lib/libkvm/kvm.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1989, 1992, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software developed by the Computer Systems
   6  * Engineering group at Lawrence Berkeley Laboratory under DARPA contract
   7  * BG 91-66 and contributed to Berkeley.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  19  *    without specific prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #if defined(LIBC_SCCS) && !defined(lint)
  38 #if 0
  39 static char sccsid[] = "@(#)kvm.c       8.2 (Berkeley) 2/13/94";
  40 #endif
  41 #endif /* LIBC_SCCS and not lint */
  42
  43 #include <sys/param.h>
  44
  45 #define _WANT_VNET
  46
  47 #include <sys/user.h>
  48 #include <sys/proc.h>
  49 #include <sys/ioctl.h>
  50 #include <sys/stat.h>
  51 #include <sys/sysctl.h>
  52 #include <sys/linker.h>
  53 #include <sys/pcpu.h>
  54
  55 #include <net/vnet.h>
  56
  57 #include <vm/vm.h>
  58 #include <vm/vm_param.h>
  59
  60 #include <machine/vmparam.h>
  61
  62 #include <ctype.h>
  63 #include <fcntl.h>
  64 #include <kvm.h>
  65 #include <limits.h>
  66 #include <nlist.h>
  67 #include <paths.h>
  68 #include <stdio.h>
  69 #include <stdlib.h>
  70 #include <string.h>
  71 #include <strings.h>
  72 #include <unistd.h>
  73
  74 #include "kvm_private.h"
  75
  76 /* from src/lib/libc/gen/nlist.c */
  77 int __fdnlist(int, struct nlist *);
  78
  79 char *
  80 kvm_geterr(kvm_t *kd)
  81 {
  82         return (kd->errbuf);
  83 }
  84
  85 #include <stdarg.h>
  86
  87 /*
  88  * Report an error using printf style arguments.  "program" is kd->program
  89  * on hard errors, and 0 on soft errors, so that under sun error emulation,
  90  * only hard errors are printed out (otherwise, programs like gdb will
  91  * generate tons of error messages when trying to access bogus pointers).
  92  */
  93 void
  94 _kvm_err(kvm_t *kd, const char *program, const char *fmt, ...)
  95 {
  96         va_list ap;
  97
  98         va_start(ap, fmt);
  99         if (program != NULL) {
 100                 (void)fprintf(stderr, "%s: ", program);
 101                 (void)vfprintf(stderr, fmt, ap);
 102                 (void)fputc('\n', stderr);
 103         } else
 104                 (void)vsnprintf(kd->errbuf,
 105                     sizeof(kd->errbuf), fmt, ap);
 106
 107         va_end(ap);
 108 }
 109
 110 void
 111 _kvm_syserr(kvm_t *kd, const char *program, const char *fmt, ...)
 112 {
 113         va_list ap;
 114         int n;
 115
 116         va_start(ap, fmt);
 117         if (program != NULL) {
 118                 (void)fprintf(stderr, "%s: ", program);
 119                 (void)vfprintf(stderr, fmt, ap);
 120                 (void)fprintf(stderr, ": %s\n", strerror(errno));
 121         } else {
 122                 char *cp = kd->errbuf;
 123
 124                 (void)vsnprintf(cp, sizeof(kd->errbuf), fmt, ap);
 125                 n = strlen(cp);
 126                 (void)snprintf(&cp[n], sizeof(kd->errbuf) - n, ": %s",
 127                     strerror(errno));
 128         }
 129         va_end(ap);
 130 }
 131
 132 void *
 133 _kvm_malloc(kvm_t *kd, size_t n)
 134 {
 135         void *p;
 136
 137         if ((p = calloc(n, sizeof(char))) == NULL)
 138                 _kvm_err(kd, kd->program, "can't allocate %zu bytes: %s",
 139                          n, strerror(errno));
 140         return (p);
 141 }
 142
 143 static kvm_t *
 144 _kvm_open(kvm_t *kd, const char *uf, const char *mf, int flag, char *errout)
 145 {
 146         struct stat st;
 147
 148         kd->vmfd = -1;
 149         kd->pmfd = -1;
 150         kd->nlfd = -1;
 151         kd->vmst = 0;
 152         kd->procbase = 0;
 153         kd->argspc = 0;
 154         kd->argv = 0;
 155
 156         if (uf == 0)
 157                 uf = getbootfile();
 158         else if (strlen(uf) >= MAXPATHLEN) {
 159                 _kvm_err(kd, kd->program, "exec file name too long");
 160                 goto failed;
 161         }
 162         if (flag & ~O_RDWR) {
 163                 _kvm_err(kd, kd->program, "bad flags arg");
 164                 goto failed;
 165         }
 166         if (mf == 0)
 167                 mf = _PATH_MEM;
 168
 169         if ((kd->pmfd = open(mf, flag | O_CLOEXEC, 0)) < 0) {
 170                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", mf);
 171                 goto failed;
 172         }
 173         if (fstat(kd->pmfd, &st) < 0) {
 174                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", mf);
 175                 goto failed;
 176         }
 177         if (S_ISREG(st.st_mode) && st.st_size <= 0) {
 178                 errno = EINVAL;
 179                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "empty file");
 180                 goto failed;
 181         }
 182         if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
 183                 /*
 184                  * If this is a character special device, then check that
 185                  * it's /dev/mem.  If so, open kmem too.  (Maybe we should
 186                  * make it work for either /dev/mem or /dev/kmem -- in either
 187                  * case you're working with a live kernel.)
 188                  */
 189                 if (strcmp(mf, _PATH_DEVNULL) == 0) {
 190                         kd->vmfd = open(_PATH_DEVNULL, O_RDONLY | O_CLOEXEC);
 191                         return (kd);
 192                 } else if (strcmp(mf, _PATH_MEM) == 0) {
 193                         if ((kd->vmfd = open(_PATH_KMEM, flag | O_CLOEXEC)) <
 194                             0) {
 195                                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", _PATH_KMEM);
 196                                 goto failed;
 197                         }
 198                         return (kd);
 199                 }
 200         }
 201         /*
 202          * This is a crash dump.
 203          * Initialize the virtual address translation machinery,
 204          * but first setup the namelist fd.
 205          */
 206         if ((kd->nlfd = open(uf, O_RDONLY | O_CLOEXEC, 0)) < 0) {
 207                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "%s", uf);
 208                 goto failed;
 209         }
 210         if (strncmp(mf, _PATH_FWMEM, strlen(_PATH_FWMEM)) == 0)
 211                 kd->rawdump = 1;
 212         if (_kvm_initvtop(kd) < 0)
 213                 goto failed;
 214         return (kd);
 215 failed:
 216         /*
 217          * Copy out the error if doing sane error semantics.
 218          */
 219         if (errout != 0)
 220                 strlcpy(errout, kd->errbuf, _POSIX2_LINE_MAX);
 221         (void)kvm_close(kd);
 222         return (0);
 223 }
 224
 225 kvm_t *
 226 kvm_openfiles(const char *uf, const char *mf, const char *sf __unused, int flag,
 227     char *errout)
 228 {
 229         kvm_t *kd;
 230
 231         if ((kd = calloc(1, sizeof(*kd))) == NULL) {
 232                 (void)strlcpy(errout, strerror(errno), _POSIX2_LINE_MAX);
 233                 return (0);
 234         }
 235         kd->program = 0;
 236         return (_kvm_open(kd, uf, mf, flag, errout));
 237 }
 238
 239 kvm_t *
 240 kvm_open(const char *uf, const char *mf, const char *sf __unused, int flag,
 241     const char *errstr)
 242 {
 243         kvm_t *kd;
 244
 245         if ((kd = calloc(1, sizeof(*kd))) == NULL) {
 246                 if (errstr != NULL)
 247                         (void)fprintf(stderr, "%s: %s\n",
 248                                       errstr, strerror(errno));
 249                 return (0);
 250         }
 251         kd->program = errstr;
 252         return (_kvm_open(kd, uf, mf, flag, NULL));
 253 }
 254
 255 int
 256 kvm_close(kvm_t *kd)
 257 {
 258         int error = 0;
 259
 260         if (kd->pmfd >= 0)
 261                 error |= close(kd->pmfd);
 262         if (kd->vmfd >= 0)
 263                 error |= close(kd->vmfd);
 264         if (kd->nlfd >= 0)
 265                 error |= close(kd->nlfd);
 266         if (kd->vmst)
 267                 _kvm_freevtop(kd);
 268         if (kd->procbase != 0)
 269                 free((void *)kd->procbase);
 270         if (kd->argbuf != 0)
 271                 free((void *) kd->argbuf);
 272         if (kd->argspc != 0)
 273                 free((void *) kd->argspc);
 274         if (kd->argv != 0)
 275                 free((void *)kd->argv);
 276         free((void *)kd);
 277
 278         return (0);
 279 }
 280
 281 /*
 282  * Walk the list of unresolved symbols, generate a new list and prefix the
 283  * symbol names, try again, and merge back what we could resolve.
 284  */
 285 static int
 286 kvm_fdnlist_prefix(kvm_t *kd, struct nlist *nl, int missing, const char *prefix,
 287     uintptr_t (*validate_fn)(kvm_t *, uintptr_t))
 288 {
 289         struct nlist *n, *np, *p;
 290         char *cp, *ce;
 291         const char *ccp;
 292         size_t len;
 293         int slen, unresolved;
 294
 295         /*
 296          * Calculate the space we need to malloc for nlist and names.
 297          * We are going to store the name twice for later lookups: once
 298          * with the prefix and once the unmodified name delmited by \0.
 299          */
 300         len = 0;
 301         unresolved = 0;
 302         for (p = nl; p->n_name && p->n_name[0]; ++p) {
 303                 if (p->n_type != N_UNDF)
 304                         continue;
 305                 len += sizeof(struct nlist) + strlen(prefix) +
 306                     2 * (strlen(p->n_name) + 1);
 307                 unresolved++;
 308         }
 309         if (unresolved == 0)
 310                 return (unresolved);
 311         /* Add space for the terminating nlist entry. */
 312         len += sizeof(struct nlist);
 313         unresolved++;
 314
 315         /* Alloc one chunk for (nlist, [names]) and setup pointers. */
 316         n = np = malloc(len);
 317         bzero(n, len);
 318         if (n == NULL)
 319                 return (missing);
 320         cp = ce = (char *)np;
 321         cp += unresolved * sizeof(struct nlist);
 322         ce += len;
 323
 324         /* Generate shortened nlist with special prefix. */
 325         unresolved = 0;
 326         for (p = nl; p->n_name && p->n_name[0]; ++p) {
 327                 if (p->n_type != N_UNDF)
 328                         continue;
 329                 bcopy(p, np, sizeof(struct nlist));
 330                 /* Save the new\0orig. name so we can later match it again. */
 331                 slen = snprintf(cp, ce - cp, "%s%s%c%s", prefix,
 332                     (prefix[0] != '\0' && p->n_name[0] == '_') ?
 333                         (p->n_name + 1) : p->n_name, '\0', p->n_name);
 334                 if (slen < 0 || slen >= ce - cp)
 335                         continue;
 336                 np->n_name = cp;
 337                 cp += slen + 1;
 338                 np++;
 339                 unresolved++;
 340         }
 341
 342         /* Do lookup on the reduced list. */
 343         np = n;
 344         unresolved = __fdnlist(kd->nlfd, np);
 345
 346         /* Check if we could resolve further symbols and update the list. */
 347         if (unresolved >= 0 && unresolved < missing) {
 348                 /* Find the first freshly resolved entry. */
 349                 for (; np->n_name && np->n_name[0]; np++)
 350                         if (np->n_type != N_UNDF)
 351                                 break;
 352                 /*
 353                  * The lists are both in the same order,
 354                  * so we can walk them in parallel.
 355                  */
 356                 for (p = nl; np->n_name && np->n_name[0] &&
 357                     p->n_name && p->n_name[0]; ++p) {
 358                         if (p->n_type != N_UNDF)
 359                                 continue;
 360                         /* Skip expanded name and compare to orig. one. */
 361                         ccp = np->n_name + strlen(np->n_name) + 1;
 362                         if (strcmp(ccp, p->n_name) != 0)
 363                                 continue;
 364                         /* Update nlist with new, translated results. */
 365                         p->n_type = np->n_type;
 366                         p->n_other = np->n_other;
 367                         p->n_desc = np->n_desc;
 368                         if (validate_fn)
 369                                 p->n_value = (*validate_fn)(kd, np->n_value);
 370                         else
 371                                 p->n_value = np->n_value;
 372                         missing--;
 373                         /* Find next freshly resolved entry. */
 374                         for (np++; np->n_name && np->n_name[0]; np++)
 375                                 if (np->n_type != N_UNDF)
 376                                         break;
 377                 }
 378         }
 379         /* We could assert missing = unresolved here. */
 380
 381         free(n);
 382         return (unresolved);
 383 }
 384
 385 int
 386 _kvm_nlist(kvm_t *kd, struct nlist *nl, int initialize)
 387 {
 388         struct nlist *p;
 389         int nvalid;
 390         struct kld_sym_lookup lookup;
 391         int error;
 392         const char *prefix = "";
 393         char symname[1024]; /* XXX-BZ symbol name length limit? */
 394         int tried_vnet, tried_dpcpu;
 395
 396         /*
 397          * If we can't use the kld symbol lookup, revert to the
 398          * slow library call.
 399          */
 400         if (!ISALIVE(kd)) {
 401                 error = __fdnlist(kd->nlfd, nl);
 402                 if (error <= 0)                 /* Hard error or success. */
 403                         return (error);
 404
 405                 if (_kvm_vnet_initialized(kd, initialize))
 406                         error = kvm_fdnlist_prefix(kd, nl, error,
 407                             VNET_SYMPREFIX, _kvm_vnet_validaddr);
 408
 409                 if (error > 0 && _kvm_dpcpu_initialized(kd, initialize))
 410                         error = kvm_fdnlist_prefix(kd, nl, error,
 411                             DPCPU_SYMPREFIX, _kvm_dpcpu_validaddr);
 412
 413                 return (error);
 414         }
 415
 416         /*
 417          * We can use the kld lookup syscall.  Go through each nlist entry
 418          * and look it up with a kldsym(2) syscall.
 419          */
 420         nvalid = 0;
 421         tried_vnet = 0;
 422         tried_dpcpu = 0;
 423 again:
 424         for (p = nl; p->n_name && p->n_name[0]; ++p) {
 425                 if (p->n_type != N_UNDF)
 426                         continue;
 427
 428                 lookup.version = sizeof(lookup);
 429                 lookup.symvalue = 0;
 430                 lookup.symsize = 0;
 431
 432                 error = snprintf(symname, sizeof(symname), "%s%s", prefix,
 433                     (prefix[0] != '\0' && p->n_name[0] == '_') ?
 434                         (p->n_name + 1) : p->n_name);
 435                 if (error < 0 || error >= (int)sizeof(symname))
 436                         continue;
 437                 lookup.symname = symname;
 438                 if (lookup.symname[0] == '_')
 439                         lookup.symname++;
 440
 441                 if (kldsym(0, KLDSYM_LOOKUP, &lookup) != -1) {
 442                         p->n_type = N_TEXT;
 443                         p->n_other = 0;
 444                         p->n_desc = 0;
 445                         if (_kvm_vnet_initialized(kd, initialize) &&
 446                             strcmp(prefix, VNET_SYMPREFIX) == 0)
 447                                 p->n_value =
 448                                     _kvm_vnet_validaddr(kd, lookup.symvalue);
 449                         else if (_kvm_dpcpu_initialized(kd, initialize) &&
 450                             strcmp(prefix, DPCPU_SYMPREFIX) == 0)
 451                                 p->n_value =
 452                                     _kvm_dpcpu_validaddr(kd, lookup.symvalue);
 453                         else
 454                                 p->n_value = lookup.symvalue;
 455                         ++nvalid;
 456                         /* lookup.symsize */
 457                 }
 458         }
 459
 460         /*
 461          * Check the number of entries that weren't found. If they exist,
 462          * try again with a prefix for virtualized or DPCPU symbol names.
 463          */
 464         error = ((p - nl) - nvalid);
 465         if (error && _kvm_vnet_initialized(kd, initialize) && !tried_vnet) {
 466                 tried_vnet = 1;
 467                 prefix = VNET_SYMPREFIX;
 468                 goto again;
 469         }
 470         if (error && _kvm_dpcpu_initialized(kd, initialize) && !tried_dpcpu) {
 471                 tried_dpcpu = 1;
 472                 prefix = DPCPU_SYMPREFIX;
 473                 goto again;
 474         }
 475
 476         /*
 477          * Return the number of entries that weren't found. If they exist,
 478          * also fill internal error buffer.
 479          */
 480         error = ((p - nl) - nvalid);
 481         if (error)
 482                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "kvm_nlist");
 483         return (error);
 484 }
 485
 486 int
 487 kvm_nlist(kvm_t *kd, struct nlist *nl)
 488 {
 489
 490         /*
 491          * If called via the public interface, permit intialization of
 492          * further virtualized modules on demand.
 493          */
 494         return (_kvm_nlist(kd, nl, 1));
 495 }
 496
 497 ssize_t
 498 kvm_read(kvm_t *kd, u_long kva, void *buf, size_t len)
 499 {
 500         int cc;
 501         ssize_t cr;
 502         off_t pa;
 503         char *cp;
 504
 505         if (ISALIVE(kd)) {
 506                 /*
 507                  * We're using /dev/kmem.  Just read straight from the
 508                  * device and let the active kernel do the address translation.
 509                  */
 510                 errno = 0;
 511                 if (lseek(kd->vmfd, (off_t)kva, 0) == -1 && errno != 0) {
 512                         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (%lx)", kva);
 513                         return (-1);
 514                 }
 515                 cr = read(kd->vmfd, buf, len);
 516                 if (cr < 0) {
 517                         _kvm_syserr(kd, 0, "kvm_read");
 518                         return (-1);
 519                 } else if (cr < (ssize_t)len)
 520                         _kvm_err(kd, kd->program, "short read");
 521                 return (cr);
 522         }
 523
 524         cp = buf;
 525         while (len > 0) {
 526                 cc = _kvm_kvatop(kd, kva, &pa);
 527                 if (cc == 0)
 528                         return (-1);
 529                 if (cc > (ssize_t)len)
 530                         cc = len;
 531                 errno = 0;
 532                 if (lseek(kd->pmfd, pa, 0) == -1 && errno != 0) {
 533                         _kvm_syserr(kd, 0, _PATH_MEM);
 534                         break;
 535                 }
 536                 cr = read(kd->pmfd, cp, cc);
 537                 if (cr < 0) {
 538                         _kvm_syserr(kd, kd->program, "kvm_read");
 539                         break;
 540                 }
 541                 /*
 542                  * If kvm_kvatop returns a bogus value or our core file is
 543                  * truncated, we might wind up seeking beyond the end of the
 544                  * core file in which case the read will return 0 (EOF).
 545                  */
 546                 if (cr == 0)
 547                         break;
 548                 cp += cr;
 549                 kva += cr;
 550                 len -= cr;
 551         }
 552
 553         return (cp - (char *)buf);
 554 }
 555
 556 ssize_t
 557 kvm_write(kvm_t *kd, u_long kva, const void *buf, size_t len)
 558 {
 559         int cc;
 560
 561         if (ISALIVE(kd)) {
 562                 /*
 563                  * Just like kvm_read, only we write.
 564                  */
 565                 errno = 0;
 566                 if (lseek(kd->vmfd, (off_t)kva, 0) == -1 && errno != 0) {
 567                         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (%lx)", kva);
 568                         return (-1);
 569                 }
 570                 cc = write(kd->vmfd, buf, len);
 571                 if (cc < 0) {
 572                         _kvm_syserr(kd, 0, "kvm_write");
 573                         return (-1);
 574                 } else if ((size_t)cc < len)
 575                         _kvm_err(kd, kd->program, "short write");
 576                 return (cc);
 577         } else {
 578                 _kvm_err(kd, kd->program,
 579                     "kvm_write not implemented for dead kernels");
 580                 return (-1);
 581         }
 582         /* NOTREACHED */
 583 }