tracing/function-return-tracer: call prepare_ftrace_return by registers
[safe/jmp/linux-2.6] / arch / x86 / kernel / ftrace.c
1 /*
2  * Code for replacing ftrace calls with jumps.
3  *
4  * Copyright (C) 2007-2008 Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
5  *
6  * Thanks goes to Ingo Molnar, for suggesting the idea.
7  * Mathieu Desnoyers, for suggesting postponing the modifications.
8  * Arjan van de Ven, for keeping me straight, and explaining to me
9  * the dangers of modifying code on the run.
10  */
11
12 #include <linux/spinlock.h>
13 #include <linux/hardirq.h>
14 #include <linux/uaccess.h>
15 #include <linux/ftrace.h>
16 #include <linux/percpu.h>
17 #include <linux/sched.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/list.h>
20
21 #include <asm/ftrace.h>
22 #include <linux/ftrace.h>
23 #include <asm/nops.h>
24 #include <asm/nmi.h>
25
26
27
28 #ifdef CONFIG_FUNCTION_RET_TRACER
29
30 /*
31  * These functions are picked from those used on
32  * this page for dynamic ftrace. They have been
33  * simplified to ignore all traces in NMI context.
34  */
35 static atomic_t in_nmi;
36
37 void ftrace_nmi_enter(void)
38 {
39         atomic_inc(&in_nmi);
40 }
41
42 void ftrace_nmi_exit(void)
43 {
44         atomic_dec(&in_nmi);
45 }
46
47 /* Add a function return address to the trace stack on thread info.*/
48 static int push_return_trace(unsigned long ret, unsigned long long time,
49                                 unsigned long func)
50 {
51         int index;
52         struct thread_info *ti = current_thread_info();
53
54         /* The return trace stack is full */
55         if (ti->curr_ret_stack == FTRACE_RET_STACK_SIZE - 1)
56                 return -EBUSY;
57
58         index = ++ti->curr_ret_stack;
59         ti->ret_stack[index].ret = ret;
60         ti->ret_stack[index].func = func;
61         ti->ret_stack[index].calltime = time;
62
63         return 0;
64 }
65
66 /* Retrieve a function return address to the trace stack on thread info.*/
67 static void pop_return_trace(unsigned long *ret, unsigned long long *time,
68                                 unsigned long *func)
69 {
70         int index;
71
72         struct thread_info *ti = current_thread_info();
73         index = ti->curr_ret_stack;
74         *ret = ti->ret_stack[index].ret;
75         *func = ti->ret_stack[index].func;
76         *time = ti->ret_stack[index].calltime;
77         ti->curr_ret_stack--;
78 }
79
80 /*
81  * Send the trace to the ring-buffer.
82  * @return the original return address.
83  */
84 unsigned long ftrace_return_to_handler(void)
85 {
86         struct ftrace_retfunc trace;
87         pop_return_trace(&trace.ret, &trace.calltime, &trace.func);
88         trace.rettime = cpu_clock(raw_smp_processor_id());
89         ftrace_function_return(&trace);
90
91         return trace.ret;
92 }
93
94 /*
95  * Hook the return address and push it in the stack of return addrs
96  * in current thread info.
97  */
98 void prepare_ftrace_return(unsigned long *parent, unsigned long self_addr)
99 {
100         unsigned long old;
101         unsigned long long calltime;
102         int faulted;
103         unsigned long return_hooker = (unsigned long)
104                                 &return_to_handler;
105
106         /* Nmi's are currently unsupported */
107         if (atomic_read(&in_nmi))
108                 return;
109
110         /*
111          * Protect against fault, even if it shouldn't
112          * happen. This tool is too much intrusive to
113          * ignore such a protection.
114          */
115         asm volatile(
116                 "1: movl (%[parent_old]), %[old]\n"
117                 "2: movl %[return_hooker], (%[parent_replaced])\n"
118                 "   movl $0, %[faulted]\n"
119
120                 ".section .fixup, \"ax\"\n"
121                 "3: movl $1, %[faulted]\n"
122                 ".previous\n"
123
124                 ".section __ex_table, \"a\"\n"
125                 "   .long 1b, 3b\n"
126                 "   .long 2b, 3b\n"
127                 ".previous\n"
128
129                 : [parent_replaced] "=r" (parent), [old] "=r" (old),
130                   [faulted] "=r" (faulted)
131                 : [parent_old] "0" (parent), [return_hooker] "r" (return_hooker)
132                 : "memory"
133         );
134
135         if (WARN_ON(faulted)) {
136                 unregister_ftrace_return();
137                 return;
138         }
139
140         if (WARN_ON(!__kernel_text_address(old))) {
141                 unregister_ftrace_return();
142                 *parent = old;
143                 return;
144         }
145
146         calltime = cpu_clock(raw_smp_processor_id());
147
148         if (push_return_trace(old, calltime, self_addr) == -EBUSY)
149                 *parent = old;
150 }
151
152 #endif
153
154 #ifdef CONFIG_DYNAMIC_FTRACE
155
156 union ftrace_code_union {
157         char code[MCOUNT_INSN_SIZE];
158         struct {
159                 char e8;
160                 int offset;
161         } __attribute__((packed));
162 };
163
164 static int ftrace_calc_offset(long ip, long addr)
165 {
166         return (int)(addr - ip);
167 }
168
169 unsigned char *ftrace_call_replace(unsigned long ip, unsigned long addr)
170 {
171         static union ftrace_code_union calc;
172
173         calc.e8         = 0xe8;
174         calc.offset     = ftrace_calc_offset(ip + MCOUNT_INSN_SIZE, addr);
175
176         /*
177          * No locking needed, this must be called via kstop_machine
178          * which in essence is like running on a uniprocessor machine.
179          */
180         return calc.code;
181 }
182
183 /*
184  * Modifying code must take extra care. On an SMP machine, if
185  * the code being modified is also being executed on another CPU
186  * that CPU will have undefined results and possibly take a GPF.
187  * We use kstop_machine to stop other CPUS from exectuing code.
188  * But this does not stop NMIs from happening. We still need
189  * to protect against that. We separate out the modification of
190  * the code to take care of this.
191  *
192  * Two buffers are added: An IP buffer and a "code" buffer.
193  *
194  * 1) Put the instruction pointer into the IP buffer
195  *    and the new code into the "code" buffer.
196  * 2) Set a flag that says we are modifying code
197  * 3) Wait for any running NMIs to finish.
198  * 4) Write the code
199  * 5) clear the flag.
200  * 6) Wait for any running NMIs to finish.
201  *
202  * If an NMI is executed, the first thing it does is to call
203  * "ftrace_nmi_enter". This will check if the flag is set to write
204  * and if it is, it will write what is in the IP and "code" buffers.
205  *
206  * The trick is, it does not matter if everyone is writing the same
207  * content to the code location. Also, if a CPU is executing code
208  * it is OK to write to that code location if the contents being written
209  * are the same as what exists.
210  */
211
212 static atomic_t in_nmi = ATOMIC_INIT(0);
213 static int mod_code_status;             /* holds return value of text write */
214 static int mod_code_write;              /* set when NMI should do the write */
215 static void *mod_code_ip;               /* holds the IP to write to */
216 static void *mod_code_newcode;          /* holds the text to write to the IP */
217
218 static unsigned nmi_wait_count;
219 static atomic_t nmi_update_count = ATOMIC_INIT(0);
220
221 int ftrace_arch_read_dyn_info(char *buf, int size)
222 {
223         int r;
224
225         r = snprintf(buf, size, "%u %u",
226                      nmi_wait_count,
227                      atomic_read(&nmi_update_count));
228         return r;
229 }
230
231 static void ftrace_mod_code(void)
232 {
233         /*
234          * Yes, more than one CPU process can be writing to mod_code_status.
235          *    (and the code itself)
236          * But if one were to fail, then they all should, and if one were
237          * to succeed, then they all should.
238          */
239         mod_code_status = probe_kernel_write(mod_code_ip, mod_code_newcode,
240                                              MCOUNT_INSN_SIZE);
241
242 }
243
244 void ftrace_nmi_enter(void)
245 {
246         atomic_inc(&in_nmi);
247         /* Must have in_nmi seen before reading write flag */
248         smp_mb();
249         if (mod_code_write) {
250                 ftrace_mod_code();
251                 atomic_inc(&nmi_update_count);
252         }
253 }
254
255 void ftrace_nmi_exit(void)
256 {
257         /* Finish all executions before clearing in_nmi */
258         smp_wmb();
259         atomic_dec(&in_nmi);
260 }
261
262 static void wait_for_nmi(void)
263 {
264         int waited = 0;
265
266         while (atomic_read(&in_nmi)) {
267                 waited = 1;
268                 cpu_relax();
269         }
270
271         if (waited)
272                 nmi_wait_count++;
273 }
274
275 static int
276 do_ftrace_mod_code(unsigned long ip, void *new_code)
277 {
278         mod_code_ip = (void *)ip;
279         mod_code_newcode = new_code;
280
281         /* The buffers need to be visible before we let NMIs write them */
282         smp_wmb();
283
284         mod_code_write = 1;
285
286         /* Make sure write bit is visible before we wait on NMIs */
287         smp_mb();
288
289         wait_for_nmi();
290
291         /* Make sure all running NMIs have finished before we write the code */
292         smp_mb();
293
294         ftrace_mod_code();
295
296         /* Make sure the write happens before clearing the bit */
297         smp_wmb();
298
299         mod_code_write = 0;
300
301         /* make sure NMIs see the cleared bit */
302         smp_mb();
303
304         wait_for_nmi();
305
306         return mod_code_status;
307 }
308
309
310
311
312 static unsigned char ftrace_nop[MCOUNT_INSN_SIZE];
313
314 unsigned char *ftrace_nop_replace(void)
315 {
316         return ftrace_nop;
317 }
318
319 int
320 ftrace_modify_code(unsigned long ip, unsigned char *old_code,
321                    unsigned char *new_code)
322 {
323         unsigned char replaced[MCOUNT_INSN_SIZE];
324
325         /*
326          * Note: Due to modules and __init, code can
327          *  disappear and change, we need to protect against faulting
328          *  as well as code changing. We do this by using the
329          *  probe_kernel_* functions.
330          *
331          * No real locking needed, this code is run through
332          * kstop_machine, or before SMP starts.
333          */
334
335         /* read the text we want to modify */
336         if (probe_kernel_read(replaced, (void *)ip, MCOUNT_INSN_SIZE))
337                 return -EFAULT;
338
339         /* Make sure it is what we expect it to be */
340         if (memcmp(replaced, old_code, MCOUNT_INSN_SIZE) != 0)
341                 return -EINVAL;
342
343         /* replace the text with the new text */
344         if (do_ftrace_mod_code(ip, new_code))
345                 return -EPERM;
346
347         sync_core();
348
349         return 0;
350 }
351
352 int ftrace_update_ftrace_func(ftrace_func_t func)
353 {
354         unsigned long ip = (unsigned long)(&ftrace_call);
355         unsigned char old[MCOUNT_INSN_SIZE], *new;
356         int ret;
357
358         memcpy(old, &ftrace_call, MCOUNT_INSN_SIZE);
359         new = ftrace_call_replace(ip, (unsigned long)func);
360         ret = ftrace_modify_code(ip, old, new);
361
362         return ret;
363 }
364
365 int __init ftrace_dyn_arch_init(void *data)
366 {
367         extern const unsigned char ftrace_test_p6nop[];
368         extern const unsigned char ftrace_test_nop5[];
369         extern const unsigned char ftrace_test_jmp[];
370         int faulted = 0;
371
372         /*
373          * There is no good nop for all x86 archs.
374          * We will default to using the P6_NOP5, but first we
375          * will test to make sure that the nop will actually
376          * work on this CPU. If it faults, we will then
377          * go to a lesser efficient 5 byte nop. If that fails
378          * we then just use a jmp as our nop. This isn't the most
379          * efficient nop, but we can not use a multi part nop
380          * since we would then risk being preempted in the middle
381          * of that nop, and if we enabled tracing then, it might
382          * cause a system crash.
383          *
384          * TODO: check the cpuid to determine the best nop.
385          */
386         asm volatile (
387                 "ftrace_test_jmp:"
388                 "jmp ftrace_test_p6nop\n"
389                 "nop\n"
390                 "nop\n"
391                 "nop\n"  /* 2 byte jmp + 3 bytes */
392                 "ftrace_test_p6nop:"
393                 P6_NOP5
394                 "jmp 1f\n"
395                 "ftrace_test_nop5:"
396                 ".byte 0x66,0x66,0x66,0x66,0x90\n"
397                 "1:"
398                 ".section .fixup, \"ax\"\n"
399                 "2:     movl $1, %0\n"
400                 "       jmp ftrace_test_nop5\n"
401                 "3:     movl $2, %0\n"
402                 "       jmp 1b\n"
403                 ".previous\n"
404                 _ASM_EXTABLE(ftrace_test_p6nop, 2b)
405                 _ASM_EXTABLE(ftrace_test_nop5, 3b)
406                 : "=r"(faulted) : "0" (faulted));
407
408         switch (faulted) {
409         case 0:
410                 pr_info("ftrace: converting mcount calls to 0f 1f 44 00 00\n");
411                 memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_p6nop, MCOUNT_INSN_SIZE);
412                 break;
413         case 1:
414                 pr_info("ftrace: converting mcount calls to 66 66 66 66 90\n");
415                 memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_nop5, MCOUNT_INSN_SIZE);
416                 break;
417         case 2:
418                 pr_info("ftrace: converting mcount calls to jmp . + 5\n");
419                 memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_jmp, MCOUNT_INSN_SIZE);
420                 break;
421         }
422
423         /* The return code is retured via data */
424         *(unsigned long *)data = 0;
425
426         return 0;
427 }
428 #endif