x86, perf_counter, bts: Fail if BTS is not available
[safe/jmp/linux-2.6] / arch / x86 / kernel / ftrace.c
index 5582814..d94e1ea 100644 (file)
 
 #include <linux/spinlock.h>
 #include <linux/hardirq.h>
+#include <linux/uaccess.h>
 #include <linux/ftrace.h>
 #include <linux/percpu.h>
+#include <linux/sched.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/list.h>
 
-#include <asm/alternative.h>
+#include <trace/syscall.h>
 
-#define CALL_BACK              5
+#include <asm/cacheflush.h>
+#include <asm/ftrace.h>
+#include <asm/nops.h>
+#include <asm/nmi.h>
 
-/* Long is fine, even if it is only 4 bytes ;-) */
-static long *ftrace_nop;
+
+#ifdef CONFIG_DYNAMIC_FTRACE
+
+int ftrace_arch_code_modify_prepare(void)
+{
+       set_kernel_text_rw();
+       return 0;
+}
+
+int ftrace_arch_code_modify_post_process(void)
+{
+       set_kernel_text_ro();
+       return 0;
+}
 
 union ftrace_code_union {
-       char code[5];
+       char code[MCOUNT_INSN_SIZE];
        struct {
                char e8;
                int offset;
        } __attribute__((packed));
 };
 
-static int notrace ftrace_calc_offset(long ip, long addr)
+static int ftrace_calc_offset(long ip, long addr)
 {
        return (int)(addr - ip);
 }
 
-notrace unsigned char *ftrace_nop_replace(void)
-{
-       return (char *)ftrace_nop;
-}
-
-notrace unsigned char *ftrace_call_replace(unsigned long ip, unsigned long addr)
+static unsigned char *ftrace_call_replace(unsigned long ip, unsigned long addr)
 {
        static union ftrace_code_union calc;
 
        calc.e8         = 0xe8;
-       calc.offset     = ftrace_calc_offset(ip, addr);
+       calc.offset     = ftrace_calc_offset(ip + MCOUNT_INSN_SIZE, addr);
 
        /*
         * No locking needed, this must be called via kstop_machine
@@ -55,95 +67,468 @@ notrace unsigned char *ftrace_call_replace(unsigned long ip, unsigned long addr)
        return calc.code;
 }
 
-notrace int
+/*
+ * Modifying code must take extra care. On an SMP machine, if
+ * the code being modified is also being executed on another CPU
+ * that CPU will have undefined results and possibly take a GPF.
+ * We use kstop_machine to stop other CPUS from exectuing code.
+ * But this does not stop NMIs from happening. We still need
+ * to protect against that. We separate out the modification of
+ * the code to take care of this.
+ *
+ * Two buffers are added: An IP buffer and a "code" buffer.
+ *
+ * 1) Put the instruction pointer into the IP buffer
+ *    and the new code into the "code" buffer.
+ * 2) Wait for any running NMIs to finish and set a flag that says
+ *    we are modifying code, it is done in an atomic operation.
+ * 3) Write the code
+ * 4) clear the flag.
+ * 5) Wait for any running NMIs to finish.
+ *
+ * If an NMI is executed, the first thing it does is to call
+ * "ftrace_nmi_enter". This will check if the flag is set to write
+ * and if it is, it will write what is in the IP and "code" buffers.
+ *
+ * The trick is, it does not matter if everyone is writing the same
+ * content to the code location. Also, if a CPU is executing code
+ * it is OK to write to that code location if the contents being written
+ * are the same as what exists.
+ */
+
+#define MOD_CODE_WRITE_FLAG (1 << 31)  /* set when NMI should do the write */
+static atomic_t nmi_running = ATOMIC_INIT(0);
+static int mod_code_status;            /* holds return value of text write */
+static void *mod_code_ip;              /* holds the IP to write to */
+static void *mod_code_newcode;         /* holds the text to write to the IP */
+
+static unsigned nmi_wait_count;
+static atomic_t nmi_update_count = ATOMIC_INIT(0);
+
+int ftrace_arch_read_dyn_info(char *buf, int size)
+{
+       int r;
+
+       r = snprintf(buf, size, "%u %u",
+                    nmi_wait_count,
+                    atomic_read(&nmi_update_count));
+       return r;
+}
+
+static void clear_mod_flag(void)
+{
+       int old = atomic_read(&nmi_running);
+
+       for (;;) {
+               int new = old & ~MOD_CODE_WRITE_FLAG;
+
+               if (old == new)
+                       break;
+
+               old = atomic_cmpxchg(&nmi_running, old, new);
+       }
+}
+
+static void ftrace_mod_code(void)
+{
+       /*
+        * Yes, more than one CPU process can be writing to mod_code_status.
+        *    (and the code itself)
+        * But if one were to fail, then they all should, and if one were
+        * to succeed, then they all should.
+        */
+       mod_code_status = probe_kernel_write(mod_code_ip, mod_code_newcode,
+                                            MCOUNT_INSN_SIZE);
+
+       /* if we fail, then kill any new writers */
+       if (mod_code_status)
+               clear_mod_flag();
+}
+
+void ftrace_nmi_enter(void)
+{
+       if (atomic_inc_return(&nmi_running) & MOD_CODE_WRITE_FLAG) {
+               smp_rmb();
+               ftrace_mod_code();
+               atomic_inc(&nmi_update_count);
+       }
+       /* Must have previous changes seen before executions */
+       smp_mb();
+}
+
+void ftrace_nmi_exit(void)
+{
+       /* Finish all executions before clearing nmi_running */
+       smp_mb();
+       atomic_dec(&nmi_running);
+}
+
+static void wait_for_nmi_and_set_mod_flag(void)
+{
+       if (!atomic_cmpxchg(&nmi_running, 0, MOD_CODE_WRITE_FLAG))
+               return;
+
+       do {
+               cpu_relax();
+       } while (atomic_cmpxchg(&nmi_running, 0, MOD_CODE_WRITE_FLAG));
+
+       nmi_wait_count++;
+}
+
+static void wait_for_nmi(void)
+{
+       if (!atomic_read(&nmi_running))
+               return;
+
+       do {
+               cpu_relax();
+       } while (atomic_read(&nmi_running));
+
+       nmi_wait_count++;
+}
+
+static int
+do_ftrace_mod_code(unsigned long ip, void *new_code)
+{
+       mod_code_ip = (void *)ip;
+       mod_code_newcode = new_code;
+
+       /* The buffers need to be visible before we let NMIs write them */
+       smp_mb();
+
+       wait_for_nmi_and_set_mod_flag();
+
+       /* Make sure all running NMIs have finished before we write the code */
+       smp_mb();
+
+       ftrace_mod_code();
+
+       /* Make sure the write happens before clearing the bit */
+       smp_mb();
+
+       clear_mod_flag();
+       wait_for_nmi();
+
+       return mod_code_status;
+}
+
+
+
+
+static unsigned char ftrace_nop[MCOUNT_INSN_SIZE];
+
+static unsigned char *ftrace_nop_replace(void)
+{
+       return ftrace_nop;
+}
+
+static int
 ftrace_modify_code(unsigned long ip, unsigned char *old_code,
                   unsigned char *new_code)
 {
-       unsigned replaced;
-       unsigned old = *(unsigned *)old_code; /* 4 bytes */
-       unsigned new = *(unsigned *)new_code; /* 4 bytes */
-       unsigned char newch = new_code[4];
-       int faulted = 0;
-
-       /* move the IP back to the start of the call */
-       ip -= CALL_BACK;
+       unsigned char replaced[MCOUNT_INSN_SIZE];
 
        /*
         * Note: Due to modules and __init, code can
         *  disappear and change, we need to protect against faulting
-        *  as well as code changing.
+        *  as well as code changing. We do this by using the
+        *  probe_kernel_* functions.
         *
         * No real locking needed, this code is run through
-        * kstop_machine.
+        * kstop_machine, or before SMP starts.
         */
-       asm volatile (
-               "1: lock\n"
-               "   cmpxchg %3, (%2)\n"
-               "   jnz 2f\n"
-               "   movb %b4, 4(%2)\n"
-               "2:\n"
-               ".section .fixup, \"ax\"\n"
-               "3:     movl $1, %0\n"
-               "       jmp 2b\n"
-               ".previous\n"
-               _ASM_EXTABLE(1b, 3b)
-               : "=r"(faulted), "=a"(replaced)
-               : "r"(ip), "r"(new), "c"(newch),
-                 "0"(faulted), "a"(old)
-               : "memory");
+
+       /* read the text we want to modify */
+       if (probe_kernel_read(replaced, (void *)ip, MCOUNT_INSN_SIZE))
+               return -EFAULT;
+
+       /* Make sure it is what we expect it to be */
+       if (memcmp(replaced, old_code, MCOUNT_INSN_SIZE) != 0)
+               return -EINVAL;
+
+       /* replace the text with the new text */
+       if (do_ftrace_mod_code(ip, new_code))
+               return -EPERM;
+
        sync_core();
 
-       if (replaced != old && replaced != new)
-               faulted = 2;
+       return 0;
+}
+
+int ftrace_make_nop(struct module *mod,
+                   struct dyn_ftrace *rec, unsigned long addr)
+{
+       unsigned char *new, *old;
+       unsigned long ip = rec->ip;
+
+       old = ftrace_call_replace(ip, addr);
+       new = ftrace_nop_replace();
 
-       return faulted;
+       return ftrace_modify_code(rec->ip, old, new);
 }
 
-notrace int ftrace_update_ftrace_func(ftrace_func_t func)
+int ftrace_make_call(struct dyn_ftrace *rec, unsigned long addr)
+{
+       unsigned char *new, *old;
+       unsigned long ip = rec->ip;
+
+       old = ftrace_nop_replace();
+       new = ftrace_call_replace(ip, addr);
+
+       return ftrace_modify_code(rec->ip, old, new);
+}
+
+int ftrace_update_ftrace_func(ftrace_func_t func)
 {
        unsigned long ip = (unsigned long)(&ftrace_call);
-       unsigned char old[5], *new;
+       unsigned char old[MCOUNT_INSN_SIZE], *new;
        int ret;
 
-       ip += CALL_BACK;
-
-       memcpy(old, &ftrace_call, 5);
+       memcpy(old, &ftrace_call, MCOUNT_INSN_SIZE);
        new = ftrace_call_replace(ip, (unsigned long)func);
        ret = ftrace_modify_code(ip, old, new);
 
        return ret;
 }
 
-notrace int ftrace_mcount_set(unsigned long *data)
+int __init ftrace_dyn_arch_init(void *data)
 {
-       unsigned long ip = (long)(&mcount_call);
-       unsigned long *addr = data;
-       unsigned char old[5], *new;
-
-       /* ip is at the location, but modify code will subtact this */
-       ip += CALL_BACK;
+       extern const unsigned char ftrace_test_p6nop[];
+       extern const unsigned char ftrace_test_nop5[];
+       extern const unsigned char ftrace_test_jmp[];
+       int faulted = 0;
 
        /*
-        * Replace the mcount stub with a pointer to the
-        * ip recorder function.
+        * There is no good nop for all x86 archs.
+        * We will default to using the P6_NOP5, but first we
+        * will test to make sure that the nop will actually
+        * work on this CPU. If it faults, we will then
+        * go to a lesser efficient 5 byte nop. If that fails
+        * we then just use a jmp as our nop. This isn't the most
+        * efficient nop, but we can not use a multi part nop
+        * since we would then risk being preempted in the middle
+        * of that nop, and if we enabled tracing then, it might
+        * cause a system crash.
+        *
+        * TODO: check the cpuid to determine the best nop.
         */
-       memcpy(old, &mcount_call, 5);
-       new = ftrace_call_replace(ip, *addr);
-       *addr = ftrace_modify_code(ip, old, new);
+       asm volatile (
+               "ftrace_test_jmp:"
+               "jmp ftrace_test_p6nop\n"
+               "nop\n"
+               "nop\n"
+               "nop\n"  /* 2 byte jmp + 3 bytes */
+               "ftrace_test_p6nop:"
+               P6_NOP5
+               "jmp 1f\n"
+               "ftrace_test_nop5:"
+               ".byte 0x66,0x66,0x66,0x66,0x90\n"
+               "1:"
+               ".section .fixup, \"ax\"\n"
+               "2:     movl $1, %0\n"
+               "       jmp ftrace_test_nop5\n"
+               "3:     movl $2, %0\n"
+               "       jmp 1b\n"
+               ".previous\n"
+               _ASM_EXTABLE(ftrace_test_p6nop, 2b)
+               _ASM_EXTABLE(ftrace_test_nop5, 3b)
+               : "=r"(faulted) : "0" (faulted));
+
+       switch (faulted) {
+       case 0:
+               pr_info("ftrace: converting mcount calls to 0f 1f 44 00 00\n");
+               memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_p6nop, MCOUNT_INSN_SIZE);
+               break;
+       case 1:
+               pr_info("ftrace: converting mcount calls to 66 66 66 66 90\n");
+               memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_nop5, MCOUNT_INSN_SIZE);
+               break;
+       case 2:
+               pr_info("ftrace: converting mcount calls to jmp . + 5\n");
+               memcpy(ftrace_nop, ftrace_test_jmp, MCOUNT_INSN_SIZE);
+               break;
+       }
+
+       /* The return code is retured via data */
+       *(unsigned long *)data = 0;
 
        return 0;
 }
+#endif
 
-int __init ftrace_dyn_arch_init(void *data)
+#ifdef CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
+
+#ifdef CONFIG_DYNAMIC_FTRACE
+extern void ftrace_graph_call(void);
+
+static int ftrace_mod_jmp(unsigned long ip,
+                         int old_offset, int new_offset)
 {
-       const unsigned char *const *noptable = find_nop_table();
+       unsigned char code[MCOUNT_INSN_SIZE];
+
+       if (probe_kernel_read(code, (void *)ip, MCOUNT_INSN_SIZE))
+               return -EFAULT;
 
-       /* This is running in kstop_machine */
+       if (code[0] != 0xe9 || old_offset != *(int *)(&code[1]))
+               return -EINVAL;
 
-       ftrace_mcount_set(data);
+       *(int *)(&code[1]) = new_offset;
 
-       ftrace_nop = (unsigned long *)noptable[CALL_BACK];
+       if (do_ftrace_mod_code(ip, &code))
+               return -EPERM;
 
        return 0;
 }
 
+int ftrace_enable_ftrace_graph_caller(void)
+{
+       unsigned long ip = (unsigned long)(&ftrace_graph_call);
+       int old_offset, new_offset;
+
+       old_offset = (unsigned long)(&ftrace_stub) - (ip + MCOUNT_INSN_SIZE);
+       new_offset = (unsigned long)(&ftrace_graph_caller) - (ip + MCOUNT_INSN_SIZE);
+
+       return ftrace_mod_jmp(ip, old_offset, new_offset);
+}
+
+int ftrace_disable_ftrace_graph_caller(void)
+{
+       unsigned long ip = (unsigned long)(&ftrace_graph_call);
+       int old_offset, new_offset;
+
+       old_offset = (unsigned long)(&ftrace_graph_caller) - (ip + MCOUNT_INSN_SIZE);
+       new_offset = (unsigned long)(&ftrace_stub) - (ip + MCOUNT_INSN_SIZE);
+
+       return ftrace_mod_jmp(ip, old_offset, new_offset);
+}
+
+#endif /* !CONFIG_DYNAMIC_FTRACE */
+
+/*
+ * Hook the return address and push it in the stack of return addrs
+ * in current thread info.
+ */
+void prepare_ftrace_return(unsigned long *parent, unsigned long self_addr,
+                          unsigned long frame_pointer)
+{
+       unsigned long old;
+       int faulted;
+       struct ftrace_graph_ent trace;
+       unsigned long return_hooker = (unsigned long)
+                               &return_to_handler;
+
+       /* Nmi's are currently unsupported */
+       if (unlikely(in_nmi()))
+               return;
+
+       if (unlikely(atomic_read(&current->tracing_graph_pause)))
+               return;
+
+       /*
+        * Protect against fault, even if it shouldn't
+        * happen. This tool is too much intrusive to
+        * ignore such a protection.
+        */
+       asm volatile(
+               "1: " _ASM_MOV " (%[parent]), %[old]\n"
+               "2: " _ASM_MOV " %[return_hooker], (%[parent])\n"
+               "   movl $0, %[faulted]\n"
+               "3:\n"
+
+               ".section .fixup, \"ax\"\n"
+               "4: movl $1, %[faulted]\n"
+               "   jmp 3b\n"
+               ".previous\n"
+
+               _ASM_EXTABLE(1b, 4b)
+               _ASM_EXTABLE(2b, 4b)
+
+               : [old] "=&r" (old), [faulted] "=r" (faulted)
+               : [parent] "r" (parent), [return_hooker] "r" (return_hooker)
+               : "memory"
+       );
+
+       if (unlikely(faulted)) {
+               ftrace_graph_stop();
+               WARN_ON(1);
+               return;
+       }
+
+       if (ftrace_push_return_trace(old, self_addr, &trace.depth,
+                   frame_pointer) == -EBUSY) {
+               *parent = old;
+               return;
+       }
+
+       trace.func = self_addr;
+
+       /* Only trace if the calling function expects to */
+       if (!ftrace_graph_entry(&trace)) {
+               current->curr_ret_stack--;
+               *parent = old;
+       }
+}
+#endif /* CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER */
+
+#ifdef CONFIG_FTRACE_SYSCALLS
+
+extern unsigned long __start_syscalls_metadata[];
+extern unsigned long __stop_syscalls_metadata[];
+extern unsigned long *sys_call_table;
+
+static struct syscall_metadata **syscalls_metadata;
+
+static struct syscall_metadata *find_syscall_meta(unsigned long *syscall)
+{
+       struct syscall_metadata *start;
+       struct syscall_metadata *stop;
+       char str[KSYM_SYMBOL_LEN];
+
+
+       start = (struct syscall_metadata *)__start_syscalls_metadata;
+       stop = (struct syscall_metadata *)__stop_syscalls_metadata;
+       kallsyms_lookup((unsigned long) syscall, NULL, NULL, NULL, str);
+
+       for ( ; start < stop; start++) {
+               if (start->name && !strcmp(start->name, str))
+                       return start;
+       }
+       return NULL;
+}
+
+struct syscall_metadata *syscall_nr_to_meta(int nr)
+{
+       if (!syscalls_metadata || nr >= FTRACE_SYSCALL_MAX || nr < 0)
+               return NULL;
+
+       return syscalls_metadata[nr];
+}
+
+void arch_init_ftrace_syscalls(void)
+{
+       int i;
+       struct syscall_metadata *meta;
+       unsigned long **psys_syscall_table = &sys_call_table;
+       static atomic_t refs;
+
+       if (atomic_inc_return(&refs) != 1)
+               goto end;
+
+       syscalls_metadata = kzalloc(sizeof(*syscalls_metadata) *
+                                       FTRACE_SYSCALL_MAX, GFP_KERNEL);
+       if (!syscalls_metadata) {
+               WARN_ON(1);
+               return;
+       }
+
+       for (i = 0; i < FTRACE_SYSCALL_MAX; i++) {
+               meta = find_syscall_meta(psys_syscall_table[i]);
+               syscalls_metadata[i] = meta;
+       }
+       return;
+
+       /* Paranoid: avoid overflow */
+end:
+       atomic_dec(&refs);
+}
+#endif