Quelle  hw_breakpoint.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * arch/sh/kernel/hw_breakpoint.c
 *
 * Unified kernel/user-space hardware breakpoint facility for the on-chip UBC.
 *
 * Copyright (C) 2009 - 2010  Paul Mundt
 */
#include <linux/init.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/sched/signal.h>
#include <linux/hw_breakpoint.h>
#include <linux/percpu.h>
#include <linux/kallsyms.h>
#include <linux/notifier.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/kdebug.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/clk.h>
#include <asm/hw_breakpoint.h>
#include <asm/mmu_context.h>
#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/traps.h>

/*
 * Stores the breakpoints currently in use on each breakpoint address
 * register for each cpus
 */
static DEFINE_PER_CPU(struct perf_event *, bp_per_reg[HBP_NUM]);

/*
 * A dummy placeholder for early accesses until the CPUs get a chance to
 * register their UBCs later in the boot process.
 */
static struct sh_ubc ubc_dummy = { .num_events = 0 };

static struct sh_ubc *sh_ubc __read_mostly = &ubc_dummy;

/*
 * Install a perf counter breakpoint.
 *
 * We seek a free UBC channel and use it for this breakpoint.
 *
 * Atomic: we hold the counter->ctx->lock and we only handle variables
 * and registers local to this cpu.
 */
int arch_install_hw_breakpoint(struct perf_event *bp)
{
 struct arch_hw_breakpoint *info = counter_arch_bp(bp);
 int i;

 for (i = 0; i < sh_ubc->num_events; i++) {
  struct perf_event **slot = this_cpu_ptr(&bp_per_reg[i]);

  if (!*slot) {
   *slot = bp;
   break;
  }
 }

 if (WARN_ONCE(i == sh_ubc->num_events, "Can't find any breakpoint slot"))
  return -EBUSY;

 clk_enable(sh_ubc->clk);
 sh_ubc->enable(info, i);

 return 0;
}

/*
 * Uninstall the breakpoint contained in the given counter.
 *
 * First we search the debug address register it uses and then we disable
 * it.
 *
 * Atomic: we hold the counter->ctx->lock and we only handle variables
 * and registers local to this cpu.
 */
void arch_uninstall_hw_breakpoint(struct perf_event *bp)
{
 struct arch_hw_breakpoint *info = counter_arch_bp(bp);
 int i;

 for (i = 0; i < sh_ubc->num_events; i++) {
  struct perf_event **slot = this_cpu_ptr(&bp_per_reg[i]);

  if (*slot == bp) {
   *slot = NULL;
   break;
  }
 }

 if (WARN_ONCE(i == sh_ubc->num_events, "Can't find any breakpoint slot"))
  return;

 sh_ubc->disable(info, i);
 clk_disable(sh_ubc->clk);
}

static int get_hbp_len(u16 hbp_len)
{
 unsigned int len_in_bytes = 0;

 switch (hbp_len) {
 case SH_BREAKPOINT_LEN_1:
  len_in_bytes = 1;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_2:
  len_in_bytes = 2;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_4:
  len_in_bytes = 4;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_8:
  len_in_bytes = 8;
  break;
 }
 return len_in_bytes;
}

/*
 * Check for virtual address in kernel space.
 */
int arch_check_bp_in_kernelspace(struct arch_hw_breakpoint *hw)
{
 unsigned int len;
 unsigned long va;

 va = hw->address;
 len = get_hbp_len(hw->len);

 return (va >= TASK_SIZE) && ((va + len - 1) >= TASK_SIZE);
}

int arch_bp_generic_fields(int sh_len, int sh_type,
      int *gen_len, int *gen_type)
{
 /* Len */
 switch (sh_len) {
 case SH_BREAKPOINT_LEN_1:
  *gen_len = HW_BREAKPOINT_LEN_1;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_2:
  *gen_len = HW_BREAKPOINT_LEN_2;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_4:
  *gen_len = HW_BREAKPOINT_LEN_4;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_8:
  *gen_len = HW_BREAKPOINT_LEN_8;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 /* Type */
 switch (sh_type) {
 case SH_BREAKPOINT_READ:
  *gen_type = HW_BREAKPOINT_R;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_WRITE:
  *gen_type = HW_BREAKPOINT_W;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_RW:
  *gen_type = HW_BREAKPOINT_W | HW_BREAKPOINT_R;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 return 0;
}

static int arch_build_bp_info(struct perf_event *bp,
         const struct perf_event_attr *attr,
         struct arch_hw_breakpoint *hw)
{
 hw->address = attr->bp_addr;

 /* Len */
 switch (attr->bp_len) {
 case HW_BREAKPOINT_LEN_1:
  hw->len = SH_BREAKPOINT_LEN_1;
  break;
 case HW_BREAKPOINT_LEN_2:
  hw->len = SH_BREAKPOINT_LEN_2;
  break;
 case HW_BREAKPOINT_LEN_4:
  hw->len = SH_BREAKPOINT_LEN_4;
  break;
 case HW_BREAKPOINT_LEN_8:
  hw->len = SH_BREAKPOINT_LEN_8;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 /* Type */
 switch (attr->bp_type) {
 case HW_BREAKPOINT_R:
  hw->type = SH_BREAKPOINT_READ;
  break;
 case HW_BREAKPOINT_W:
  hw->type = SH_BREAKPOINT_WRITE;
  break;
 case HW_BREAKPOINT_W | HW_BREAKPOINT_R:
  hw->type = SH_BREAKPOINT_RW;
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 return 0;
}

/*
 * Validate the arch-specific HW Breakpoint register settings
 */
int hw_breakpoint_arch_parse(struct perf_event *bp,
        const struct perf_event_attr *attr,
        struct arch_hw_breakpoint *hw)
{
 unsigned int align;
 int ret;

 ret = arch_build_bp_info(bp, attr, hw);
 if (ret)
  return ret;

 ret = -EINVAL;

 switch (hw->len) {
 case SH_BREAKPOINT_LEN_1:
  align = 0;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_2:
  align = 1;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_4:
  align = 3;
  break;
 case SH_BREAKPOINT_LEN_8:
  align = 7;
  break;
 default:
  return ret;
 }

 /*
 * Check that the low-order bits of the address are appropriate
 * for the alignment implied by len.
 */
 if (hw->address & align)
  return -EINVAL;

 return 0;
}

/*
 * Release the user breakpoints used by ptrace
 */
void flush_ptrace_hw_breakpoint(struct task_struct *tsk)
{
 int i;
 struct thread_struct *t = &tsk->thread;

 for (i = 0; i < sh_ubc->num_events; i++) {
  unregister_hw_breakpoint(t->ptrace_bps[i]);
  t->ptrace_bps[i] = NULL;
 }
}

static int __kprobes hw_breakpoint_handler(struct die_args *args)
{
 int cpu, i, rc = NOTIFY_STOP;
 struct perf_event *bp;
 unsigned int cmf, resume_mask;

 /*
 * Do an early return if none of the channels triggered.
 */
 cmf = sh_ubc->triggered_mask();
 if (unlikely(!cmf))
  return NOTIFY_DONE;

 /*
 * By default, resume all of the active channels.
 */
 resume_mask = sh_ubc->active_mask();

 /*
 * Disable breakpoints during exception handling.
 */
 sh_ubc->disable_all();

 cpu = get_cpu();
 for (i = 0; i < sh_ubc->num_events; i++) {
  unsigned long event_mask = (1 << i);

  if (likely(!(cmf & event_mask)))
   continue;

  /*
 * The counter may be concurrently released but that can only
 * occur from a call_rcu() path. We can then safely fetch
 * the breakpoint, use its callback, touch its counter
 * while we are in an rcu_read_lock() path.
 */
  rcu_read_lock();

  bp = per_cpu(bp_per_reg[i], cpu);
  if (bp)
   rc = NOTIFY_DONE;

  /*
 * Reset the condition match flag to denote completion of
 * exception handling.
 */
  sh_ubc->clear_triggered_mask(event_mask);

  /*
 * bp can be NULL due to concurrent perf counter
 * removing.
 */
  if (!bp) {
   rcu_read_unlock();
   break;
  }

  /*
 * Don't restore the channel if the breakpoint is from
 * ptrace, as it always operates in one-shot mode.
 */
  if (bp->overflow_handler == ptrace_triggered)
   resume_mask &= ~(1 << i);

  perf_bp_event(bp, args->regs);

  /* Deliver the signal to userspace */
  if (!arch_check_bp_in_kernelspace(&bp->hw.info)) {
   force_sig_fault(SIGTRAP, TRAP_HWBKPT,
     (void __user *)NULL);
  }

  rcu_read_unlock();
 }

 if (cmf == 0)
  rc = NOTIFY_DONE;

 sh_ubc->enable_all(resume_mask);

 put_cpu();

 return rc;
}

BUILD_TRAP_HANDLER(breakpoint)
{
 unsigned long ex = lookup_exception_vector();
 TRAP_HANDLER_DECL;

 notify_die(DIE_BREAKPOINT, "breakpoint", regs, 0, ex, SIGTRAP);
}

/*
 * Handle debug exception notifications.
 */
int __kprobes hw_breakpoint_exceptions_notify(struct notifier_block *unused,
        unsigned long val, void *data)
{
 struct die_args *args = data;

 if (val != DIE_BREAKPOINT)
  return NOTIFY_DONE;

 /*
 * If the breakpoint hasn't been triggered by the UBC, it's
 * probably from a debugger, so don't do anything more here.
 *
 * This also permits the UBC interface clock to remain off for
 * non-UBC breakpoints, as we don't need to check the triggered
 * or active channel masks.
 */
 if (args->trapnr != sh_ubc->trap_nr)
  return NOTIFY_DONE;

 return hw_breakpoint_handler(data);
}

void hw_breakpoint_pmu_read(struct perf_event *bp)
{
 /* TODO */
}

int register_sh_ubc(struct sh_ubc *ubc)
{
 /* Bail if it's already assigned */
 if (sh_ubc != &ubc_dummy)
  return -EBUSY;
 sh_ubc = ubc;

 pr_info("HW Breakpoints: %s UBC support registered\n", ubc->name);

 WARN_ON(ubc->num_events > HBP_NUM);

 return 0;
}