x86/kprobes: Boost more instructions from grp2/3/4/5
authorJinghao Jia <jinghao7@illinois.edu>
Wed, 6 Mar 2024 15:26:01 +0000 (00:26 +0900)
committerMasami Hiramatsu (Google) <mhiramat@kernel.org>
Wed, 6 Mar 2024 15:26:01 +0000 (00:26 +0900)
With the instruction decoder, we are now able to decode and recognize
instructions with opcode extensions. There are more instructions in
these groups that can be boosted:

Group 2: ROL, ROR, RCL, RCR, SHL/SAL, SHR, SAR
Group 3: TEST, NOT, NEG, MUL, IMUL, DIV, IDIV
Group 4: INC, DEC (byte operation)
Group 5: INC, DEC (word/doubleword/quadword operation)

These instructions are not boosted previously because there are reserved
opcodes within the groups, e.g., group 2 with ModR/M.nnn == 110 is
unmapped. As a result, kprobes attached to them requires two int3 traps
as being non-boostable also prevents jump-optimization.

Some simple tests on QEMU show that after boosting and jump-optimization
a single kprobe on these instructions with an empty pre-handler runs 10x
faster (~1000 cycles vs. ~100 cycles).

Since these instructions are mostly ALU operations and do not touch
special registers like RIP, let's boost them so that we get the
performance benefit.

Link: https://lore.kernel.org/all/20240204031300.830475-4-jinghao7@illinois.edu/
Signed-off-by: Jinghao Jia <jinghao7@illinois.edu>
Signed-off-by: Masami Hiramatsu (Google) <mhiramat@kernel.org>
arch/x86/kernel/kprobes/core.c

index c65ca556005a823a4c89f79a0d259231df725fc8..091b3ab76a1801bbfa1c9f61bdbf45dc95bb8026 100644 (file)
@@ -169,22 +169,33 @@ bool can_boost(struct insn *insn, void *addr)
        case 0x62:              /* bound */
        case 0x70 ... 0x7f:     /* Conditional jumps */
        case 0x9a:              /* Call far */
-       case 0xc0 ... 0xc1:     /* Grp2 */
        case 0xcc ... 0xce:     /* software exceptions */
-       case 0xd0 ... 0xd3:     /* Grp2 */
        case 0xd6:              /* (UD) */
        case 0xd8 ... 0xdf:     /* ESC */
        case 0xe0 ... 0xe3:     /* LOOP*, JCXZ */
        case 0xe8 ... 0xe9:     /* near Call, JMP */
        case 0xeb:              /* Short JMP */
        case 0xf0 ... 0xf4:     /* LOCK/REP, HLT */
-       case 0xf6 ... 0xf7:     /* Grp3 */
-       case 0xfe:              /* Grp4 */
                /* ... are not boostable */
                return false;
+       case 0xc0 ... 0xc1:     /* Grp2 */
+       case 0xd0 ... 0xd3:     /* Grp2 */
+               /*
+                * AMD uses nnn == 110 as SHL/SAL, but Intel makes it reserved.
+                */
+               return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) != 0b110;
+       case 0xf6 ... 0xf7:     /* Grp3 */
+               /* AMD uses nnn == 001 as TEST, but Intel makes it reserved. */
+               return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) != 0b001;
+       case 0xfe:              /* Grp4 */
+               /* Only INC and DEC are boostable */
+               return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b000 ||
+                      X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b001;
        case 0xff:              /* Grp5 */
-               /* Only indirect jmp is boostable */
-               return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 4;
+               /* Only INC, DEC, and indirect JMP are boostable */
+               return X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b000 ||
+                      X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b001 ||
+                      X86_MODRM_REG(insn->modrm.bytes[0]) == 0b100;
        default:
                return true;
        }