lib/libkvm/kvm.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1989, 1992, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software developed by the Computer Systems
   8  * Engineering group at Lawrence Berkeley Laboratory under DARPA contract
   9  * BG 91-66 and contributed to Berkeley.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  */
  35
  36 #include <sys/cdefs.h>
  37 __FBSDID("$FreeBSD$");
  38 __SCCSID("@(#)kvm.c     8.2 (Berkeley) 2/13/94");
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/fnv_hash.h>
  42
  43 #define _WANT_VNET
  44
  45 #include <sys/user.h>
  46 #include <sys/linker.h>
  47 #include <sys/pcpu.h>
  48 #include <sys/stat.h>
  49 #include <sys/sysctl.h>
  50 #include <sys/mman.h>
  51
  52 #include <stdbool.h>
  53 #include <net/vnet.h>
  54
  55 #include <fcntl.h>
  56 #include <kvm.h>
  57 #include <limits.h>
  58 #include <paths.h>
  59 #include <stdint.h>
  60 #include <stdio.h>
  61 #include <stdlib.h>
  62 #include <string.h>
  63 #include <unistd.h>
  64
  65 #include "kvm_private.h"
  66
  67 SET_DECLARE(kvm_arch, struct kvm_arch);
  68
  69 static char _kd_is_null[] = "";
  70
  71 char *
  72 kvm_geterr(kvm_t *kd)
  73 {
  74
  75         if (kd == NULL)
  76                 return (_kd_is_null);
  77         return (kd->errbuf);
  78 }
  79
  80 static int
  81 _kvm_read_kernel_ehdr(kvm_t *kd)
  82 {
  83         Elf *elf;
  84
  85         if (elf_version(EV_CURRENT) == EV_NONE) {
  86                 _kvm_err(kd, kd->program, "Unsupported libelf");
  87                 return (-1);
  88         }
  89         elf = elf_begin(kd->nlfd, ELF_C_READ, NULL);
  90         if (elf == NULL) {
  91                 _kvm_err(kd, kd->program, "%s", elf_errmsg(0));
  92                 return (-1);
  93         }
  94         if (elf_kind(elf) != ELF_K_ELF) {
  95                 _kvm_err(kd, kd->program, "kernel is not an ELF file");
  96                 return (-1);
  97         }
  98         if (gelf_getehdr(elf, &kd->nlehdr) == NULL) {
  99                 _kvm_err(kd, kd->program, "%s", elf_errmsg(0));
 100                 elf_end(elf);
 101                 return (-1);
 102         }
 103         elf_end(elf);
 104
 105         switch (kd->nlehdr.e_ident[EI_DATA]) {
 106         case ELFDATA2LSB:
 107         case ELFDATA2MSB:
 108                 return (0);
 109         default:
 110                 _kvm_err(kd, kd->program,
 111                     "unsupported ELF data encoding for kernel");
 112                 return (-1);
 113         }
 114 }
 115
 116 static kvm_t *
 117 _kvm_open(kvm_t *kd, const char *uf, const char *mf, int flag, char *errout)
 118 {
 119         struct kvm_arch **parch;
 120         struct stat st;
 121
 122         kd->vmfd = -1;
 123         kd->pmfd = -1;
 124         kd->nlfd = -1;
 125         kd->vmst = NULL;
 126         kd->procbase = NULL;
 127         kd->argspc = NULL;
 128         kd->argv = NULL;
 129
 130         if (uf == NULL)
 131                 uf = getbootfile();
 132         else if (strlen(uf) >= MAXPATHLEN) {
 133                 _kvm_err(kd, kd->program, "exec file name too long");
 134                 goto failed;
 135         }
 136         if (flag & ~O_RDWR) {
 137                 _kvm_err(kd, kd->program, "bad flags arg");
 138                 goto failed;
 139         }
 140         if (mf == NULL)
 141                 mf = _PATH_MEM;
 142
 143         if ((kd->pmfd = open(mf, flag | O_CLOEXEC, 0)) < 0) {
 144                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", mf);
 145                 goto failed;
 146         }
 147         if (fstat(kd->pmfd, &st) < 0) {
 148                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", mf);
 149                 goto failed;
 150         }
 151         if (S_ISREG(st.st_mode) && st.st_size <= 0) {
 152                 errno = EINVAL;
 153                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "empty file");
 154                 goto failed;
 155         }
 156         if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
 157                 /*
 158                  * If this is a character special device, then check that
 159                  * it's /dev/mem.  If so, open kmem too.  (Maybe we should
 160                  * make it work for either /dev/mem or /dev/kmem -- in either
 161                  * case you're working with a live kernel.)
 162                  */
 163                 if (strcmp(mf, _PATH_DEVNULL) == 0) {
 164                         kd->vmfd = open(_PATH_DEVNULL, O_RDONLY | O_CLOEXEC);
 165                         return (kd);
 166                 } else if (strcmp(mf, _PATH_MEM) == 0) {
 167                         if ((kd->vmfd = open(_PATH_KMEM, flag | O_CLOEXEC)) <
 168                             0) {
 169                                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", _PATH_KMEM);
 170                                 goto failed;
 171                         }
 172                         return (kd);
 173                 }
 174         }
 175
 176         /*
 177          * This is either a crash dump or a remote live system with its physical
 178          * memory fully accessible via a special device.
 179          * Open the namelist fd and determine the architecture.
 180          */
 181         if ((kd->nlfd = open(uf, O_RDONLY | O_CLOEXEC, 0)) < 0) {
 182                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", uf);
 183                 goto failed;
 184         }
 185         if (_kvm_read_kernel_ehdr(kd) < 0)
 186                 goto failed;
 187         if (strncmp(mf, _PATH_FWMEM, strlen(_PATH_FWMEM)) == 0 ||
 188             strncmp(mf, _PATH_DEVVMM, strlen(_PATH_DEVVMM)) == 0) {
 189                 kd->rawdump = 1;
 190                 kd->writable = 1;
 191         }
 192         SET_FOREACH(parch, kvm_arch) {
 193                 if ((*parch)->ka_probe(kd)) {
 194                         kd->arch = *parch;
 195                         break;
 196                 }
 197         }
 198         if (kd->arch == NULL) {
 199                 _kvm_err(kd, kd->program, "unsupported architecture");
 200                 goto failed;
 201         }
 202
 203         /*
 204          * Non-native kernels require a symbol resolver.
 205          */
 206         if (!kd->arch->ka_native(kd) && kd->resolve_symbol == NULL) {
 207                 _kvm_err(kd, kd->program,
 208                     "non-native kernel requires a symbol resolver");
 209                 goto failed;
 210         }
 211
 212         /*
 213          * Initialize the virtual address translation machinery.
 214          */
 215         if (kd->arch->ka_initvtop(kd) < 0)
 216                 goto failed;
 217         return (kd);
 218 failed:
 219         /*
 220          * Copy out the error if doing sane error semantics.
 221          */
 222         if (errout != NULL)
 223                 strlcpy(errout, kd->errbuf, _POSIX2_LINE_MAX);
 224         (void)kvm_close(kd);
 225         return (NULL);
 226 }
 227
 228 kvm_t *
 229 kvm_openfiles(const char *uf, const char *mf, const char *sf __unused, int flag,
 230     char *errout)
 231 {
 232         kvm_t *kd;
 233
 234         if ((kd = calloc(1, sizeof(*kd))) == NULL) {
 235                 if (errout != NULL)
 236                         (void)strlcpy(errout, strerror(errno),
 237                             _POSIX2_LINE_MAX);
 238                 return (NULL);
 239         }
 240         return (_kvm_open(kd, uf, mf, flag, errout));
 241 }
 242
 243 kvm_t *
 244 kvm_open(const char *uf, const char *mf, const char *sf __unused, int flag,
 245     const char *errstr)
 246 {
 247         kvm_t *kd;
 248
 249         if ((kd = calloc(1, sizeof(*kd))) == NULL) {
 250                 if (errstr != NULL)
 251                         (void)fprintf(stderr, "%s: %s\n",
 252                                       errstr, strerror(errno));
 253                 return (NULL);
 254         }
 255         kd->program = errstr;
 256         return (_kvm_open(kd, uf, mf, flag, NULL));
 257 }
 258
 259 kvm_t *
 260 kvm_open2(const char *uf, const char *mf, int flag, char *errout,
 261     int (*resolver)(const char *, kvaddr_t *))
 262 {
 263         kvm_t *kd;
 264
 265         if ((kd = calloc(1, sizeof(*kd))) == NULL) {
 266                 if (errout != NULL)
 267                         (void)strlcpy(errout, strerror(errno),
 268                             _POSIX2_LINE_MAX);
 269                 return (NULL);
 270         }
 271         kd->resolve_symbol = resolver;
 272         return (_kvm_open(kd, uf, mf, flag, errout));
 273 }
 274
 275 int
 276 kvm_close(kvm_t *kd)
 277 {
 278         int error = 0;
 279
 280         if (kd == NULL) {
 281                 errno = EINVAL;
 282                 return (-1);
 283         }
 284         if (kd->vmst != NULL)
 285                 kd->arch->ka_freevtop(kd);
 286         if (kd->pmfd >= 0)
 287                 error |= close(kd->pmfd);
 288         if (kd->vmfd >= 0)
 289                 error |= close(kd->vmfd);
 290         if (kd->nlfd >= 0)
 291                 error |= close(kd->nlfd);
 292         if (kd->procbase != 0)
 293                 free((void *)kd->procbase);
 294         if (kd->argbuf != 0)
 295                 free((void *) kd->argbuf);
 296         if (kd->argspc != 0)
 297                 free((void *) kd->argspc);
 298         if (kd->argv != 0)
 299                 free((void *)kd->argv);
 300         if (kd->dpcpu_initialized != 0)
 301                 free(kd->dpcpu_off);
 302         if (kd->pt_map != NULL)
 303                 free(kd->pt_map);
 304         if (kd->page_map != NULL)
 305                 free(kd->page_map);
 306         if (kd->sparse_map != MAP_FAILED)
 307                 munmap(kd->sparse_map, kd->pt_sparse_size);
 308         free((void *)kd);
 309
 310         return (error);
 311 }
 312
 313 int
 314 kvm_nlist2(kvm_t *kd, struct kvm_nlist *nl)
 315 {
 316
 317         /*
 318          * If called via the public interface, permit initialization of
 319          * further virtualized modules on demand.
 320          */
 321         return (_kvm_nlist(kd, nl, 1));
 322 }
 323
 324 int
 325 kvm_nlist(kvm_t *kd, struct nlist *nl)
 326 {
 327         struct kvm_nlist *kl;
 328         int count, i, nfail;
 329
 330         /*
 331          * Avoid reporting truncated addresses by failing for non-native
 332          * cores.
 333          */
 334         if (!kvm_native(kd)) {
 335                 _kvm_err(kd, kd->program, "kvm_nlist of non-native vmcore");
 336                 return (-1);
 337         }
 338
 339         for (count = 0; nl[count].n_name != NULL && nl[count].n_name[0] != '\0';
 340              count++)
 341                 ;
 342         if (count == 0)
 343                 return (0);
 344         kl = calloc(count + 1, sizeof(*kl));
 345         if (kl == NULL) {
 346                 _kvm_err(kd, kd->program, "cannot allocate memory");
 347                 return (-1);
 348         }
 349         for (i = 0; i < count; i++)
 350                 kl[i].n_name = nl[i].n_name;
 351         nfail = kvm_nlist2(kd, kl);
 352         for (i = 0; i < count; i++) {
 353                 nl[i].n_type = kl[i].n_type;
 354                 nl[i].n_other = 0;
 355                 nl[i].n_desc = 0;
 356                 nl[i].n_value = kl[i].n_value;
 357         }
 358         free(kl);
 359         return (nfail);
 360 }
 361
 362 ssize_t
 363 kvm_read(kvm_t *kd, u_long kva, void *buf, size_t len)
 364 {
 365
 366         return (kvm_read2(kd, kva, buf, len));
 367 }
 368
 369 ssize_t
 370 kvm_read2(kvm_t *kd, kvaddr_t kva, void *buf, size_t len)
 371 {
 372         int cc;
 373         ssize_t cr;
 374         off_t pa;
 375         char *cp;
 376
 377         if (ISALIVE(kd)) {
 378                 /*
 379                  * We're using /dev/kmem.  Just read straight from the
 380                  * device and let the active kernel do the address translation.
 381                  */
 382                 errno = 0;
 383                 if (lseek(kd->vmfd, (off_t)kva, 0) == -1 && errno != 0) {
 384                         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (0x%jx)",
 385                             (uintmax_t)kva);
 386                         return (-1);
 387                 }
 388                 cr = read(kd->vmfd, buf, len);
 389                 if (cr < 0) {
 390                         _kvm_syserr(kd, 0, "kvm_read");
 391                         return (-1);
 392                 } else if (cr < (ssize_t)len)
 393                         _kvm_err(kd, kd->program, "short read");
 394                 return (cr);
 395         }
 396
 397         cp = buf;
 398         while (len > 0) {
 399                 cc = kd->arch->ka_kvatop(kd, kva, &pa);
 400                 if (cc == 0)
 401                         return (-1);
 402                 if (cc > (ssize_t)len)
 403                         cc = len;
 404                 errno = 0;
 405                 if (lseek(kd->pmfd, pa, 0) == -1 && errno != 0) {
 406                         _kvm_syserr(kd, 0, _PATH_MEM);
 407                         break;
 408                 }
 409                 cr = read(kd->pmfd, cp, cc);
 410                 if (cr < 0) {
 411                         _kvm_syserr(kd, kd->program, "kvm_read");
 412                         break;
 413                 }
 414                 /*
 415                  * If ka_kvatop returns a bogus value or our core file is
 416                  * truncated, we might wind up seeking beyond the end of the
 417                  * core file in which case the read will return 0 (EOF).
 418                  */
 419                 if (cr == 0)
 420                         break;
 421                 cp += cr;
 422                 kva += cr;
 423                 len -= cr;
 424         }
 425
 426         return (cp - (char *)buf);
 427 }
 428
 429 ssize_t
 430 kvm_write(kvm_t *kd, u_long kva, const void *buf, size_t len)
 431 {
 432         int cc;
 433         ssize_t cw;
 434         off_t pa;
 435         const char *cp;
 436
 437         if (!ISALIVE(kd) && !kd->writable) {
 438                 _kvm_err(kd, kd->program,
 439                     "kvm_write not implemented for dead kernels");
 440                 return (-1);
 441         }
 442
 443         if (ISALIVE(kd)) {
 444                 /*
 445                  * Just like kvm_read, only we write.
 446                  */
 447                 errno = 0;
 448                 if (lseek(kd->vmfd, (off_t)kva, 0) == -1 && errno != 0) {
 449                         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (%lx)", kva);
 450                         return (-1);
 451                 }
 452                 cc = write(kd->vmfd, buf, len);
 453                 if (cc < 0) {
 454                         _kvm_syserr(kd, 0, "kvm_write");
 455                         return (-1);
 456                 } else if ((size_t)cc < len)
 457                         _kvm_err(kd, kd->program, "short write");
 458                 return (cc);
 459         }
 460
 461         cp = buf;
 462         while (len > 0) {
 463                 cc = kd->arch->ka_kvatop(kd, kva, &pa);
 464                 if (cc == 0)
 465                         return (-1);
 466                 if (cc > (ssize_t)len)
 467                         cc = len;
 468                 errno = 0;
 469                 if (lseek(kd->pmfd, pa, 0) == -1 && errno != 0) {
 470                         _kvm_syserr(kd, 0, _PATH_MEM);
 471                         break;
 472                 }
 473                 cw = write(kd->pmfd, cp, cc);
 474                 if (cw < 0) {
 475                         _kvm_syserr(kd, kd->program, "kvm_write");
 476                         break;
 477                 }
 478                 /*
 479                  * If ka_kvatop returns a bogus value or our core file is
 480                  * truncated, we might wind up seeking beyond the end of the
 481                  * core file in which case the read will return 0 (EOF).
 482                  */
 483                 if (cw == 0)
 484                         break;
 485                 cp += cw;
 486                 kva += cw;
 487                 len -= cw;
 488         }
 489
 490         return (cp - (const char *)buf);
 491 }
 492
 493 int
 494 kvm_native(kvm_t *kd)
 495 {
 496
 497         if (ISALIVE(kd))
 498                 return (1);
 499         return (kd->arch->ka_native(kd));
 500 }
 501
 502 int
 503 kvm_walk_pages(kvm_t *kd, kvm_walk_pages_cb_t *cb, void *closure)
 504 {
 505
 506         if (kd->arch->ka_walk_pages == NULL)
 507                 return (0);
 508
 509         return (kd->arch->ka_walk_pages(kd, cb, closure));
 510 }
 511
 512 kssize_t
 513 kvm_kerndisp(kvm_t *kd)
 514 {
 515         unsigned long kernbase, rel_kernbase;
 516         size_t kernbase_len = sizeof(kernbase);
 517         size_t rel_kernbase_len = sizeof(rel_kernbase);
 518
 519         if (ISALIVE(kd)) {
 520                 if (sysctlbyname("kern.base_address", &kernbase,
 521                     &kernbase_len, NULL, 0) == -1) {
 522                         _kvm_syserr(kd, kd->program,
 523                                 "failed to get kernel base address");
 524                         return (0);
 525                 }
 526                 if (sysctlbyname("kern.relbase_address", &rel_kernbase,
 527                     &rel_kernbase_len, NULL, 0) == -1) {
 528                         _kvm_syserr(kd, kd->program,
 529                                 "failed to get relocated kernel base address");
 530                         return (0);
 531                 }
 532                 return (rel_kernbase - kernbase);
 533         }
 534
 535         if (kd->arch->ka_kerndisp == NULL)
 536                 return (0);
 537
 538         return (kd->arch->ka_kerndisp(kd));
 539 }