kcsan: Introduce kcsan_value_change type
authorMarco Elver <elver@google.com>
Tue, 11 Feb 2020 16:04:21 +0000 (17:04 +0100)
committerIngo Molnar <mingo@kernel.org>
Sat, 21 Mar 2020 08:44:03 +0000 (09:44 +0100)
Introduces kcsan_value_change type, which explicitly points out if we
either observed a value-change (TRUE), or we could not observe one but
cannot rule out a value-change happened (MAYBE). The MAYBE state can
either be reported or not, depending on configuration preferences.

A follow-up patch introduces the FALSE state, which should never be
reported.

No functional change intended.

Acked-by: John Hubbard <jhubbard@nvidia.com>
Signed-off-by: Marco Elver <elver@google.com>
Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@kernel.org>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
kernel/kcsan/core.c
kernel/kcsan/kcsan.h
kernel/kcsan/report.c

index 498b1eb3c1cdae249051281062d2af8a41b6000c..3f89801161d33bd35a47bc2348463ea7a2487b0e 100644 (file)
@@ -341,7 +341,7 @@ kcsan_setup_watchpoint(const volatile void *ptr, size_t size, int type)
                u32 _4;
                u64 _8;
        } expect_value;
-       bool value_change = false;
+       enum kcsan_value_change value_change = KCSAN_VALUE_CHANGE_MAYBE;
        unsigned long ua_flags = user_access_save();
        unsigned long irq_flags;
 
@@ -398,6 +398,7 @@ kcsan_setup_watchpoint(const volatile void *ptr, size_t size, int type)
         * Read the current value, to later check and infer a race if the data
         * was modified via a non-instrumented access, e.g. from a device.
         */
+       expect_value._8 = 0;
        switch (size) {
        case 1:
                expect_value._1 = READ_ONCE(*(const u8 *)ptr);
@@ -436,23 +437,36 @@ kcsan_setup_watchpoint(const volatile void *ptr, size_t size, int type)
         */
        switch (size) {
        case 1:
-               value_change = expect_value._1 != READ_ONCE(*(const u8 *)ptr);
+               expect_value._1 ^= READ_ONCE(*(const u8 *)ptr);
                break;
        case 2:
-               value_change = expect_value._2 != READ_ONCE(*(const u16 *)ptr);
+               expect_value._2 ^= READ_ONCE(*(const u16 *)ptr);
                break;
        case 4:
-               value_change = expect_value._4 != READ_ONCE(*(const u32 *)ptr);
+               expect_value._4 ^= READ_ONCE(*(const u32 *)ptr);
                break;
        case 8:
-               value_change = expect_value._8 != READ_ONCE(*(const u64 *)ptr);
+               expect_value._8 ^= READ_ONCE(*(const u64 *)ptr);
                break;
        default:
                break; /* ignore; we do not diff the values */
        }
 
+       /* Were we able to observe a value-change? */
+       if (expect_value._8 != 0)
+               value_change = KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE;
+
        /* Check if this access raced with another. */
        if (!remove_watchpoint(watchpoint)) {
+               /*
+                * Depending on the access type, map a value_change of MAYBE to
+                * TRUE (require reporting).
+                */
+               if (value_change == KCSAN_VALUE_CHANGE_MAYBE && (size > 8 || is_assert)) {
+                       /* Always assume a value-change. */
+                       value_change = KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE;
+               }
+
                /*
                 * No need to increment 'data_races' counter, as the racing
                 * thread already did.
@@ -461,20 +475,12 @@ kcsan_setup_watchpoint(const volatile void *ptr, size_t size, int type)
                 * therefore both this thread and the racing thread may
                 * increment this counter.
                 */
-               if (is_assert)
+               if (is_assert && value_change == KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE)
                        kcsan_counter_inc(KCSAN_COUNTER_ASSERT_FAILURES);
 
-               /*
-                * - If we were not able to observe a value change due to size
-                *   constraints, always assume a value change.
-                * - If the access type is an assertion, we also always assume a
-                *   value change to always report the race.
-                */
-               value_change = value_change || size > 8 || is_assert;
-
                kcsan_report(ptr, size, type, value_change, smp_processor_id(),
                             KCSAN_REPORT_RACE_SIGNAL);
-       } else if (value_change) {
+       } else if (value_change == KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE) {
                /* Inferring a race, since the value should not have changed. */
 
                kcsan_counter_inc(KCSAN_COUNTER_RACES_UNKNOWN_ORIGIN);
@@ -482,7 +488,7 @@ kcsan_setup_watchpoint(const volatile void *ptr, size_t size, int type)
                        kcsan_counter_inc(KCSAN_COUNTER_ASSERT_FAILURES);
 
                if (IS_ENABLED(CONFIG_KCSAN_REPORT_RACE_UNKNOWN_ORIGIN) || is_assert)
-                       kcsan_report(ptr, size, type, true,
+                       kcsan_report(ptr, size, type, KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE,
                                     smp_processor_id(),
                                     KCSAN_REPORT_RACE_UNKNOWN_ORIGIN);
        }
index 50078e7d43c3271e63a8d4dc722a248a3c630c8c..83a79b08b550e1f103bd99b13c576d032ad016e4 100644 (file)
@@ -88,6 +88,22 @@ extern void kcsan_counter_dec(enum kcsan_counter_id id);
  */
 extern bool kcsan_skip_report_debugfs(unsigned long func_addr);
 
+/*
+ * Value-change states.
+ */
+enum kcsan_value_change {
+       /*
+        * Did not observe a value-change, however, it is valid to report the
+        * race, depending on preferences.
+        */
+       KCSAN_VALUE_CHANGE_MAYBE,
+
+       /*
+        * The value was observed to change, and the race should be reported.
+        */
+       KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE,
+};
+
 enum kcsan_report_type {
        /*
         * The thread that set up the watchpoint and briefly stalled was
@@ -111,6 +127,7 @@ enum kcsan_report_type {
  * Print a race report from thread that encountered the race.
  */
 extern void kcsan_report(const volatile void *ptr, size_t size, int access_type,
-                        bool value_change, int cpu_id, enum kcsan_report_type type);
+                        enum kcsan_value_change value_change, int cpu_id,
+                        enum kcsan_report_type type);
 
 #endif /* _KERNEL_KCSAN_KCSAN_H */
index abf6852dff72f420d1566526c964e00e119df413..d871476dc1348e1c4a70320d536df1d130e33b23 100644 (file)
@@ -130,26 +130,27 @@ static bool rate_limit_report(unsigned long frame1, unsigned long frame2)
  * Special rules to skip reporting.
  */
 static bool
-skip_report(bool value_change, unsigned long top_frame)
+skip_report(enum kcsan_value_change value_change, unsigned long top_frame)
 {
        /*
-        * The first call to skip_report always has value_change==true, since we
+        * The first call to skip_report always has value_change==TRUE, since we
         * cannot know the value written of an instrumented access. For the 2nd
         * call there are 6 cases with CONFIG_KCSAN_REPORT_VALUE_CHANGE_ONLY:
         *
-        * 1. read watchpoint, conflicting write (value_change==true): report;
-        * 2. read watchpoint, conflicting write (value_change==false): skip;
-        * 3. write watchpoint, conflicting write (value_change==true): report;
-        * 4. write watchpoint, conflicting write (value_change==false): skip;
-        * 5. write watchpoint, conflicting read (value_change==false): skip;
-        * 6. write watchpoint, conflicting read (value_change==true): report;
+        * 1. read watchpoint, conflicting write (value_change==TRUE): report;
+        * 2. read watchpoint, conflicting write (value_change==MAYBE): skip;
+        * 3. write watchpoint, conflicting write (value_change==TRUE): report;
+        * 4. write watchpoint, conflicting write (value_change==MAYBE): skip;
+        * 5. write watchpoint, conflicting read (value_change==MAYBE): skip;
+        * 6. write watchpoint, conflicting read (value_change==TRUE): report;
         *
         * Cases 1-4 are intuitive and expected; case 5 ensures we do not report
         * data races where the write may have rewritten the same value; case 6
         * is possible either if the size is larger than what we check value
         * changes for or the access type is KCSAN_ACCESS_ASSERT.
         */
-       if (IS_ENABLED(CONFIG_KCSAN_REPORT_VALUE_CHANGE_ONLY) && !value_change) {
+       if (IS_ENABLED(CONFIG_KCSAN_REPORT_VALUE_CHANGE_ONLY) &&
+           value_change == KCSAN_VALUE_CHANGE_MAYBE) {
                /*
                 * The access is a write, but the data value did not change.
                 *
@@ -245,7 +246,7 @@ static int sym_strcmp(void *addr1, void *addr2)
  * Returns true if a report was generated, false otherwise.
  */
 static bool print_report(const volatile void *ptr, size_t size, int access_type,
-                        bool value_change, int cpu_id,
+                        enum kcsan_value_change value_change, int cpu_id,
                         enum kcsan_report_type type)
 {
        unsigned long stack_entries[NUM_STACK_ENTRIES] = { 0 };
@@ -258,7 +259,7 @@ static bool print_report(const volatile void *ptr, size_t size, int access_type,
        /*
         * Must check report filter rules before starting to print.
         */
-       if (skip_report(true, stack_entries[skipnr]))
+       if (skip_report(KCSAN_VALUE_CHANGE_TRUE, stack_entries[skipnr]))
                return false;
 
        if (type == KCSAN_REPORT_RACE_SIGNAL) {
@@ -477,7 +478,8 @@ retry:
 }
 
 void kcsan_report(const volatile void *ptr, size_t size, int access_type,
-                 bool value_change, int cpu_id, enum kcsan_report_type type)
+                 enum kcsan_value_change value_change, int cpu_id,
+                 enum kcsan_report_type type)
 {
        unsigned long flags = 0;