Linux-2.6.12-rc2
[linux-2.6.git] / arch / i386 / 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
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/sched.h>
10 #include <linux/mm.h>
11 #include <linux/smp.h>
12 #include <linux/smp_lock.h>
13 #include <linux/errno.h>
14 #include <linux/ptrace.h>
15 #include <linux/user.h>
16 #include <linux/security.h>
17 #include <linux/audit.h>
18 #include <linux/seccomp.h>
19
20 #include <asm/uaccess.h>
21 #include <asm/pgtable.h>
22 #include <asm/system.h>
23 #include <asm/processor.h>
24 #include <asm/i387.h>
25 #include <asm/debugreg.h>
26 #include <asm/ldt.h>
27 #include <asm/desc.h>
28
29 /*
30  * does not yet catch signals sent when the child dies.
31  * in exit.c or in signal.c.
32  */
33
34 /* determines which flags the user has access to. */
35 /* 1 = access 0 = no access */
36 #define FLAG_MASK 0x00044dd5
37
38 /* set's the trap flag. */
39 #define TRAP_FLAG 0x100
40
41 /*
42  * Offset of eflags on child stack..
43  */
44 #define EFL_OFFSET ((EFL-2)*4-sizeof(struct pt_regs))
45
46 static inline struct pt_regs *get_child_regs(struct task_struct *task)
47 {
48         void *stack_top = (void *)task->thread.esp0;
49         return stack_top - sizeof(struct pt_regs);
50 }
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 int get_stack_long(struct task_struct *task, int offset)
59 {
60         unsigned char *stack;
61
62         stack = (unsigned char *)task->thread.esp0;
63         stack += offset;
64         return (*((int *)stack));
65 }
66
67 /*
68  * this routine will put a word on the processes privileged stack. 
69  * the offset is how far from the base addr as stored in the TSS.  
70  * this routine assumes that all the privileged stacks are in our
71  * data space.
72  */
73 static inline int put_stack_long(struct task_struct *task, int offset,
74         unsigned long data)
75 {
76         unsigned char * stack;
77
78         stack = (unsigned char *) task->thread.esp0;
79         stack += offset;
80         *(unsigned long *) stack = data;
81         return 0;
82 }
83
84 static int putreg(struct task_struct *child,
85         unsigned long regno, unsigned long value)
86 {
87         switch (regno >> 2) {
88                 case FS:
89                         if (value && (value & 3) != 3)
90                                 return -EIO;
91                         child->thread.fs = value;
92                         return 0;
93                 case GS:
94                         if (value && (value & 3) != 3)
95                                 return -EIO;
96                         child->thread.gs = value;
97                         return 0;
98                 case DS:
99                 case ES:
100                         if (value && (value & 3) != 3)
101                                 return -EIO;
102                         value &= 0xffff;
103                         break;
104                 case SS:
105                 case CS:
106                         if ((value & 3) != 3)
107                                 return -EIO;
108                         value &= 0xffff;
109                         break;
110                 case EFL:
111                         value &= FLAG_MASK;
112                         value |= get_stack_long(child, EFL_OFFSET) & ~FLAG_MASK;
113                         break;
114         }
115         if (regno > GS*4)
116                 regno -= 2*4;
117         put_stack_long(child, regno - sizeof(struct pt_regs), value);
118         return 0;
119 }
120
121 static unsigned long getreg(struct task_struct *child,
122         unsigned long regno)
123 {
124         unsigned long retval = ~0UL;
125
126         switch (regno >> 2) {
127                 case FS:
128                         retval = child->thread.fs;
129                         break;
130                 case GS:
131                         retval = child->thread.gs;
132                         break;
133                 case DS:
134                 case ES:
135                 case SS:
136                 case CS:
137                         retval = 0xffff;
138                         /* fall through */
139                 default:
140                         if (regno > GS*4)
141                                 regno -= 2*4;
142                         regno = regno - sizeof(struct pt_regs);
143                         retval &= get_stack_long(child, regno);
144         }
145         return retval;
146 }
147
148 #define LDT_SEGMENT 4
149
150 static unsigned long convert_eip_to_linear(struct task_struct *child, struct pt_regs *regs)
151 {
152         unsigned long addr, seg;
153
154         addr = regs->eip;
155         seg = regs->xcs & 0xffff;
156         if (regs->eflags & VM_MASK) {
157                 addr = (addr & 0xffff) + (seg << 4);
158                 return addr;
159         }
160
161         /*
162          * We'll assume that the code segments in the GDT
163          * are all zero-based. That is largely true: the
164          * TLS segments are used for data, and the PNPBIOS
165          * and APM bios ones we just ignore here.
166          */
167         if (seg & LDT_SEGMENT) {
168                 u32 *desc;
169                 unsigned long base;
170
171                 down(&child->mm->context.sem);
172                 desc = child->mm->context.ldt + (seg & ~7);
173                 base = (desc[0] >> 16) | ((desc[1] & 0xff) << 16) | (desc[1] & 0xff000000);
174
175                 /* 16-bit code segment? */
176                 if (!((desc[1] >> 22) & 1))
177                         addr &= 0xffff;
178                 addr += base;
179                 up(&child->mm->context.sem);
180         }
181         return addr;
182 }
183
184 static inline int is_at_popf(struct task_struct *child, struct pt_regs *regs)
185 {
186         int i, copied;
187         unsigned char opcode[16];
188         unsigned long addr = convert_eip_to_linear(child, regs);
189
190         copied = access_process_vm(child, addr, opcode, sizeof(opcode), 0);
191         for (i = 0; i < copied; i++) {
192                 switch (opcode[i]) {
193                 /* popf */
194                 case 0x9d:
195                         return 1;
196                 /* opcode and address size prefixes */
197                 case 0x66: case 0x67:
198                         continue;
199                 /* irrelevant prefixes (segment overrides and repeats) */
200                 case 0x26: case 0x2e:
201                 case 0x36: case 0x3e:
202                 case 0x64: case 0x65:
203                 case 0xf0: case 0xf2: case 0xf3:
204                         continue;
205
206                 /*
207                  * pushf: NOTE! We should probably not let
208                  * the user see the TF bit being set. But
209                  * it's more pain than it's worth to avoid
210                  * it, and a debugger could emulate this
211                  * all in user space if it _really_ cares.
212                  */
213                 case 0x9c:
214                 default:
215                         return 0;
216                 }
217         }
218         return 0;
219 }
220
221 static void set_singlestep(struct task_struct *child)
222 {
223         struct pt_regs *regs = get_child_regs(child);
224
225         /*
226          * Always set TIF_SINGLESTEP - this guarantees that 
227          * we single-step system calls etc..  This will also
228          * cause us to set TF when returning to user mode.
229          */
230         set_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
231
232         /*
233          * If TF was already set, don't do anything else
234          */
235         if (regs->eflags & TRAP_FLAG)
236                 return;
237
238         /* Set TF on the kernel stack.. */
239         regs->eflags |= TRAP_FLAG;
240
241         /*
242          * ..but if TF is changed by the instruction we will trace,
243          * don't mark it as being "us" that set it, so that we
244          * won't clear it by hand later.
245          */
246         if (is_at_popf(child, regs))
247                 return;
248         
249         child->ptrace |= PT_DTRACE;
250 }
251
252 static void clear_singlestep(struct task_struct *child)
253 {
254         /* Always clear TIF_SINGLESTEP... */
255         clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SINGLESTEP);
256
257         /* But touch TF only if it was set by us.. */
258         if (child->ptrace & PT_DTRACE) {
259                 struct pt_regs *regs = get_child_regs(child);
260                 regs->eflags &= ~TRAP_FLAG;
261                 child->ptrace &= ~PT_DTRACE;
262         }
263 }
264
265 /*
266  * Called by kernel/ptrace.c when detaching..
267  *
268  * Make sure the single step bit is not set.
269  */
270 void ptrace_disable(struct task_struct *child)
271
272         clear_singlestep(child);
273 }
274
275 /*
276  * Perform get_thread_area on behalf of the traced child.
277  */
278 static int
279 ptrace_get_thread_area(struct task_struct *child,
280                        int idx, struct user_desc __user *user_desc)
281 {
282         struct user_desc info;
283         struct desc_struct *desc;
284
285 /*
286  * Get the current Thread-Local Storage area:
287  */
288
289 #define GET_BASE(desc) ( \
290         (((desc)->a >> 16) & 0x0000ffff) | \
291         (((desc)->b << 16) & 0x00ff0000) | \
292         ( (desc)->b        & 0xff000000)   )
293
294 #define GET_LIMIT(desc) ( \
295         ((desc)->a & 0x0ffff) | \
296          ((desc)->b & 0xf0000) )
297
298 #define GET_32BIT(desc)         (((desc)->b >> 22) & 1)
299 #define GET_CONTENTS(desc)      (((desc)->b >> 10) & 3)
300 #define GET_WRITABLE(desc)      (((desc)->b >>  9) & 1)
301 #define GET_LIMIT_PAGES(desc)   (((desc)->b >> 23) & 1)
302 #define GET_PRESENT(desc)       (((desc)->b >> 15) & 1)
303 #define GET_USEABLE(desc)       (((desc)->b >> 20) & 1)
304
305         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
306                 return -EINVAL;
307
308         desc = child->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
309
310         info.entry_number = idx;
311         info.base_addr = GET_BASE(desc);
312         info.limit = GET_LIMIT(desc);
313         info.seg_32bit = GET_32BIT(desc);
314         info.contents = GET_CONTENTS(desc);
315         info.read_exec_only = !GET_WRITABLE(desc);
316         info.limit_in_pages = GET_LIMIT_PAGES(desc);
317         info.seg_not_present = !GET_PRESENT(desc);
318         info.useable = GET_USEABLE(desc);
319
320         if (copy_to_user(user_desc, &info, sizeof(info)))
321                 return -EFAULT;
322
323         return 0;
324 }
325
326 /*
327  * Perform set_thread_area on behalf of the traced child.
328  */
329 static int
330 ptrace_set_thread_area(struct task_struct *child,
331                        int idx, struct user_desc __user *user_desc)
332 {
333         struct user_desc info;
334         struct desc_struct *desc;
335
336         if (copy_from_user(&info, user_desc, sizeof(info)))
337                 return -EFAULT;
338
339         if (idx < GDT_ENTRY_TLS_MIN || idx > GDT_ENTRY_TLS_MAX)
340                 return -EINVAL;
341
342         desc = child->thread.tls_array + idx - GDT_ENTRY_TLS_MIN;
343         if (LDT_empty(&info)) {
344                 desc->a = 0;
345                 desc->b = 0;
346         } else {
347                 desc->a = LDT_entry_a(&info);
348                 desc->b = LDT_entry_b(&info);
349         }
350
351         return 0;
352 }
353
354 asmlinkage int sys_ptrace(long request, long pid, long addr, long data)
355 {
356         struct task_struct *child;
357         struct user * dummy = NULL;
358         int i, ret;
359         unsigned long __user *datap = (unsigned long __user *)data;
360
361         lock_kernel();
362         ret = -EPERM;
363         if (request == PTRACE_TRACEME) {
364                 /* are we already being traced? */
365                 if (current->ptrace & PT_PTRACED)
366                         goto out;
367                 ret = security_ptrace(current->parent, current);
368                 if (ret)
369                         goto out;
370                 /* set the ptrace bit in the process flags. */
371                 current->ptrace |= PT_PTRACED;
372                 ret = 0;
373                 goto out;
374         }
375         ret = -ESRCH;
376         read_lock(&tasklist_lock);
377         child = find_task_by_pid(pid);
378         if (child)
379                 get_task_struct(child);
380         read_unlock(&tasklist_lock);
381         if (!child)
382                 goto out;
383
384         ret = -EPERM;
385         if (pid == 1)           /* you may not mess with init */
386                 goto out_tsk;
387
388         if (request == PTRACE_ATTACH) {
389                 ret = ptrace_attach(child);
390                 goto out_tsk;
391         }
392
393         ret = ptrace_check_attach(child, request == PTRACE_KILL);
394         if (ret < 0)
395                 goto out_tsk;
396
397         switch (request) {
398         /* when I and D space are separate, these will need to be fixed. */
399         case PTRACE_PEEKTEXT: /* read word at location addr. */ 
400         case PTRACE_PEEKDATA: {
401                 unsigned long tmp;
402                 int copied;
403
404                 copied = access_process_vm(child, addr, &tmp, sizeof(tmp), 0);
405                 ret = -EIO;
406                 if (copied != sizeof(tmp))
407                         break;
408                 ret = put_user(tmp, datap);
409                 break;
410         }
411
412         /* read the word at location addr in the USER area. */
413         case PTRACE_PEEKUSR: {
414                 unsigned long tmp;
415
416                 ret = -EIO;
417                 if ((addr & 3) || addr < 0 || 
418                     addr > sizeof(struct user) - 3)
419                         break;
420
421                 tmp = 0;  /* Default return condition */
422                 if(addr < FRAME_SIZE*sizeof(long))
423                         tmp = getreg(child, addr);
424                 if(addr >= (long) &dummy->u_debugreg[0] &&
425                    addr <= (long) &dummy->u_debugreg[7]){
426                         addr -= (long) &dummy->u_debugreg[0];
427                         addr = addr >> 2;
428                         tmp = child->thread.debugreg[addr];
429                 }
430                 ret = put_user(tmp, datap);
431                 break;
432         }
433
434         /* when I and D space are separate, this will have to be fixed. */
435         case PTRACE_POKETEXT: /* write the word at location addr. */
436         case PTRACE_POKEDATA:
437                 ret = 0;
438                 if (access_process_vm(child, addr, &data, sizeof(data), 1) == sizeof(data))
439                         break;
440                 ret = -EIO;
441                 break;
442
443         case PTRACE_POKEUSR: /* write the word at location addr in the USER area */
444                 ret = -EIO;
445                 if ((addr & 3) || addr < 0 || 
446                     addr > sizeof(struct user) - 3)
447                         break;
448
449                 if (addr < FRAME_SIZE*sizeof(long)) {
450                         ret = putreg(child, addr, data);
451                         break;
452                 }
453                 /* We need to be very careful here.  We implicitly
454                    want to modify a portion of the task_struct, and we
455                    have to be selective about what portions we allow someone
456                    to modify. */
457
458                   ret = -EIO;
459                   if(addr >= (long) &dummy->u_debugreg[0] &&
460                      addr <= (long) &dummy->u_debugreg[7]){
461
462                           if(addr == (long) &dummy->u_debugreg[4]) break;
463                           if(addr == (long) &dummy->u_debugreg[5]) break;
464                           if(addr < (long) &dummy->u_debugreg[4] &&
465                              ((unsigned long) data) >= TASK_SIZE-3) break;
466                           
467                           /* Sanity-check data. Take one half-byte at once with
468                            * check = (val >> (16 + 4*i)) & 0xf. It contains the
469                            * R/Wi and LENi bits; bits 0 and 1 are R/Wi, and bits
470                            * 2 and 3 are LENi. Given a list of invalid values,
471                            * we do mask |= 1 << invalid_value, so that
472                            * (mask >> check) & 1 is a correct test for invalid
473                            * values.
474                            *
475                            * R/Wi contains the type of the breakpoint /
476                            * watchpoint, LENi contains the length of the watched
477                            * data in the watchpoint case.
478                            *
479                            * The invalid values are:
480                            * - LENi == 0x10 (undefined), so mask |= 0x0f00.
481                            * - R/Wi == 0x10 (break on I/O reads or writes), so
482                            *   mask |= 0x4444.
483                            * - R/Wi == 0x00 && LENi != 0x00, so we have mask |=
484                            *   0x1110.
485                            *
486                            * Finally, mask = 0x0f00 | 0x4444 | 0x1110 == 0x5f54.
487                            *
488                            * See the Intel Manual "System Programming Guide",
489                            * 15.2.4
490                            *
491                            * Note that LENi == 0x10 is defined on x86_64 in long
492                            * mode (i.e. even for 32-bit userspace software, but
493                            * 64-bit kernel), so the x86_64 mask value is 0x5454.
494                            * See the AMD manual no. 24593 (AMD64 System
495                            * Programming)*/
496
497                           if(addr == (long) &dummy->u_debugreg[7]) {
498                                   data &= ~DR_CONTROL_RESERVED;
499                                   for(i=0; i<4; i++)
500                                           if ((0x5f54 >> ((data >> (16 + 4*i)) & 0xf)) & 1)
501                                                   goto out_tsk;
502                           }
503
504                           addr -= (long) &dummy->u_debugreg;
505                           addr = addr >> 2;
506                           child->thread.debugreg[addr] = data;
507                           ret = 0;
508                   }
509                   break;
510
511         case PTRACE_SYSCALL:    /* continue and stop at next (return from) syscall */
512         case PTRACE_CONT:       /* restart after signal. */
513                 ret = -EIO;
514                 if ((unsigned long) data > _NSIG)
515                         break;
516                 if (request == PTRACE_SYSCALL) {
517                         set_tsk_thread_flag(child, TIF_SYSCALL_TRACE);
518                 }
519                 else {
520                         clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SYSCALL_TRACE);
521                 }
522                 child->exit_code = data;
523                 /* make sure the single step bit is not set. */
524                 clear_singlestep(child);
525                 wake_up_process(child);
526                 ret = 0;
527                 break;
528
529 /*
530  * make the child exit.  Best I can do is send it a sigkill. 
531  * perhaps it should be put in the status that it wants to 
532  * exit.
533  */
534         case PTRACE_KILL:
535                 ret = 0;
536                 if (child->exit_state == EXIT_ZOMBIE)   /* already dead */
537                         break;
538                 child->exit_code = SIGKILL;
539                 /* make sure the single step bit is not set. */
540                 clear_singlestep(child);
541                 wake_up_process(child);
542                 break;
543
544         case PTRACE_SINGLESTEP: /* set the trap flag. */
545                 ret = -EIO;
546                 if ((unsigned long) data > _NSIG)
547                         break;
548                 clear_tsk_thread_flag(child, TIF_SYSCALL_TRACE);
549                 set_singlestep(child);
550                 child->exit_code = data;
551                 /* give it a chance to run. */
552                 wake_up_process(child);
553                 ret = 0;
554                 break;
555
556         case PTRACE_DETACH:
557                 /* detach a process that was attached. */
558                 ret = ptrace_detach(child, data);
559                 break;
560
561         case PTRACE_GETREGS: { /* Get all gp regs from the child. */
562                 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, datap, FRAME_SIZE*sizeof(long))) {
563                         ret = -EIO;
564                         break;
565                 }
566                 for ( i = 0; i < FRAME_SIZE*sizeof(long); i += sizeof(long) ) {
567                         __put_user(getreg(child, i), datap);
568                         datap++;
569                 }
570                 ret = 0;
571                 break;
572         }
573
574         case PTRACE_SETREGS: { /* Set all gp regs in the child. */
575                 unsigned long tmp;
576                 if (!access_ok(VERIFY_READ, datap, FRAME_SIZE*sizeof(long))) {
577                         ret = -EIO;
578                         break;
579                 }
580                 for ( i = 0; i < FRAME_SIZE*sizeof(long); i += sizeof(long) ) {
581                         __get_user(tmp, datap);
582                         putreg(child, i, tmp);
583                         datap++;
584                 }
585                 ret = 0;
586                 break;
587         }
588
589         case PTRACE_GETFPREGS: { /* Get the child FPU state. */
590                 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, datap,
591                                sizeof(struct user_i387_struct))) {
592                         ret = -EIO;
593                         break;
594                 }
595                 ret = 0;
596                 if (!tsk_used_math(child))
597                         init_fpu(child);
598                 get_fpregs((struct user_i387_struct __user *)data, child);
599                 break;
600         }
601
602         case PTRACE_SETFPREGS: { /* Set the child FPU state. */
603                 if (!access_ok(VERIFY_READ, datap,
604                                sizeof(struct user_i387_struct))) {
605                         ret = -EIO;
606                         break;
607                 }
608                 set_stopped_child_used_math(child);
609                 set_fpregs(child, (struct user_i387_struct __user *)data);
610                 ret = 0;
611                 break;
612         }
613
614         case PTRACE_GETFPXREGS: { /* Get the child extended FPU state. */
615                 if (!access_ok(VERIFY_WRITE, datap,
616                                sizeof(struct user_fxsr_struct))) {
617                         ret = -EIO;
618                         break;
619                 }
620                 if (!tsk_used_math(child))
621                         init_fpu(child);
622                 ret = get_fpxregs((struct user_fxsr_struct __user *)data, child);
623                 break;
624         }
625
626         case PTRACE_SETFPXREGS: { /* Set the child extended FPU state. */
627                 if (!access_ok(VERIFY_READ, datap,
628                                sizeof(struct user_fxsr_struct))) {
629                         ret = -EIO;
630                         break;
631                 }
632                 set_stopped_child_used_math(child);
633                 ret = set_fpxregs(child, (struct user_fxsr_struct __user *)data);
634                 break;
635         }
636
637         case PTRACE_GET_THREAD_AREA:
638                 ret = ptrace_get_thread_area(child, addr,
639                                         (struct user_desc __user *) data);
640                 break;
641
642         case PTRACE_SET_THREAD_AREA:
643                 ret = ptrace_set_thread_area(child, addr,
644                                         (struct user_desc __user *) data);
645                 break;
646
647         default:
648                 ret = ptrace_request(child, request, addr, data);
649                 break;
650         }
651 out_tsk:
652         put_task_struct(child);
653 out:
654         unlock_kernel();
655         return ret;
656 }
657
658 void send_sigtrap(struct task_struct *tsk, struct pt_regs *regs, int error_code)
659 {
660         struct siginfo info;
661
662         tsk->thread.trap_no = 1;
663         tsk->thread.error_code = error_code;
664
665         memset(&info, 0, sizeof(info));
666         info.si_signo = SIGTRAP;
667         info.si_code = TRAP_BRKPT;
668
669         /* User-mode eip? */
670         info.si_addr = user_mode(regs) ? (void __user *) regs->eip : NULL;
671
672         /* Send us the fakey SIGTRAP */
673         force_sig_info(SIGTRAP, &info, tsk);
674 }
675
676 /* notification of system call entry/exit
677  * - triggered by current->work.syscall_trace
678  */
679 __attribute__((regparm(3)))
680 void do_syscall_trace(struct pt_regs *regs, int entryexit)
681 {
682         /* do the secure computing check first */
683         secure_computing(regs->orig_eax);
684
685         if (unlikely(current->audit_context)) {
686                 if (!entryexit)
687                         audit_syscall_entry(current, regs->orig_eax,
688                                             regs->ebx, regs->ecx,
689                                             regs->edx, regs->esi);
690                 else
691                         audit_syscall_exit(current, regs->eax);
692         }
693
694         if (!(current->ptrace & PT_PTRACED))
695                 return;
696
697         /* Fake a debug trap */
698         if (test_thread_flag(TIF_SINGLESTEP))
699                 send_sigtrap(current, regs, 0);
700
701         if (!test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACE))
702                 return;
703
704         /* the 0x80 provides a way for the tracing parent to distinguish
705            between a syscall stop and SIGTRAP delivery */
706         ptrace_notify(SIGTRAP | ((current->ptrace & PT_TRACESYSGOOD) ? 0x80 : 0));
707
708         /*
709          * this isn't the same as continuing with a signal, but it will do
710          * for normal use.  strace only continues with a signal if the
711          * stopping signal is not SIGTRAP.  -brl
712          */
713         if (current->exit_code) {
714                 send_sig(current->exit_code, current, 1);
715                 current->exit_code = 0;
716         }
717 }