674                 break;
 675         case 0x70 ... 0x7f:
 676                 /* 1 byte conditional jump */
 677                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_jcc;
 678                 p->ainsn.jcc.type = opcode & 0xf;
 679                 p->ainsn.rel32 = insn->immediate.value;
 680                 break;
 681         case 0x0f:
 682                 opcode = insn->opcode.bytes[1];
 683                 if ((opcode & 0xf0) == 0x80) {
 684                         /* 2 bytes Conditional Jump */
 685                         p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_jcc;
 686                         p->ainsn.jcc.type = opcode & 0xf;
 687                         if (insn->immediate.nbytes == 2)
 688                                 p->ainsn.rel32 = *(s16 *)&insn->immediate.value;
 689                         else
 690                                 p->ainsn.rel32 = *(s32 *)&insn->immediate.value;
 691                 } else if (opcode == 0x01 &&
 692                            X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0 &&
 693                            X86_MODRM_MOD(insn->modrm.bytes[0]) == 3) {
 694                         /* VM extensions - not supported */
 695                         return -EOPNOTSUPP;
 696                 }
 697                 break;
 698         case 0xe0:      /* Loop NZ */
 699         case 0xe1:      /* Loop */
 700         case 0xe2:      /* Loop */
 701         case 0xe3:      /* J*CXZ */
 702                 p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_loop;
 703                 p->ainsn.loop.type = opcode & 0x3;
 704                 p->ainsn.loop.asize = insn->addr_bytes * 8;
 705                 p->ainsn.rel32 = *(s8 *)&insn->immediate.value;
 706                 break;
 707         case 0xff:
 708                 /*
 709                  * Since the 0xff is an extended group opcode, the instruction
 710                  * is determined by the MOD/RM byte.
 711                  */
 712                 opcode = insn->modrm.bytes[0];
 713                 switch (X86_MODRM_REG(opcode)) {
 714                 case 0b010:     /* FF /2, call near, absolute indirect */
 715                         p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_call_indirect;
 716                         break;
 717                 case 0b100:     /* FF /4, jmp near, absolute indirect */
 718                         p->ainsn.emulate_op = kprobe_emulate_jmp_indirect;
 719                         break;
 720                 case 0b011:     /* FF /3, call far, absolute indirect */
 721                 case 0b101:     /* FF /5, jmp far, absolute indirect */
 722                         return -EOPNOTSUPP;
 723                 }
 724
 725                 if (!p->ainsn.emulate_op)
 726                         break;
 727
 728                 if (insn->addr_bytes != sizeof(unsigned long))
 729                         return -EOPNOTSUPP;     /* Don't support different size */
 730                 if (X86_MODRM_MOD(opcode) != 3)
 731                         return -EOPNOTSUPP;     /* TODO: support memory addressing */
 732
 733                 p->ainsn.indirect.reg = X86_MODRM_RM(opcode);
 734 #ifdef CONFIG_X86_64
 735                 if (X86_REX_B(insn->rex_prefix.value))
 736                         p->ainsn.indirect.reg += 8;
 737 #endif
 738                 break;
 739         default:
 740                 break;
 741         }
 742         p->ainsn.size = insn->length;
 743
 744         return 0;
 745 }
 746
 747 static int arch_copy_kprobe(struct kprobe *p)
 748 {
 749         struct insn insn;
 750         kprobe_opcode_t buf[MAX_INSN_SIZE];
 751         int ret, len;
 752
 753         /* Copy an instruction with recovering if other optprobe modifies it.*/
 754         len = __copy_instruction(buf, p->addr, p->ainsn.insn, &insn);
 755         if (!len)
 756                 return -EINVAL;
 757
 758         /* Analyze the opcode and setup emulate functions */
 759         ret = prepare_emulation(p, &insn);
 760         if (ret < 0)
 761                 return ret;
 762
 763         /* Add int3 for single-step or booster jmp */
 764         len = prepare_singlestep(buf, p, &insn);
 765         if (len < 0)
 766                 return len;
 767
 768         /* Also, displacement change doesn't affect the first byte */
 769         p->opcode = buf[0];
 770
 771         p->ainsn.tp_len = len;
 772         perf_event_text_poke(p->ainsn.insn, NULL, 0, buf, len);
 773
 774         /* OK, write back the instruction(s) into ROX insn buffer */
 775         text_poke(p->ainsn.insn, buf, len);
 776
 777         return 0;
 778 }
 779
 780 int arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
 781 {
 782         int ret;
 783
 784         if (alternatives_text_reserved(p->addr, p->addr))
 785                 return -EINVAL;
 786
 787         if (!can_probe((unsigned long)p->addr))
 788                 return -EILSEQ;
 789
 790         memset(&p->ainsn, 0, sizeof(p->ainsn));
 791
 792         /* insn: must be on special executable page on x86. */
 793         p->ainsn.insn = get_insn_slot();
 794         if (!p->ainsn.insn)
 795                 return -ENOMEM;
 796
 797         ret = arch_copy_kprobe(p);
 798         if (ret) {
 799                 free_insn_slot(p->ainsn.insn, 0);
 800                 p->ainsn.insn = NULL;
 801         }
 802
 803         return ret;
 804 }
 805
 806 void arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
 807 {
 808         u8 int3 = INT3_INSN_OPCODE;
 809
 810         text_poke(p->addr, &int3, 1);
 811         text_poke_sync();
 812         perf_event_text_poke(p->addr, &p->opcode, 1, &int3, 1);
 813 }
 814
 815 void arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
 816 {
 817         u8 int3 = INT3_INSN_OPCODE;
 818
 819         perf_event_text_poke(p->addr, &int3, 1, &p->opcode, 1);
 820         text_poke(p->addr, &p->opcode, 1);
 821         text_poke_sync();
 822 }
 823
 824 void arch_remove_kprobe(struct kprobe *p)
 825 {
 826         if (p->ainsn.insn) {
 827                 /* Record the perf event before freeing the slot */
 828                 perf_event_text_poke(p->ainsn.insn, p->ainsn.insn,
 829                                      p->ainsn.tp_len, NULL, 0);
 830                 free_insn_slot(p->ainsn.insn, p->ainsn.boostable);
 831                 p->ainsn.insn = NULL;
 832         }
 833 }
 834
 835 static nokprobe_inline void
 836 save_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
 837 {
 838         kcb->prev_kprobe.kp = kprobe_running();
 839         kcb->prev_kprobe.status = kcb->kprobe_status;
 840         kcb->prev_kprobe.old_flags = kcb->kprobe_old_flags;
 841         kcb->prev_kprobe.saved_flags = kcb->kprobe_saved_flags;
 842 }
 843
 844 static nokprobe_inline void
 845 restore_previous_kprobe(struct kprobe_ctlblk *kcb)
 846 {
 847         __this_cpu_write(current_kprobe, kcb->prev_kprobe.kp);
 848         kcb->kprobe_status = kcb->prev_kprobe.status;
 849         kcb->kprobe_old_flags = kcb->prev_kprobe.old_flags;
 850         kcb->kprobe_saved_flags = kcb->prev_kprobe.saved_flags;
 851 }
 852
 853 static nokprobe_inline void
 854 set_current_kprobe(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
 855                    struct kprobe_ctlblk *kcb)
 856 {
 857         __this_cpu_write(current_kprobe, p);
 858         kcb->kprobe_saved_flags = kcb->kprobe_old_flags
 859                 = (regs->flags & X86_EFLAGS_IF);
 860 }
 861
 862 static void kprobe_post_process(struct kprobe *cur, struct pt_regs *regs,
 863                                struct kprobe_ctlblk *kcb)
 864 {
 865         /* Restore back the original saved kprobes variables and continue. */
 866         if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
 867                 /* This will restore both kcb and current_kprobe */
 868                 restore_previous_kprobe(kcb);
 869         } else {
 870                 /*
 871                  * Always update the kcb status because
 872                  * reset_curent_kprobe() doesn't update kcb.
 873                  */
 874                 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
 875                 if (cur->post_handler)
 876                         cur->post_handler(cur, regs, 0);
 877                 reset_current_kprobe();
 878         }
 879 }
 880 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_post_process);
 881
 882 static void setup_singlestep(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
 883                              struct kprobe_ctlblk *kcb, int reenter)
 884 {
 885         if (setup_detour_execution(p, regs, reenter))
 886                 return;
 887
 888 #if !defined(CONFIG_PREEMPTION)
 889         if (p->ainsn.boostable) {
 890                 /* Boost up -- we can execute copied instructions directly */
 891                 if (!reenter)
 892                         reset_current_kprobe();
 893                 /*
 894                  * Reentering boosted probe doesn't reset current_kprobe,
 895                  * nor set current_kprobe, because it doesn't use single
 896                  * stepping.
 897                  */
 898                 regs->ip = (unsigned long)p->ainsn.insn;
 899                 return;
 900         }
 901 #endif
 902         if (reenter) {
 903                 save_previous_kprobe(kcb);
 904                 set_current_kprobe(p, regs, kcb);
 905                 kcb->kprobe_status = KPROBE_REENTER;
 906         } else
 907                 kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
 908
 909         if (p->ainsn.emulate_op) {
 910                 p->ainsn.emulate_op(p, regs);
 911                 kprobe_post_process(p, regs, kcb);
 912                 return;
 913         }
 914
 915         /* Disable interrupt, and set ip register on trampoline */
 916         regs->flags &= ~X86_EFLAGS_IF;
 917         regs->ip = (unsigned long)p->ainsn.insn;
 918 }
 919 NOKPROBE_SYMBOL(setup_singlestep);
 920
 921 /*
 922  * Called after single-stepping.  p->addr is the address of the
 923  * instruction whose first byte has been replaced by the "int3"
 924  * instruction.  To avoid the SMP problems that can occur when we
 925  * temporarily put back the original opcode to single-step, we
 926  * single-stepped a copy of the instruction.  The address of this
 927  * copy is p->ainsn.insn. We also doesn't use trap, but "int3" again
 928  * right after the copied instruction.
 929  * Different from the trap single-step, "int3" single-step can not
 930  * handle the instruction which changes the ip register, e.g. jmp,
 931  * call, conditional jmp, and the instructions which changes the IF
 932  * flags because interrupt must be disabled around the single-stepping.
 933  * Such instructions are software emulated, but others are single-stepped
 934  * using "int3".
 935  *
 936  * When the 2nd "int3" handled, the regs->ip and regs->flags needs to
 937  * be adjusted, so that we can resume execution on correct code.
 938  */
 939 static void resume_singlestep(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
 940                               struct kprobe_ctlblk *kcb)
 941 {
 942         unsigned long copy_ip = (unsigned long)p->ainsn.insn;
 943         unsigned long orig_ip = (unsigned long)p->addr;
 944
 945         /* Restore saved interrupt flag and ip register */
 946         regs->flags |= kcb->kprobe_saved_flags;
 947         /* Note that regs->ip is executed int3 so must be a step back */
 948         regs->ip += (orig_ip - copy_ip) - INT3_INSN_SIZE;
 949 }
 950 NOKPROBE_SYMBOL(resume_singlestep);
 951
 952 /*
 953  * We have reentered the kprobe_handler(), since another probe was hit while
 954  * within the handler. We save the original kprobes variables and just single
 955  * step on the instruction of the new probe without calling any user handlers.
 956  */
 957 static int reenter_kprobe(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
 958                           struct kprobe_ctlblk *kcb)
 959 {
 960         switch (kcb->kprobe_status) {
 961         case KPROBE_HIT_SSDONE:
 962         case KPROBE_HIT_ACTIVE:
 963         case KPROBE_HIT_SS:
 964                 kprobes_inc_nmissed_count(p);
 965                 setup_singlestep(p, regs, kcb, 1);
 966                 break;
 967         case KPROBE_REENTER:
 968                 /* A probe has been hit in the codepath leading up to, or just
 969                  * after, single-stepping of a probed instruction. This entire
 970                  * codepath should strictly reside in .kprobes.text section.
 971                  * Raise a BUG or we'll continue in an endless reentering loop
 972                  * and eventually a stack overflow.
 973                  */
 974                 pr_err("Unrecoverable kprobe detected.\n");
 975                 dump_kprobe(p);
 976                 BUG();
 977         default:
 978                 /* impossible cases */
 979                 WARN_ON(1);
 980                 return 0;
 981         }
 982
 983         return 1;
 984 }
 985 NOKPROBE_SYMBOL(reenter_kprobe);
 986
 987 static nokprobe_inline int kprobe_is_ss(struct kprobe_ctlblk *kcb)
 988 {
 989         return (kcb->kprobe_status == KPROBE_HIT_SS ||
 990                 kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER);
 991 }
 992
 993 /*
 994  * Interrupts are disabled on entry as trap3 is an interrupt gate and they
 995  * remain disabled throughout this function.
 996  */
 997 int kprobe_int3_handler(struct pt_regs *regs)
 998 {
 999         kprobe_opcode_t *addr;
1000         struct kprobe *p;
1001         struct kprobe_ctlblk *kcb;
1002
1003         if (user_mode(regs))
1004                 return 0;
1005
1006         addr = (kprobe_opcode_t *)(regs->ip - sizeof(kprobe_opcode_t));
1007         /*
1008          * We don't want to be preempted for the entire duration of kprobe
1009          * processing. Since int3 and debug trap disables irqs and we clear
1010          * IF while singlestepping, it must be no preemptible.
1011          */
1012
1013         kcb = get_kprobe_ctlblk();
1014         p = get_kprobe(addr);
1015
1016         if (p) {
1017                 if (kprobe_running()) {
1018                         if (reenter_kprobe(p, regs, kcb))
1019                                 return 1;
1020                 } else {
1021                         set_current_kprobe(p, regs, kcb);
1022                         kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;
1023
1024                         /*
1025                          * If we have no pre-handler or it returned 0, we
1026                          * continue with normal processing.  If we have a
1027                          * pre-handler and it returned non-zero, that means
1028                          * user handler setup registers to exit to another
1029                          * instruction, we must skip the single stepping.
1030                          */
1031                         if (!p->pre_handler || !p->pre_handler(p, regs))
1032                                 setup_singlestep(p, regs, kcb, 0);
1033                         else
1034                                 reset_current_kprobe();
1035                         return 1;
1036                 }
1037         } else if (kprobe_is_ss(kcb)) {
1038                 p = kprobe_running();
1039                 if ((unsigned long)p->ainsn.insn < regs->ip &&
1040                     (unsigned long)p->ainsn.insn + MAX_INSN_SIZE > regs->ip) {
1041                         /* Most provably this is the second int3 for singlestep */
1042                         resume_singlestep(p, regs, kcb);
1043                         kprobe_post_process(p, regs, kcb);
1044                         return 1;
1045                 }
1046         } /* else: not a kprobe fault; let the kernel handle it */
1047
1048         return 0;
1049 }
1050 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_int3_handler);
1051
1052 int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
1053 {
1054         struct kprobe *cur = kprobe_running();
1055         struct kprobe_ctlblk *kcb = get_kprobe_ctlblk();
1056
1057         if (unlikely(regs->ip == (unsigned long)cur->ainsn.insn)) {
1058                 /* This must happen on single-stepping */
1059                 WARN_ON(kcb->kprobe_status != KPROBE_HIT_SS &&
1060                         kcb->kprobe_status != KPROBE_REENTER);
1061                 /*
1062                  * We are here because the instruction being single
1063                  * stepped caused a page fault. We reset the current
1064                  * kprobe and the ip points back to the probe address
1065                  * and allow the page fault handler to continue as a
1066                  * normal page fault.
1067                  */
1068                 regs->ip = (unsigned long)cur->addr;
1069
1070                 /*
1071                  * If the IF flag was set before the kprobe hit,
1072                  * don't touch it:
1073                  */
1074                 regs->flags |= kcb->kprobe_old_flags;
1075
1076                 if (kcb->kprobe_status == KPROBE_REENTER)
1077                         restore_previous_kprobe(kcb);
1078                 else
1079                         reset_current_kprobe();
1080         }
1081
1082         return 0;
1083 }
1084 NOKPROBE_SYMBOL(kprobe_fault_handler);
1085
1086 int __init arch_populate_kprobe_blacklist(void)
1087 {
1088         return kprobe_add_area_blacklist((unsigned long)__entry_text_start,
1089                                          (unsigned long)__entry_text_end);
1090 }
1091
1092 int __init arch_init_kprobes(void)
1093 {
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 int arch_trampoline_kprobe(struct kprobe *p)
1098 {
1099         return 0;
1100 }