arch/x86_64/kernel/ptrace.c

   1 /* ptrace.c */
   2 /* By Ross Biro 1/23/92 */
   3 /*
   4  * Pentium III FXSR, SSE support
   5  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
   6  *
   7  * x86-64 port 2000-2002 Andi Kleen
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/smp_lock.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/user.h>
  18 #include <linux/security.h>
  19 #include <linux/audit.h>
  20 #include <linux/seccomp.h>
  21 #include <linux/signal.h>
  22
  23 #include <asm/uaccess.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/system.h>
  26 #include <asm/processor.h>
  27 #include <asm/i387.h>
  28 #include <asm/debugreg.h>
  29 #include <asm/ldt.h>
  30 #include <asm/desc.h>
  31 #include <asm/proto.h>
  32 #include <asm/ia32.h>
  33
  34 /*
  35  * does not yet catch signals sent when the child dies.
  36  * in exit.c or in signal.c.
  37  */
  38
  39 /* determines which flags the user has access to. */
  40 /* 1 = access 0 = no access */
  41 #define FLAG_MASK 0x44dd5UL
  42
  43 /* set's the trap flag. */
  44 #define TRAP_FLAG 0x100UL
  45
  46 /*
  47  * eflags and offset of eflags on child stack..
  48  */
  49 #define EFLAGS offsetof(struct pt_regs, eflags)
  50 #define EFL_OFFSET ((int)(EFLAGS-sizeof(struct pt_regs)))
  51
  52 /*
  53  * this routine will get a word off of the processes privileged stack.
  54  * the offset is how far from the base addr as stored in the TSS.
  55  * this routine assumes that all the privileged stacks are in our
  56  * data space.
  57  */
  58 static inline unsigned long get_stack_long(struct task_struct *task, int offset)
  59 {
  60         unsigned char *stack;
  61
  62         stack = (unsigned char *)task->thread.rsp0;
  63         stack += offset;
  64         return (*((unsigned long *)stack));
  65 }
  66
  67 static inline struct pt_regs *get_child_regs(struct task_struct *task)
  68 {
  69         struct pt_regs *regs = (void *)task->thread.rsp0;
  70         return regs - 1;
  71 }
  72
  73 /*
  74  * this routine will put a word on the processes privileged stack.
  75  * the offset is how far from the base addr as stored in the TSS.
  76  * this routine assumes that all the privileged stacks are in our
  77  * data space.
  78  */
  79 static inline long put_stack_long(struct task_struct *task, int offset,
  80         unsigned long data)
  81 {
  82         unsigned char * stack;
  83
  84         stack = (unsigned char *) task->thread.rsp0;
  85         stack += offset;
  86         *(unsigned long *) stack = data;
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 #define LDT_SEGMENT 4
  91
  92 unsigned long convert_rip_to_linear(struct task_struct *child, struct pt_regs *regs)
  93 {
  94         unsigned long addr, seg;
  95
  96         addr = regs->rip;
  97         seg = regs->cs & 0xffff;
  98
  99         /*
 100          * We'll assume that the code segments in the GDT
 101          * are all zero-based. That is largely true: the
 102          * TLS segments are used for data, and the PNPBIOS
 103          * and APM bios ones we just ignore here.
 104          */
 105         if (seg & LDT_SEGMENT) {
 106                 u32 *desc;
 107                 unsigned long base;
 108
 109                 down(&child->mm->context.sem);
 110                 desc = child->mm->context.ldt + (seg & ~7);
 111                 base = (desc[0] >> 16) | ((desc[1] & 0xff) << 16) | (desc[1] & 0xff000000);
 112
 113                 /* 16-bit code segment? */
 114                 if (!((desc[1] >> 22) & 1))
 115                         addr &= 0xffff;
 116                 addr += base;
 117                 up(&child->mm->context.sem);
 118         }
 119         return addr;
 120 }
 121
 122 static int is_at_popf(struct task_struct *child, struct pt_regs *regs)
 123 {
 124         int i, copied;
 125         unsigned char opcode[16];
 126         unsigned long addr = convert_rip_to_linear(child, regs);
 127
 128         copied = access_process_vm(child, addr, opcode, sizeof(opcode), 0);
 129         for (i = 0; i < copied; i++) {
 130                 switch (opcode[i]) {
 131                 /* popf */
 132                 case 0x9d:
 133                         return 1;
 134
 135                         /* CHECKME: 64 65 */
 136
 137                 /* opcode and address size prefixes */
 138                 case 0x66: case 0x67:
 139                         continue;
 140                 /* irrelevant prefixes (segment overrides and repeats) */
 141                 case 0x26: case 0x2e:
 142                 case 0x36: case 0x3e:
 143                 case 0x64: case 0x65:
 144                 case 0xf0: case 0xf2: case 0xf3:
 145                         continue;
 146
 147                 /* REX prefixes */
 148                 case 0x40 ... 0x4f:
 149                         continue;
 150
 151                         /* CHECKME: f0, f2, f3 */
 152
 153                 /*
 154                  * pushf: NOTE! We should probably not let
 155                  * the user see the TF bit being set. But
 156                  * it's more pain than it's worth to avoid
 157                  * it, and a debugger could emulate this
 158                  * all in user space if it _really_ cares.
 159                  */
 160                 case 0x9c:
 161                 default:
 162                         return 0;
 163                 }
 164         }
 165         return 0;
 166 }
 167
 168 static void set_singlestep(struct task_struct *child)
 169 {
 170         struct pt_regs *regs = get_child_regs(child);
 171
 172         /*
 173          * Always set TIF_SINGLESTEP - this guarantees that
 174          * we single-step system calls etc..  This will also
 175          * cause us to set TF when returning to user mode.
 176          */
 177         set_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
 178
 179         /*
 180          * If TF was already set, don't do anything else
 181          */
 182         if (regs->eflags & TRAP_FLAG)
 183                 return;
 184
 185         /* Set TF on the kernel stack.. */
 186         regs->eflags |= TRAP_FLAG;
 187
 188         /*
 189          * ..but if TF is changed by the instruction we will trace,
 190          * don't mark it as being "us" that set it, so that we
 191          * won't clear it by hand later.
 192          *
 193          * AK: this is not enough, LAHF and IRET can change TF in user space too.
 194          */
 195         if (is_at_popf(child, regs))
 196                 return;
 197
 198         child->ptrace |= PT_DTRACE;
 199 }
 200
 201 static void clear_singlestep(struct task_struct *child)
 202 {
 203         /* Always clear TIF_SINGLESTEP... */
 204         clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
 205
 206         /* But touch TF only if it was set by us.. */
 207         if (child->ptrace & PT_DTRACE) {
 208                 struct pt_regs *regs = get_child_regs(child);
 209                 regs->eflags &= ~TRAP_FLAG;
 210                 child->ptrace &= ~PT_DTRACE;
 211         }
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Called by kernel/ptrace.c when detaching..
 216  *
 217  * Make sure the single step bit is not set.
 218  */
 219 void ptrace_disable(struct task_struct *child)
 220 {
 221         clear_singlestep(child);
 222 }
 223
 224 static int putreg(struct task_struct *child,
 225         unsigned long regno, unsigned long value)
 226 {
 227         unsigned long tmp;
 228
 229         /* Some code in the 64bit emulation may not be 64bit clean.
 230            Don't take any chances. */
 231         if (test_tsk_thread_flag(child, TIF_IA32))
 232                 value &= 0xffffffff;
 233         switch (regno) {
 234                 case offsetof(struct user_regs_struct,fs):
 235                         if (value && (value & 3) != 3)
 236                                 return -EIO;
 237                         child->thread.fsindex = value & 0xffff;
 238                         return 0;
 239                 case offsetof(struct user_regs_struct,gs):
 240                         if (value && (value & 3) != 3)
 241                                 return -EIO;
 242                         child->thread.gsindex = value & 0xffff;
 243                         return 0;
 244                 case offsetof(struct user_regs_struct,ds):
 245                         if (value && (value & 3) != 3)
 246                                 return -EIO;
 247                         child->thread.ds = value & 0xffff;
 248                         return 0;
 249                 case offsetof(struct user_regs_struct,es):
 250                         if (value && (value & 3) != 3)
 251                                 return -EIO;
 252                         child->thread.es = value & 0xffff;
 253                         return 0;
 254                 case offsetof(struct user_regs_struct,ss):
 255                         if ((value & 3) != 3)
 256                                 return -EIO;
 257                         value &= 0xffff;
 258                         return 0;
 259                 case offsetof(struct user_regs_struct,fs_base):
 260                         if (!((value >> 48) == 0 || (value >> 48) == 0xffff))
 261                                 return -EIO;
 262                         child->thread.fs = value;
 263                         return 0;
 264                 case offsetof(struct user_regs_struct,gs_base):
 265                         if (!((value >> 48) == 0 || (value >> 48) == 0xffff))
 266                                 return -EIO;
 267                         child->thread.gs = value;
 268                         return 0;
 269                 case offsetof(struct user_regs_struct, eflags):
 270                         value &= FLAG_MASK;
 271                         tmp = get_stack_long(child, EFL_OFFSET);
 272                         tmp &= ~FLAG_MASK;
 273                         value |= tmp;
 274                         break;
 275                 case offsetof(struct user_regs_struct,cs):
 276                         if ((value & 3) != 3)
 277                                 return -EIO;
 278                         value &= 0xffff;
 279                         break;
 280         }
 281         put_stack_long(child, regno - sizeof(struct pt_regs), value);
 282         return 0;
 283 }
 284
 285 static unsigned long getreg(struct task_struct *child, unsigned long regno)
 286 {
 287         unsigned long val;
 288         switch (regno) {
 289                 case offsetof(struct user_regs_struct, fs):
 290                         return child->thread.fsindex;
 291                 case offsetof(struct user_regs_struct, gs):
 292                         return child->thread.gsindex;
 293                 case offsetof(struct user_regs_struct, ds):
 294                         return child->thread.ds;
 295                 case offsetof(struct user_regs_struct, es):
 296                         return child->thread.es;
 297                 case offsetof(struct user_regs_struct, fs_base):
 298                         return child->thread.fs;
 299                 case offsetof(struct user_regs_struct, gs_base):
 300                         return child->thread.gs;
 301                 default:
 302                         regno = regno - sizeof(struct pt_regs);
 303                         val = get_stack_long(child, regno);
 304                         if (test_tsk_thread_flag(child, TIF_IA32))
 305                                 val &= 0xffffffff;
 306                         return val;
 307         }
 308
 309 }
 310
 311 asmlinkage long sys_ptrace(long request, long pid, unsigned long addr, long data)
 312 {
 313         struct task_struct *child;
 314         long i, ret;
 315         unsigned ui;
 316
 317         /* This lock_kernel fixes a subtle race with suid exec */
 318         lock_kernel();
 319         ret = -EPERM;
 320         if (request == PTRACE_TRACEME) {
 321                 /* are we already being traced? */
 322                 if (current->ptrace & PT_PTRACED)
 323                         goto out;
 324                 ret = security_ptrace(current->parent, current);
 325                 if (ret)
 326                         goto out;
 327                 /* set the ptrace bit in the process flags. */
 328                 current->ptrace |= PT_PTRACED;
 329                 ret = 0;
 330                 goto out;
 331         }
 332         ret = -ESRCH;
 333         read_lock(&tasklist_lock);
 334         child = find_task_by_pid(pid);
 335         if (child)
 336                 get_task_struct(child);
 337         read_unlock(&tasklist_lock);
 338         if (!child)
 339                 goto out;
 340
 341         ret = -EPERM;
 342         if (pid == 1)           /* you may not mess with init */
 343                 goto out_tsk;
 344
 345         if (request == PTRACE_ATTACH) {
 346                 ret = ptrace_attach(child);
 347                 goto out_tsk;
 348         }
 349         ret = ptrace_check_attach(child, request == PTRACE_KILL);
 350         if (ret < 0)
 351                 goto out_tsk;
 352
 353         switch (request) {
 354         /* when I and D space are separate, these will need to be fixed. */
 355         case PTRACE_PEEKTEXT: /* read word at location addr. */
 356         case PTRACE_PEEKDATA: {
 357                 unsigned long tmp;
 358                 int copied;
 359
 360                 copied = access_process_vm(child, addr, &tmp, sizeof(tmp), 0);
 361                 ret = -EIO;
 362                 if (copied != sizeof(tmp))
 363                         break;
 364                 ret = put_user(tmp,(unsigned long __user *) data);
 365                 break;
 366         }
 367
 368         /* read the word at location addr in the USER area. */
 369         case PTRACE_PEEKUSR: {
 370                 unsigned long tmp;
 371
 372                 ret = -EIO;
 373                 if ((addr & 7) ||
 374                     addr > sizeof(struct user) - 7)
 375                         break;
 376
 377                 switch (addr) {
 378                 case 0 ... sizeof(struct user_regs_struct):
 379                         tmp = getreg(child, addr);
 380                         break;
 381                 case offsetof(struct user, u_debugreg[0]):
 382                         tmp = child->thread.debugreg0;
 383                         break;
 384                 case offsetof(struct user, u_debugreg[1]):
 385                         tmp = child->thread.debugreg1;
 386                         break;
 387                 case offsetof(struct user, u_debugreg[2]):
 388                         tmp = child->thread.debugreg2;
 389                         break;
 390                 case offsetof(struct user, u_debugreg[3]):
 391                         tmp = child->thread.debugreg3;
 392                         break;
 393                 case offsetof(struct user, u_debugreg[6]):
 394                         tmp = child->thread.debugreg6;
 395                         break;
 396                 case offsetof(struct user, u_debugreg[7]):
 397                         tmp = child->thread.debugreg7;
 398                         break;
 399                 default:
 400                         tmp = 0;
 401                         break;
 402                 }
 403                 ret = put_user(tmp,(unsigned long __user *) data);
 404                 break;
 405         }
 406
 407         /* when I and D space are separate, this will have to be fixed. */
 408         case PTRACE_POKETEXT: /* write the word at location addr. */
 409         case PTRACE_POKEDATA:
 410                 ret = 0;
 411                 if (access_process_vm(child, addr, &data, sizeof(data), 1) == sizeof(data))
 412                         break;
 413                 ret = -EIO;
 414                 break;
 415
 416         case PTRACE_POKEUSR: /* write the word at location addr in the USER area */
 417                 ret = -EIO;
 418                 if ((addr & 7) ||
 419                     addr > sizeof(struct user) - 7)
 420                         break;
 421
 422                 switch (addr) {
 423                 case 0 ... sizeof(struct user_regs_struct):
 424                         ret = putreg(child, addr, data);
 425                         break;
 426                 /* Disallows to set a breakpoint into the vsyscall */
 427                 case offsetof(struct user, u_debugreg[0]):
 428                         if (data >= TASK_SIZE-7) break;
 429                         child->thread.debugreg0 = data;
 430                         ret = 0;
 431                         break;
 432                 case offsetof(struct user, u_debugreg[1]):
 433                         if (data >= TASK_SIZE-7) break;
 434                         child->thread.debugreg1 = data;
 435                         ret = 0;
 436                         break;
 437                 case offsetof(struct user, u_debugreg[2]):
 438                         if (data >= TASK_SIZE-7) break;
 439                         child->thread.debugreg2 = data;
 440                         ret = 0;
 441                         break;
 442                 case offsetof(struct user, u_debugreg[3]):
 443                         if (data >= TASK_SIZE-7) break;
 444                         child->thread.debugreg3 = data;
 445                         ret = 0;
 446                         break;
 447                 case offsetof(struct user, u_debugreg[6]):
 448                                   if (data >> 32)
 449                                 break;
 450                         child->thread.debugreg6 = data;
 451                         ret = 0;
 452                         break;
 453                 case offsetof(struct user, u_debugreg[7]):
 454                         /* See arch/i386/kernel/ptrace.c for an explanation of
 455                          * this awkward check.*/
 456                                   data &= ~DR_CONTROL_RESERVED;
 457                                   for(i=0; i<4; i++)
 458                                           if ((0x5454 >> ((data >> (16 + 4*i)) & 0xf)) & 1)
 459                                         break;
 460                         if (i == 4) {
 461                                 child->thread.debugreg7 = data;
 462                           ret = 0;
 463                   }
 464                   break;
 465                 }
 466                 break;
 467         case PTRACE_SYSCALL: /* continue and stop at next (return from) syscall */
 468         case PTRACE_CONT:    /* restart after signal. */
 469
 470                 ret = -EIO;
 471                 if (!valid_signal(data))
 472                         break;
 473                 if (request == PTRACE_SYSCALL)
 474                         set_tsk_thread_flag(child,TIF_SYSCALL_TRACE);
 475                 else
 476                         clear_tsk_thread_flag(child,TIF_SYSCALL_TRACE);
 477                 clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
 478                 child->exit_code = data;
 479                 /* make sure the single step bit is not set. */
 480                 clear_singlestep(child);
 481                 wake_up_process(child);
 482                 ret = 0;
 483                 break;
 484
 485 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 486                 /* This makes only sense with 32bit programs. Allow a
 487                    64bit debugger to fully examine them too. Better
 488                    don't use it against 64bit processes, use
 489                    PTRACE_ARCH_PRCTL instead. */
 490         case PTRACE_SET_THREAD_AREA: {
 491                 struct user_desc __user *p;
 492                 int old;
 493                 p = (struct user_desc __user *)data;
 494                 get_user(old,  &p->entry_number);
 495                 put_user(addr, &p->entry_number);
 496                 ret = do_set_thread_area(&child->thread, p);
 497                 put_user(old,  &p->entry_number);
 498                 break;
 499         case PTRACE_GET_THREAD_AREA:
 500                 p = (struct user_desc __user *)data;
 501                 get_user(old,  &p->entry_number);
 502                 put_user(addr, &p->entry_number);
 503                 ret = do_get_thread_area(&child->thread, p);
 504                 put_user(old,  &p->entry_number);
 505                 break;
 506         }
 507 #endif
 508                 /* normal 64bit interface to access TLS data.
 509                    Works just like arch_prctl, except that the arguments
 510                    are reversed. */
 511         case PTRACE_ARCH_PRCTL:
 512                 ret = do_arch_prctl(child, data, addr);
 513                 break;
 514
 515 /*
 516  * make the child exit.  Best I can do is send it a sigkill.
 517  * perhaps it should be put in the status that it wants to
 518  * exit.
 519  */
 520         case PTRACE_KILL:
 521                 ret = 0;
 522                 if (child->exit_state == EXIT_ZOMBIE)   /* already dead */
 523                         break;
 524                 clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
 525                 child->exit_code = SIGKILL;
 526                 /* make sure the single step bit is not set. */
 527                 clear_singlestep(child);
 528                 wake_up_process(child);
 529                 break;
 530
 531         case PTRACE_SINGLESTEP:    /* set the trap flag. */
 532                 ret = -EIO;
 533                 if (!valid_signal(data))
 534                         break;
 535                 clear_tsk_thread_flag(child,TIF_SYSCALL_TRACE);
 536                 set_singlestep(child);
 537                 child->exit_code = data;
 538                 /* give it a chance to run. */
 539                 wake_up_process(child);
 540                 ret = 0;
 541                 break;
 542
 543         case PTRACE_DETACH:
 544                 /* detach a process that was attached. */
 545                 ret = ptrace_detach(child, data);
 546                 break;
 547
 548         case PTRACE_GETREGS: { /* Get all gp regs from the child. */
 549                 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (unsigned __user *)data,
 550                                sizeof(struct user_regs_struct))) {
 551                         ret = -EIO;
 552                         break;
 553                 }
 554                 ret = 0;
 555                 for (ui = 0; ui < sizeof(struct user_regs_struct); ui += sizeof(long)) {
 556                         ret |= __put_user(getreg(child, ui),(unsigned long __user *) data);
 557                         data += sizeof(long);
 558                 }
 559                 break;
 560         }
 561
 562         case PTRACE_SETREGS: { /* Set all gp regs in the child. */
 563                 unsigned long tmp;
 564                 if (!access_ok(VERIFY_READ, (unsigned __user *)data,
 565                                sizeof(struct user_regs_struct))) {
 566                         ret = -EIO;
 567                         break;
 568                 }
 569                 ret = 0;
 570                 for (ui = 0; ui < sizeof(struct user_regs_struct); ui += sizeof(long)) {
 571                         ret |= __get_user(tmp, (unsigned long __user *) data);
 572                         putreg(child, ui, tmp);
 573                         data += sizeof(long);
 574                 }
 575                 break;
 576         }
 577
 578         case PTRACE_GETFPREGS: { /* Get the child extended FPU state. */
 579                 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, (unsigned __user *)data,
 580                                sizeof(struct user_i387_struct))) {
 581                         ret = -EIO;
 582                         break;
 583                 }
 584                 ret = get_fpregs((struct user_i387_struct __user *)data, child);
 585                 break;
 586         }
 587
 588         case PTRACE_SETFPREGS: { /* Set the child extended FPU state. */
 589                 if (!access_ok(VERIFY_READ, (unsigned __user *)data,
 590                                sizeof(struct user_i387_struct))) {
 591                         ret = -EIO;
 592                         break;
 593                 }
 594                 set_stopped_child_used_math(child);
 595                 ret = set_fpregs(child, (struct user_i387_struct __user *)data);
 596                 break;
 597         }
 598
 599         default:
 600                 ret = ptrace_request(child, request, addr, data);
 601                 break;
 602         }
 603 out_tsk:
 604         put_task_struct(child);
 605 out:
 606         unlock_kernel();
 607         return ret;
 608 }
 609
 610 static void syscall_trace(struct pt_regs *regs)
 611 {
 612
 613 #if 0
 614         printk("trace %s rip %lx rsp %lx rax %d origrax %d caller %lx tiflags %x ptrace %x\n",
 615                current->comm,
 616                regs->rip, regs->rsp, regs->rax, regs->orig_rax, __builtin_return_address(0),
 617                current_thread_info()->flags, current->ptrace);
 618 #endif
 619
 620         ptrace_notify(SIGTRAP | ((current->ptrace & PT_TRACESYSGOOD)
 621                                 ? 0x80 : 0));
 622         /*
 623          * this isn't the same as continuing with a signal, but it will do
 624          * for normal use.  strace only continues with a signal if the
 625          * stopping signal is not SIGTRAP.  -brl
 626          */
 627         if (current->exit_code) {
 628                 send_sig(current->exit_code, current, 1);
 629                 current->exit_code = 0;
 630         }
 631 }
 632
 633 asmlinkage void syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
 634 {
 635         /* do the secure computing check first */
 636         secure_computing(regs->orig_rax);
 637
 638         if (test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACE)
 639             && (current->ptrace & PT_PTRACED))
 640                 syscall_trace(regs);
 641
 642         if (unlikely(current->audit_context)) {
 643                 if (test_thread_flag(TIF_IA32)) {
 644                         audit_syscall_entry(current, AUDIT_ARCH_I386,
 645                                             regs->orig_rax,
 646                                             regs->rbx, regs->rcx,
 647                                             regs->rdx, regs->rsi);
 648                 } else {
 649                         audit_syscall_entry(current, AUDIT_ARCH_X86_64,
 650                                             regs->orig_rax,
 651                                             regs->rdi, regs->rsi,
 652                                             regs->rdx, regs->r10);
 653                 }
 654         }
 655 }
 656
 657 asmlinkage void syscall_trace_leave(struct pt_regs *regs)
 658 {
 659         if (unlikely(current->audit_context))
 660                 audit_syscall_exit(current, AUDITSC_RESULT(regs->rax), regs->rax);
 661
 662         if ((test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACE)
 663              || test_thread_flag(TIF_SINGLESTEP))
 664             && (current->ptrace & PT_PTRACED))
 665                 syscall_trace(regs);
 666 }