kernel/kcov.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #define pr_fmt(fmt) "kcov: " fmt
   3
   4 #define DISABLE_BRANCH_PROFILING
   5 #include <linux/atomic.h>
   6 #include <linux/compiler.h>
   7 #include <linux/errno.h>
   8 #include <linux/export.h>
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/file.h>
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/hashtable.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/preempt.h>
  16 #include <linux/printk.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/spinlock.h>
  20 #include <linux/vmalloc.h>
  21 #include <linux/debugfs.h>
  22 #include <linux/uaccess.h>
  23 #include <linux/kcov.h>
  24 #include <linux/refcount.h>
  25 #include <linux/log2.h>
  26 #include <asm/setup.h>
  27
  28 #define kcov_debug(fmt, ...) pr_debug("%s: " fmt, __func__, ##__VA_ARGS__)
  29
  30 /* Number of 64-bit words written per one comparison: */
  31 #define KCOV_WORDS_PER_CMP 4
  32
  33 /*
  34  * kcov descriptor (one per opened debugfs file).
  35  * State transitions of the descriptor:
  36  *  - initial state after open()
  37  *  - then there must be a single ioctl(KCOV_INIT_TRACE) call
  38  *  - then, mmap() call (several calls are allowed but not useful)
  39  *  - then, ioctl(KCOV_ENABLE, arg), where arg is
  40  *      KCOV_TRACE_PC - to trace only the PCs
  41  *      or
  42  *      KCOV_TRACE_CMP - to trace only the comparison operands
  43  *  - then, ioctl(KCOV_DISABLE) to disable the task.
  44  * Enabling/disabling ioctls can be repeated (only one task a time allowed).
  45  */
  46 struct kcov {
  47         /*
  48          * Reference counter. We keep one for:
  49          *  - opened file descriptor
  50          *  - task with enabled coverage (we can't unwire it from another task)
  51          *  - each code section for remote coverage collection
  52          */
  53         refcount_t              refcount;
  54         /* The lock protects mode, size, area and t. */
  55         spinlock_t              lock;
  56         enum kcov_mode          mode;
  57         /* Size of arena (in long's). */
  58         unsigned int            size;
  59         /* Coverage buffer shared with user space. */
  60         void                    *area;
  61         /* Task for which we collect coverage, or NULL. */
  62         struct task_struct      *t;
  63         /* Collecting coverage from remote (background) threads. */
  64         bool                    remote;
  65         /* Size of remote area (in long's). */
  66         unsigned int            remote_size;
  67         /*
  68          * Sequence is incremented each time kcov is reenabled, used by
  69          * kcov_remote_stop(), see the comment there.
  70          */
  71         int                     sequence;
  72 };
  73
  74 struct kcov_remote_area {
  75         struct list_head        list;
  76         unsigned int            size;
  77 };
  78
  79 struct kcov_remote {
  80         u64                     handle;
  81         struct kcov             *kcov;
  82         struct hlist_node       hnode;
  83 };
  84
  85 static DEFINE_SPINLOCK(kcov_remote_lock);
  86 static DEFINE_HASHTABLE(kcov_remote_map, 4);
  87 static struct list_head kcov_remote_areas = LIST_HEAD_INIT(kcov_remote_areas);
  88
  89 struct kcov_percpu_data {
  90         void                    *irq_area;
  91         local_lock_t            lock;
  92
  93         unsigned int            saved_mode;
  94         unsigned int            saved_size;
  95         void                    *saved_area;
  96         struct kcov             *saved_kcov;
  97         int                     saved_sequence;
  98 };
  99
 100 static DEFINE_PER_CPU(struct kcov_percpu_data, kcov_percpu_data) = {
 101         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
 102 };
 103
 104 /* Must be called with kcov_remote_lock locked. */
 105 static struct kcov_remote *kcov_remote_find(u64 handle)
 106 {
 107         struct kcov_remote *remote;
 108
 109         hash_for_each_possible(kcov_remote_map, remote, hnode, handle) {
 110                 if (remote->handle == handle)
 111                         return remote;
 112         }
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 /* Must be called with kcov_remote_lock locked. */
 117 static struct kcov_remote *kcov_remote_add(struct kcov *kcov, u64 handle)
 118 {
 119         struct kcov_remote *remote;
 120
 121         if (kcov_remote_find(handle))
 122                 return ERR_PTR(-EEXIST);
 123         remote = kmalloc(sizeof(*remote), GFP_ATOMIC);
 124         if (!remote)
 125                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 126         remote->handle = handle;
 127         remote->kcov = kcov;
 128         hash_add(kcov_remote_map, &remote->hnode, handle);
 129         return remote;
 130 }
 131
 132 /* Must be called with kcov_remote_lock locked. */
 133 static struct kcov_remote_area *kcov_remote_area_get(unsigned int size)
 134 {
 135         struct kcov_remote_area *area;
 136         struct list_head *pos;
 137
 138         list_for_each(pos, &kcov_remote_areas) {
 139                 area = list_entry(pos, struct kcov_remote_area, list);
 140                 if (area->size == size) {
 141                         list_del(&area->list);
 142                         return area;
 143                 }
 144         }
 145         return NULL;
 146 }
 147
 148 /* Must be called with kcov_remote_lock locked. */
 149 static void kcov_remote_area_put(struct kcov_remote_area *area,
 150                                         unsigned int size)
 151 {
 152         INIT_LIST_HEAD(&area->list);
 153         area->size = size;
 154         list_add(&area->list, &kcov_remote_areas);
 155 }
 156
 157 static notrace bool check_kcov_mode(enum kcov_mode needed_mode, struct task_struct *t)
 158 {
 159         unsigned int mode;
 160
 161         /*
 162          * We are interested in code coverage as a function of a syscall inputs,
 163          * so we ignore code executed in interrupts, unless we are in a remote
 164          * coverage collection section in a softirq.
 165          */
 166         if (!in_task() && !(in_serving_softirq() && t->kcov_softirq))
 167                 return false;
 168         mode = READ_ONCE(t->kcov_mode);
 169         /*
 170          * There is some code that runs in interrupts but for which
 171          * in_interrupt() returns false (e.g. preempt_schedule_irq()).
 172          * READ_ONCE()/barrier() effectively provides load-acquire wrt
 173          * interrupts, there are paired barrier()/WRITE_ONCE() in
 174          * kcov_start().
 175          */
 176         barrier();
 177         return mode == needed_mode;
 178 }
 179
 180 static notrace unsigned long canonicalize_ip(unsigned long ip)
 181 {
 182 #ifdef CONFIG_RANDOMIZE_BASE
 183         ip -= kaslr_offset();
 184 #endif
 185         return ip;
 186 }
 187
 188 /*
 189  * Entry point from instrumented code.
 190  * This is called once per basic-block/edge.
 191  */
 192 void notrace __sanitizer_cov_trace_pc(void)
 193 {
 194         struct task_struct *t;
 195         unsigned long *area;
 196         unsigned long ip = canonicalize_ip(_RET_IP_);
 197         unsigned long pos;
 198
 199         t = current;
 200         if (!check_kcov_mode(KCOV_MODE_TRACE_PC, t))
 201                 return;
 202
 203         area = t->kcov_area;
 204         /* The first 64-bit word is the number of subsequent PCs. */
 205         pos = READ_ONCE(area[0]) + 1;
 206         if (likely(pos < t->kcov_size)) {
 207                 area[pos] = ip;
 208                 WRITE_ONCE(area[0], pos);
 209         }
 210 }
 211 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_pc);
 212
 213 #ifdef CONFIG_KCOV_ENABLE_COMPARISONS
 214 static void notrace write_comp_data(u64 type, u64 arg1, u64 arg2, u64 ip)
 215 {
 216         struct task_struct *t;
 217         u64 *area;
 218         u64 count, start_index, end_pos, max_pos;
 219
 220         t = current;
 221         if (!check_kcov_mode(KCOV_MODE_TRACE_CMP, t))
 222                 return;
 223
 224         ip = canonicalize_ip(ip);
 225
 226         /*
 227          * We write all comparison arguments and types as u64.
 228          * The buffer was allocated for t->kcov_size unsigned longs.
 229          */
 230         area = (u64 *)t->kcov_area;
 231         max_pos = t->kcov_size * sizeof(unsigned long);
 232
 233         count = READ_ONCE(area[0]);
 234
 235         /* Every record is KCOV_WORDS_PER_CMP 64-bit words. */
 236         start_index = 1 + count * KCOV_WORDS_PER_CMP;
 237         end_pos = (start_index + KCOV_WORDS_PER_CMP) * sizeof(u64);
 238         if (likely(end_pos <= max_pos)) {
 239                 area[start_index] = type;
 240                 area[start_index + 1] = arg1;
 241                 area[start_index + 2] = arg2;
 242                 area[start_index + 3] = ip;
 243                 WRITE_ONCE(area[0], count + 1);
 244         }
 245 }
 246
 247 void notrace __sanitizer_cov_trace_cmp1(u8 arg1, u8 arg2)
 248 {
 249         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(0), arg1, arg2, _RET_IP_);
 250 }
 251 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_cmp1);
 252
 253 void notrace __sanitizer_cov_trace_cmp2(u16 arg1, u16 arg2)
 254 {
 255         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(1), arg1, arg2, _RET_IP_);
 256 }
 257 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_cmp2);
 258
 259 void notrace __sanitizer_cov_trace_cmp4(u32 arg1, u32 arg2)
 260 {
 261         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(2), arg1, arg2, _RET_IP_);
 262 }
 263 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_cmp4);
 264
 265 void notrace __sanitizer_cov_trace_cmp8(u64 arg1, u64 arg2)
 266 {
 267         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(3), arg1, arg2, _RET_IP_);
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_cmp8);
 270
 271 void notrace __sanitizer_cov_trace_const_cmp1(u8 arg1, u8 arg2)
 272 {
 273         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(0) | KCOV_CMP_CONST, arg1, arg2,
 274                         _RET_IP_);
 275 }
 276 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_const_cmp1);
 277
 278 void notrace __sanitizer_cov_trace_const_cmp2(u16 arg1, u16 arg2)
 279 {
 280         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(1) | KCOV_CMP_CONST, arg1, arg2,
 281                         _RET_IP_);
 282 }
 283 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_const_cmp2);
 284
 285 void notrace __sanitizer_cov_trace_const_cmp4(u32 arg1, u32 arg2)
 286 {
 287         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(2) | KCOV_CMP_CONST, arg1, arg2,
 288                         _RET_IP_);
 289 }
 290 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_const_cmp4);
 291
 292 void notrace __sanitizer_cov_trace_const_cmp8(u64 arg1, u64 arg2)
 293 {
 294         write_comp_data(KCOV_CMP_SIZE(3) | KCOV_CMP_CONST, arg1, arg2,
 295                         _RET_IP_);
 296 }
 297 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_const_cmp8);
 298
 299 void notrace __sanitizer_cov_trace_switch(u64 val, u64 *cases)
 300 {
 301         u64 i;
 302         u64 count = cases[0];
 303         u64 size = cases[1];
 304         u64 type = KCOV_CMP_CONST;
 305
 306         switch (size) {
 307         case 8:
 308                 type |= KCOV_CMP_SIZE(0);
 309                 break;
 310         case 16:
 311                 type |= KCOV_CMP_SIZE(1);
 312                 break;
 313         case 32:
 314                 type |= KCOV_CMP_SIZE(2);
 315                 break;
 316         case 64:
 317                 type |= KCOV_CMP_SIZE(3);
 318                 break;
 319         default:
 320                 return;
 321         }
 322         for (i = 0; i < count; i++)
 323                 write_comp_data(type, cases[i + 2], val, _RET_IP_);
 324 }
 325 EXPORT_SYMBOL(__sanitizer_cov_trace_switch);
 326 #endif /* ifdef CONFIG_KCOV_ENABLE_COMPARISONS */
 327
 328 static void kcov_start(struct task_struct *t, struct kcov *kcov,
 329                         unsigned int size, void *area, enum kcov_mode mode,
 330                         int sequence)
 331 {
 332         kcov_debug("t = %px, size = %u, area = %px\n", t, size, area);
 333         t->kcov = kcov;
 334         /* Cache in task struct for performance. */
 335         t->kcov_size = size;
 336         t->kcov_area = area;
 337         t->kcov_sequence = sequence;
 338         /* See comment in check_kcov_mode(). */
 339         barrier();
 340         WRITE_ONCE(t->kcov_mode, mode);
 341 }
 342
 343 static void kcov_stop(struct task_struct *t)
 344 {
 345         WRITE_ONCE(t->kcov_mode, KCOV_MODE_DISABLED);
 346         barrier();
 347         t->kcov = NULL;
 348         t->kcov_size = 0;
 349         t->kcov_area = NULL;
 350 }
 351
 352 static void kcov_task_reset(struct task_struct *t)
 353 {
 354         kcov_stop(t);
 355         t->kcov_sequence = 0;
 356         t->kcov_handle = 0;
 357 }
 358
 359 void kcov_task_init(struct task_struct *t)
 360 {
 361         kcov_task_reset(t);
 362         t->kcov_handle = current->kcov_handle;
 363 }
 364
 365 static void kcov_reset(struct kcov *kcov)
 366 {
 367         kcov->t = NULL;
 368         kcov->mode = KCOV_MODE_INIT;
 369         kcov->remote = false;
 370         kcov->remote_size = 0;
 371         kcov->sequence++;
 372 }
 373
 374 static void kcov_remote_reset(struct kcov *kcov)
 375 {
 376         int bkt;
 377         struct kcov_remote *remote;
 378         struct hlist_node *tmp;
 379         unsigned long flags;
 380
 381         spin_lock_irqsave(&kcov_remote_lock, flags);
 382         hash_for_each_safe(kcov_remote_map, bkt, tmp, remote, hnode) {
 383                 if (remote->kcov != kcov)
 384                         continue;
 385                 hash_del(&remote->hnode);
 386                 kfree(remote);
 387         }
 388         /* Do reset before unlock to prevent races with kcov_remote_start(). */
 389         kcov_reset(kcov);
 390         spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock, flags);
 391 }
 392
 393 static void kcov_disable(struct task_struct *t, struct kcov *kcov)
 394 {
 395         kcov_task_reset(t);
 396         if (kcov->remote)
 397                 kcov_remote_reset(kcov);
 398         else
 399                 kcov_reset(kcov);
 400 }
 401
 402 static void kcov_get(struct kcov *kcov)
 403 {
 404         refcount_inc(&kcov->refcount);
 405 }
 406
 407 static void kcov_put(struct kcov *kcov)
 408 {
 409         if (refcount_dec_and_test(&kcov->refcount)) {
 410                 kcov_remote_reset(kcov);
 411                 vfree(kcov->area);
 412                 kfree(kcov);
 413         }
 414 }
 415
 416 void kcov_task_exit(struct task_struct *t)
 417 {
 418         struct kcov *kcov;
 419         unsigned long flags;
 420
 421         kcov = t->kcov;
 422         if (kcov == NULL)
 423                 return;
 424
 425         spin_lock_irqsave(&kcov->lock, flags);
 426         kcov_debug("t = %px, kcov->t = %px\n", t, kcov->t);
 427         /*
 428          * For KCOV_ENABLE devices we want to make sure that t->kcov->t == t,
 429          * which comes down to:
 430          *        WARN_ON(!kcov->remote && kcov->t != t);
 431          *
 432          * For KCOV_REMOTE_ENABLE devices, the exiting task is either:
 433          *
 434          * 1. A remote task between kcov_remote_start() and kcov_remote_stop().
 435          *    In this case we should print a warning right away, since a task
 436          *    shouldn't be exiting when it's in a kcov coverage collection
 437          *    section. Here t points to the task that is collecting remote
 438          *    coverage, and t->kcov->t points to the thread that created the
 439          *    kcov device. Which means that to detect this case we need to
 440          *    check that t != t->kcov->t, and this gives us the following:
 441          *        WARN_ON(kcov->remote && kcov->t != t);
 442          *
 443          * 2. The task that created kcov exiting without calling KCOV_DISABLE,
 444          *    and then again we make sure that t->kcov->t == t:
 445          *        WARN_ON(kcov->remote && kcov->t != t);
 446          *
 447          * By combining all three checks into one we get:
 448          */
 449         if (WARN_ON(kcov->t != t)) {
 450                 spin_unlock_irqrestore(&kcov->lock, flags);
 451                 return;
 452         }
 453         /* Just to not leave dangling references behind. */
 454         kcov_disable(t, kcov);
 455         spin_unlock_irqrestore(&kcov->lock, flags);
 456         kcov_put(kcov);
 457 }
 458
 459 static int kcov_mmap(struct file *filep, struct vm_area_struct *vma)
 460 {
 461         int res = 0;
 462         void *area;
 463         struct kcov *kcov = vma->vm_file->private_data;
 464         unsigned long size, off;
 465         struct page *page;
 466         unsigned long flags;
 467
 468         area = vmalloc_user(vma->vm_end - vma->vm_start);
 469         if (!area)
 470                 return -ENOMEM;
 471
 472         spin_lock_irqsave(&kcov->lock, flags);
 473         size = kcov->size * sizeof(unsigned long);
 474         if (kcov->mode != KCOV_MODE_INIT || vma->vm_pgoff != 0 ||
 475             vma->vm_end - vma->vm_start != size) {
 476                 res = -EINVAL;
 477                 goto exit;
 478         }
 479         if (!kcov->area) {
 480                 kcov->area = area;
 481                 vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND;
 482                 spin_unlock_irqrestore(&kcov->lock, flags);
 483                 for (off = 0; off < size; off += PAGE_SIZE) {
 484                         page = vmalloc_to_page(kcov->area + off);
 485                         if (vm_insert_page(vma, vma->vm_start + off, page))
 486                                 WARN_ONCE(1, "vm_insert_page() failed");
 487                 }
 488                 return 0;
 489         }
 490 exit:
 491         spin_unlock_irqrestore(&kcov->lock, flags);
 492         vfree(area);
 493         return res;
 494 }
 495
 496 static int kcov_open(struct inode *inode, struct file *filep)
 497 {
 498         struct kcov *kcov;
 499
 500         kcov = kzalloc(sizeof(*kcov), GFP_KERNEL);
 501         if (!kcov)
 502                 return -ENOMEM;
 503         kcov->mode = KCOV_MODE_DISABLED;
 504         kcov->sequence = 1;
 505         refcount_set(&kcov->refcount, 1);
 506         spin_lock_init(&kcov->lock);
 507         filep->private_data = kcov;
 508         return nonseekable_open(inode, filep);
 509 }
 510
 511 static int kcov_close(struct inode *inode, struct file *filep)
 512 {
 513         kcov_put(filep->private_data);
 514         return 0;
 515 }
 516
 517 static int kcov_get_mode(unsigned long arg)
 518 {
 519         if (arg == KCOV_TRACE_PC)
 520                 return KCOV_MODE_TRACE_PC;
 521         else if (arg == KCOV_TRACE_CMP)
 522 #ifdef CONFIG_KCOV_ENABLE_COMPARISONS
 523                 return KCOV_MODE_TRACE_CMP;
 524 #else
 525                 return -ENOTSUPP;
 526 #endif
 527         else
 528                 return -EINVAL;
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Fault in a lazily-faulted vmalloc area before it can be used by
 533  * __santizer_cov_trace_pc(), to avoid recursion issues if any code on the
 534  * vmalloc fault handling path is instrumented.
 535  */
 536 static void kcov_fault_in_area(struct kcov *kcov)
 537 {
 538         unsigned long stride = PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long);
 539         unsigned long *area = kcov->area;
 540         unsigned long offset;
 541
 542         for (offset = 0; offset < kcov->size; offset += stride)
 543                 READ_ONCE(area[offset]);
 544 }
 545
 546 static inline bool kcov_check_handle(u64 handle, bool common_valid,
 547                                 bool uncommon_valid, bool zero_valid)
 548 {
 549         if (handle & ~(KCOV_SUBSYSTEM_MASK | KCOV_INSTANCE_MASK))
 550                 return false;
 551         switch (handle & KCOV_SUBSYSTEM_MASK) {
 552         case KCOV_SUBSYSTEM_COMMON:
 553                 return (handle & KCOV_INSTANCE_MASK) ?
 554                         common_valid : zero_valid;
 555         case KCOV_SUBSYSTEM_USB:
 556                 return uncommon_valid;
 557         default:
 558                 return false;
 559         }
 560         return false;
 561 }
 562
 563 static int kcov_ioctl_locked(struct kcov *kcov, unsigned int cmd,
 564                              unsigned long arg)
 565 {
 566         struct task_struct *t;
 567         unsigned long size, unused;
 568         int mode, i;
 569         struct kcov_remote_arg *remote_arg;
 570         struct kcov_remote *remote;
 571         unsigned long flags;
 572
 573         switch (cmd) {
 574         case KCOV_INIT_TRACE:
 575                 /*
 576                  * Enable kcov in trace mode and setup buffer size.
 577                  * Must happen before anything else.
 578                  */
 579                 if (kcov->mode != KCOV_MODE_DISABLED)
 580                         return -EBUSY;
 581                 /*
 582                  * Size must be at least 2 to hold current position and one PC.
 583                  * Later we allocate size * sizeof(unsigned long) memory,
 584                  * that must not overflow.
 585                  */
 586                 size = arg;
 587                 if (size < 2 || size > INT_MAX / sizeof(unsigned long))
 588                         return -EINVAL;
 589                 kcov->size = size;
 590                 kcov->mode = KCOV_MODE_INIT;
 591                 return 0;
 592         case KCOV_ENABLE:
 593                 /*
 594                  * Enable coverage for the current task.
 595                  * At this point user must have been enabled trace mode,
 596                  * and mmapped the file. Coverage collection is disabled only
 597                  * at task exit or voluntary by KCOV_DISABLE. After that it can
 598                  * be enabled for another task.
 599                  */
 600                 if (kcov->mode != KCOV_MODE_INIT || !kcov->area)
 601                         return -EINVAL;
 602                 t = current;
 603                 if (kcov->t != NULL || t->kcov != NULL)
 604                         return -EBUSY;
 605                 mode = kcov_get_mode(arg);
 606                 if (mode < 0)
 607                         return mode;
 608                 kcov_fault_in_area(kcov);
 609                 kcov->mode = mode;
 610                 kcov_start(t, kcov, kcov->size, kcov->area, kcov->mode,
 611                                 kcov->sequence);
 612                 kcov->t = t;
 613                 /* Put either in kcov_task_exit() or in KCOV_DISABLE. */
 614                 kcov_get(kcov);
 615                 return 0;
 616         case KCOV_DISABLE:
 617                 /* Disable coverage for the current task. */
 618                 unused = arg;
 619                 if (unused != 0 || current->kcov != kcov)
 620                         return -EINVAL;
 621                 t = current;
 622                 if (WARN_ON(kcov->t != t))
 623                         return -EINVAL;
 624                 kcov_disable(t, kcov);
 625                 kcov_put(kcov);
 626                 return 0;
 627         case KCOV_REMOTE_ENABLE:
 628                 if (kcov->mode != KCOV_MODE_INIT || !kcov->area)
 629                         return -EINVAL;
 630                 t = current;
 631                 if (kcov->t != NULL || t->kcov != NULL)
 632                         return -EBUSY;
 633                 remote_arg = (struct kcov_remote_arg *)arg;
 634                 mode = kcov_get_mode(remote_arg->trace_mode);
 635                 if (mode < 0)
 636                         return mode;
 637                 if (remote_arg->area_size > LONG_MAX / sizeof(unsigned long))
 638                         return -EINVAL;
 639                 kcov->mode = mode;
 640                 t->kcov = kcov;
 641                 kcov->t = t;
 642                 kcov->remote = true;
 643                 kcov->remote_size = remote_arg->area_size;
 644                 spin_lock_irqsave(&kcov_remote_lock, flags);
 645                 for (i = 0; i < remote_arg->num_handles; i++) {
 646                         if (!kcov_check_handle(remote_arg->handles[i],
 647                                                 false, true, false)) {
 648                                 spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock,
 649                                                         flags);
 650                                 kcov_disable(t, kcov);
 651                                 return -EINVAL;
 652                         }
 653                         remote = kcov_remote_add(kcov, remote_arg->handles[i]);
 654                         if (IS_ERR(remote)) {
 655                                 spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock,
 656                                                         flags);
 657                                 kcov_disable(t, kcov);
 658                                 return PTR_ERR(remote);
 659                         }
 660                 }
 661                 if (remote_arg->common_handle) {
 662                         if (!kcov_check_handle(remote_arg->common_handle,
 663                                                 true, false, false)) {
 664                                 spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock,
 665                                                         flags);
 666                                 kcov_disable(t, kcov);
 667                                 return -EINVAL;
 668                         }
 669                         remote = kcov_remote_add(kcov,
 670                                         remote_arg->common_handle);
 671                         if (IS_ERR(remote)) {
 672                                 spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock,
 673                                                         flags);
 674                                 kcov_disable(t, kcov);
 675                                 return PTR_ERR(remote);
 676                         }
 677                         t->kcov_handle = remote_arg->common_handle;
 678                 }
 679                 spin_unlock_irqrestore(&kcov_remote_lock, flags);
 680                 /* Put either in kcov_task_exit() or in KCOV_DISABLE. */
 681                 kcov_get(kcov);
 682                 return 0;
 683         default:
 684                 return -ENOTTY;
 685         }
 686 }
 687
 688 static long kcov_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)
 689 {
 690         struct kcov *kcov;
 691         int res;
 692         struct kcov_remote_arg *remote_arg = NULL;
 693         unsigned int remote_num_handles;
 694         unsigned long remote_arg_size;
 695         unsigned long flags;
 696
 697         if (cmd == KCOV_REMOTE_ENABLE) {
 698                 if (get_user(remote_num_handles, (unsigned __user *)(arg +
 699                                 offsetof(struct kcov_remote_arg, num_handles))))
 700                         return -EFAULT;
 701                 if (remote_num_handles > KCOV_REMOTE_MAX_HANDLES)
 702                         return -EINVAL;
 703                 remote_arg_size = struct_size(remote_arg, handles,
 704                                         remote_num_handles);
 705                 remote_arg = memdup_user((void __user *)arg, remote_arg_size);
 706                 if (IS_ERR(remote_arg))
 707                         return PTR_ERR(remote_arg);
 708                 if (remote_arg->num_handles != remote_num_handles) {
 709                         kfree(remote_arg);
 710                         return -EINVAL;
 711                 }
 712                 arg = (unsigned long)remote_arg;
 713         }
 714
 715         kcov = filep->private_data;
 716         spin_lock_irqsave(&kcov->lock, flags);
 717         res = kcov_ioctl_locked(kcov, cmd, arg);
 718         spin_unlock_irqrestore(&kcov->lock, flags);
 719
 720         kfree(remote_arg);
 721
 722         return res;
 723 }
 724
 725 static const struct file_operations kcov_fops = {
 726         .open           = kcov_open,
 727         .unlocked_ioctl = kcov_ioctl,
 728         .compat_ioctl   = kcov_ioctl,
 729         .mmap           = kcov_mmap,
 730         .release        = kcov_close,
 731 };
 732
 733 /*
 734  * kcov_remote_start() and kcov_remote_stop() can be used to annotate a section
 735  * of code in a kernel background thread or in a softirq to allow kcov to be
 736  * used to collect coverage from that part of code.
 737  *
 738  * The handle argument of kcov_remote_start() identifies a code section that is
 739  * used for coverage collection. A userspace process passes this handle to
 740  * KCOV_REMOTE_ENABLE ioctl to make the used kcov device start collecting
 741  * coverage for the code section identified by this handle.
 742  *
 743  * The usage of these annotations in the kernel code is different depending on
 744  * the type of the kernel thread whose code is being annotated.
 745  *
 746  * For global kernel threads that are spawned in a limited number of instances
 747  * (e.g. one USB hub_event() worker thread is spawned per USB HCD) and for
 748  * softirqs, each instance must be assigned a unique 4-byte instance id. The
 749  * instance id is then combined with a 1-byte subsystem id to get a handle via
 750  * kcov_remote_handle(subsystem_id, instance_id).
 751  *
 752  * For local kernel threads that are spawned from system calls handler when a
 753  * user interacts with some kernel interface (e.g. vhost workers), a handle is
 754  * passed from a userspace process as the common_handle field of the
 755  * kcov_remote_arg struct (note, that the user must generate a handle by using
 756  * kcov_remote_handle() with KCOV_SUBSYSTEM_COMMON as the subsystem id and an
 757  * arbitrary 4-byte non-zero number as the instance id). This common handle
 758  * then gets saved into the task_struct of the process that issued the
 759  * KCOV_REMOTE_ENABLE ioctl. When this process issues system calls that spawn
 760  * kernel threads, the common handle must be retrieved via kcov_common_handle()
 761  * and passed to the spawned threads via custom annotations. Those kernel
 762  * threads must in turn be annotated with kcov_remote_start(common_handle) and
 763  * kcov_remote_stop(). All of the threads that are spawned by the same process
 764  * obtain the same handle, hence the name "common".
 765  *
 766  * See Documentation/dev-tools/kcov.rst for more details.
 767  *
 768  * Internally, kcov_remote_start() looks up the kcov device associated with the
 769  * provided handle, allocates an area for coverage collection, and saves the
 770  * pointers to kcov and area into the current task_struct to allow coverage to
 771  * be collected via __sanitizer_cov_trace_pc().
 772  * In turns kcov_remote_stop() clears those pointers from task_struct to stop
 773  * collecting coverage and copies all collected coverage into the kcov area.
 774  */
 775
 776 static inline bool kcov_mode_enabled(unsigned int mode)
 777 {
 778         return (mode & ~KCOV_IN_CTXSW) != KCOV_MODE_DISABLED;
 779 }
 780
 781 static void kcov_remote_softirq_start(struct task_struct *t)
 782 {
 783         struct kcov_percpu_data *data = this_cpu_ptr(&kcov_percpu_data);
 784         unsigned int mode;
 785
 786         mode = READ_ONCE(t->kcov_mode);
 787         barrier();
 788         if (kcov_mode_enabled(mode)) {
 789                 data->saved_mode = mode;
 790                 data->saved_size = t->kcov_size;
 791                 data->saved_area = t->kcov_area;
 792                 data->saved_sequence = t->kcov_sequence;
 793                 data->saved_kcov = t->kcov;
 794                 kcov_stop(t);
 795         }
 796 }
 797
 798 static void kcov_remote_softirq_stop(struct task_struct *t)
 799 {
 800         struct kcov_percpu_data *data = this_cpu_ptr(&kcov_percpu_data);
 801
 802         if (data->saved_kcov) {
 803                 kcov_start(t, data->saved_kcov, data->saved_size,
 804                                 data->saved_area, data->saved_mode,
 805                                 data->saved_sequence);
 806                 data->saved_mode = 0;
 807                 data->saved_size = 0;
 808                 data->saved_area = NULL;
 809                 data->saved_sequence = 0;
 810                 data->saved_kcov = NULL;
 811         }
 812 }
 813
 814 void kcov_remote_start(u64 handle)
 815 {
 816         struct task_struct *t = current;
 817         struct kcov_remote *remote;
 818         struct kcov *kcov;
 819         unsigned int mode;
 820         void *area;
 821         unsigned int size;
 822         int sequence;
 823         unsigned long flags;
 824
 825         if (WARN_ON(!kcov_check_handle(handle, true, true, true)))
 826                 return;
 827         if (!in_task() && !in_serving_softirq())
 828                 return;
 829
 830         local_lock_irqsave(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 831
 832         /*
 833          * Check that kcov_remote_start() is not called twice in background
 834          * threads nor called by user tasks (with enabled kcov).
 835          */
 836         mode = READ_ONCE(t->kcov_mode);
 837         if (WARN_ON(in_task() && kcov_mode_enabled(mode))) {
 838                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 839                 return;
 840         }
 841         /*
 842          * Check that kcov_remote_start() is not called twice in softirqs.
 843          * Note, that kcov_remote_start() can be called from a softirq that
 844          * happened while collecting coverage from a background thread.
 845          */
 846         if (WARN_ON(in_serving_softirq() && t->kcov_softirq)) {
 847                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 848                 return;
 849         }
 850
 851         spin_lock(&kcov_remote_lock);
 852         remote = kcov_remote_find(handle);
 853         if (!remote) {
 854                 spin_unlock(&kcov_remote_lock);
 855                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 856                 return;
 857         }
 858         kcov_debug("handle = %llx, context: %s\n", handle,
 859                         in_task() ? "task" : "softirq");
 860         kcov = remote->kcov;
 861         /* Put in kcov_remote_stop(). */
 862         kcov_get(kcov);
 863         /*
 864          * Read kcov fields before unlock to prevent races with
 865          * KCOV_DISABLE / kcov_remote_reset().
 866          */
 867         mode = kcov->mode;
 868         sequence = kcov->sequence;
 869         if (in_task()) {
 870                 size = kcov->remote_size;
 871                 area = kcov_remote_area_get(size);
 872         } else {
 873                 size = CONFIG_KCOV_IRQ_AREA_SIZE;
 874                 area = this_cpu_ptr(&kcov_percpu_data)->irq_area;
 875         }
 876         spin_unlock(&kcov_remote_lock);
 877
 878         /* Can only happen when in_task(). */
 879         if (!area) {
 880                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 881                 area = vmalloc(size * sizeof(unsigned long));
 882                 if (!area) {
 883                         kcov_put(kcov);
 884                         return;
 885                 }
 886                 local_lock_irqsave(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 887         }
 888
 889         /* Reset coverage size. */
 890         *(u64 *)area = 0;
 891
 892         if (in_serving_softirq()) {
 893                 kcov_remote_softirq_start(t);
 894                 t->kcov_softirq = 1;
 895         }
 896         kcov_start(t, kcov, size, area, mode, sequence);
 897
 898         local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 899
 900 }
 901 EXPORT_SYMBOL(kcov_remote_start);
 902
 903 static void kcov_move_area(enum kcov_mode mode, void *dst_area,
 904                                 unsigned int dst_area_size, void *src_area)
 905 {
 906         u64 word_size = sizeof(unsigned long);
 907         u64 count_size, entry_size_log;
 908         u64 dst_len, src_len;
 909         void *dst_entries, *src_entries;
 910         u64 dst_occupied, dst_free, bytes_to_move, entries_moved;
 911
 912         kcov_debug("%px %u <= %px %lu\n",
 913                 dst_area, dst_area_size, src_area, *(unsigned long *)src_area);
 914
 915         switch (mode) {
 916         case KCOV_MODE_TRACE_PC:
 917                 dst_len = READ_ONCE(*(unsigned long *)dst_area);
 918                 src_len = *(unsigned long *)src_area;
 919                 count_size = sizeof(unsigned long);
 920                 entry_size_log = __ilog2_u64(sizeof(unsigned long));
 921                 break;
 922         case KCOV_MODE_TRACE_CMP:
 923                 dst_len = READ_ONCE(*(u64 *)dst_area);
 924                 src_len = *(u64 *)src_area;
 925                 count_size = sizeof(u64);
 926                 BUILD_BUG_ON(!is_power_of_2(KCOV_WORDS_PER_CMP));
 927                 entry_size_log = __ilog2_u64(sizeof(u64) * KCOV_WORDS_PER_CMP);
 928                 break;
 929         default:
 930                 WARN_ON(1);
 931                 return;
 932         }
 933
 934         /* As arm can't divide u64 integers use log of entry size. */
 935         if (dst_len > ((dst_area_size * word_size - count_size) >>
 936                                 entry_size_log))
 937                 return;
 938         dst_occupied = count_size + (dst_len << entry_size_log);
 939         dst_free = dst_area_size * word_size - dst_occupied;
 940         bytes_to_move = min(dst_free, src_len << entry_size_log);
 941         dst_entries = dst_area + dst_occupied;
 942         src_entries = src_area + count_size;
 943         memcpy(dst_entries, src_entries, bytes_to_move);
 944         entries_moved = bytes_to_move >> entry_size_log;
 945
 946         switch (mode) {
 947         case KCOV_MODE_TRACE_PC:
 948                 WRITE_ONCE(*(unsigned long *)dst_area, dst_len + entries_moved);
 949                 break;
 950         case KCOV_MODE_TRACE_CMP:
 951                 WRITE_ONCE(*(u64 *)dst_area, dst_len + entries_moved);
 952                 break;
 953         default:
 954                 break;
 955         }
 956 }
 957
 958 /* See the comment before kcov_remote_start() for usage details. */
 959 void kcov_remote_stop(void)
 960 {
 961         struct task_struct *t = current;
 962         struct kcov *kcov;
 963         unsigned int mode;
 964         void *area;
 965         unsigned int size;
 966         int sequence;
 967         unsigned long flags;
 968
 969         if (!in_task() && !in_serving_softirq())
 970                 return;
 971
 972         local_lock_irqsave(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 973
 974         mode = READ_ONCE(t->kcov_mode);
 975         barrier();
 976         if (!kcov_mode_enabled(mode)) {
 977                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 978                 return;
 979         }
 980         /*
 981          * When in softirq, check if the corresponding kcov_remote_start()
 982          * actually found the remote handle and started collecting coverage.
 983          */
 984         if (in_serving_softirq() && !t->kcov_softirq) {
 985                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 986                 return;
 987         }
 988         /* Make sure that kcov_softirq is only set when in softirq. */
 989         if (WARN_ON(!in_serving_softirq() && t->kcov_softirq)) {
 990                 local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
 991                 return;
 992         }
 993
 994         kcov = t->kcov;
 995         area = t->kcov_area;
 996         size = t->kcov_size;
 997         sequence = t->kcov_sequence;
 998
 999         kcov_stop(t);
1000         if (in_serving_softirq()) {
1001                 t->kcov_softirq = 0;
1002                 kcov_remote_softirq_stop(t);
1003         }
1004
1005         spin_lock(&kcov->lock);
1006         /*
1007          * KCOV_DISABLE could have been called between kcov_remote_start()
1008          * and kcov_remote_stop(), hence the sequence check.
1009          */
1010         if (sequence == kcov->sequence && kcov->remote)
1011                 kcov_move_area(kcov->mode, kcov->area, kcov->size, area);
1012         spin_unlock(&kcov->lock);
1013
1014         if (in_task()) {
1015                 spin_lock(&kcov_remote_lock);
1016                 kcov_remote_area_put(area, size);
1017                 spin_unlock(&kcov_remote_lock);
1018         }
1019
1020         local_unlock_irqrestore(&kcov_percpu_data.lock, flags);
1021
1022         /* Get in kcov_remote_start(). */
1023         kcov_put(kcov);
1024 }
1025 EXPORT_SYMBOL(kcov_remote_stop);
1026
1027 /* See the comment before kcov_remote_start() for usage details. */
1028 u64 kcov_common_handle(void)
1029 {
1030         if (!in_task())
1031                 return 0;
1032         return current->kcov_handle;
1033 }
1034 EXPORT_SYMBOL(kcov_common_handle);
1035
1036 static int __init kcov_init(void)
1037 {
1038         int cpu;
1039
1040         for_each_possible_cpu(cpu) {
1041                 void *area = vmalloc_node(CONFIG_KCOV_IRQ_AREA_SIZE *
1042                                 sizeof(unsigned long), cpu_to_node(cpu));
1043                 if (!area)
1044                         return -ENOMEM;
1045                 per_cpu_ptr(&kcov_percpu_data, cpu)->irq_area = area;
1046         }
1047
1048         /*
1049          * The kcov debugfs file won't ever get removed and thus,
1050          * there is no need to protect it against removal races. The
1051          * use of debugfs_create_file_unsafe() is actually safe here.
1052          */
1053         debugfs_create_file_unsafe("kcov", 0600, NULL, NULL, &kcov_fops);
1054
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 device_initcall(kcov_init);