Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 : : /*
3 : : * printk_safe.c - Safe printk for printk-deadlock-prone contexts
4 : : */
5 : :
6 : : #include <linux/preempt.h>
7 : : #include <linux/spinlock.h>
8 : : #include <linux/debug_locks.h>
9 : : #include <linux/smp.h>
10 : : #include <linux/cpumask.h>
11 : : #include <linux/irq_work.h>
12 : : #include <linux/printk.h>
13 : :
14 : : #include "internal.h"
15 : :
16 : : /*
17 : : * printk() could not take logbuf_lock in NMI context. Instead,
18 : : * it uses an alternative implementation that temporary stores
19 : : * the strings into a per-CPU buffer. The content of the buffer
20 : : * is later flushed into the main ring buffer via IRQ work.
21 : : *
22 : : * The alternative implementation is chosen transparently
23 : : * by examinig current printk() context mask stored in @printk_context
24 : : * per-CPU variable.
25 : : *
26 : : * The implementation allows to flush the strings also from another CPU.
27 : : * There are situations when we want to make sure that all buffers
28 : : * were handled or when IRQs are blocked.
29 : : */
30 : : static int printk_safe_irq_ready __read_mostly;
31 : :
32 : : #define SAFE_LOG_BUF_LEN ((1 << CONFIG_PRINTK_SAFE_LOG_BUF_SHIFT) - \
33 : : sizeof(atomic_t) - \
34 : : sizeof(atomic_t) - \
35 : : sizeof(struct irq_work))
36 : :
37 : : struct printk_safe_seq_buf {
38 : : atomic_t len; /* length of written data */
39 : : atomic_t message_lost;
40 : : struct irq_work work; /* IRQ work that flushes the buffer */
41 : : unsigned char buffer[SAFE_LOG_BUF_LEN];
42 : : };
43 : :
44 : : static DEFINE_PER_CPU(struct printk_safe_seq_buf, safe_print_seq);
45 : : static DEFINE_PER_CPU(int, printk_context);
46 : :
47 : : #ifdef CONFIG_PRINTK_NMI
48 : : static DEFINE_PER_CPU(struct printk_safe_seq_buf, nmi_print_seq);
49 : : #endif
50 : :
51 : : /* Get flushed in a more safe context. */
52 : 0 : static void queue_flush_work(struct printk_safe_seq_buf *s)
53 : : {
54 : 0 : if (printk_safe_irq_ready)
55 : 0 : irq_work_queue(&s->work);
56 : : }
57 : :
58 : : /*
59 : : * Add a message to per-CPU context-dependent buffer. NMI and printk-safe
60 : : * have dedicated buffers, because otherwise printk-safe preempted by
61 : : * NMI-printk would have overwritten the NMI messages.
62 : : *
63 : : * The messages are flushed from irq work (or from panic()), possibly,
64 : : * from other CPU, concurrently with printk_safe_log_store(). Should this
65 : : * happen, printk_safe_log_store() will notice the buffer->len mismatch
66 : : * and repeat the write.
67 : : */
68 : 0 : static __printf(2, 0) int printk_safe_log_store(struct printk_safe_seq_buf *s,
69 : : const char *fmt, va_list args)
70 : : {
71 : 0 : int add;
72 : 0 : size_t len;
73 : 0 : va_list ap;
74 : :
75 : 0 : again:
76 : 0 : len = atomic_read(&s->len);
77 : :
78 : : /* The trailing '\0' is not counted into len. */
79 [ # # ]: 0 : if (len >= sizeof(s->buffer) - 1) {
80 : 0 : atomic_inc(&s->message_lost);
81 [ # # ]: 0 : queue_flush_work(s);
82 : 0 : return 0;
83 : : }
84 : :
85 : : /*
86 : : * Make sure that all old data have been read before the buffer
87 : : * was reset. This is not needed when we just append data.
88 : : */
89 [ # # ]: 0 : if (!len)
90 : 0 : smp_rmb();
91 : :
92 : 0 : va_copy(ap, args);
93 : 0 : add = vscnprintf(s->buffer + len, sizeof(s->buffer) - len, fmt, ap);
94 : 0 : va_end(ap);
95 [ # # ]: 0 : if (!add)
96 : : return 0;
97 : :
98 : : /*
99 : : * Do it once again if the buffer has been flushed in the meantime.
100 : : * Note that atomic_cmpxchg() is an implicit memory barrier that
101 : : * makes sure that the data were written before updating s->len.
102 : : */
103 [ # # ]: 0 : if (atomic_cmpxchg(&s->len, len, len + add) != len)
104 : 0 : goto again;
105 : :
106 [ # # ]: 0 : queue_flush_work(s);
107 : : return add;
108 : : }
109 : :
110 : 0 : static inline void printk_safe_flush_line(const char *text, int len)
111 : : {
112 : : /*
113 : : * Avoid any console drivers calls from here, because we may be
114 : : * in NMI or printk_safe context (when in panic). The messages
115 : : * must go only into the ring buffer at this stage. Consoles will
116 : : * get explicitly called later when a crashdump is not generated.
117 : : */
118 : 0 : printk_deferred("%.*s", len, text);
119 : 0 : }
120 : :
121 : : /* printk part of the temporary buffer line by line */
122 : 0 : static int printk_safe_flush_buffer(const char *start, size_t len)
123 : : {
124 : 0 : const char *c, *end;
125 : 0 : bool header;
126 : :
127 : 0 : c = start;
128 : 0 : end = start + len;
129 : 0 : header = true;
130 : :
131 : : /* Print line by line. */
132 [ # # ]: 0 : while (c < end) {
133 [ # # ]: 0 : if (*c == '\n') {
134 : 0 : printk_safe_flush_line(start, c - start + 1);
135 : 0 : start = ++c;
136 : 0 : header = true;
137 : 0 : continue;
138 : : }
139 : :
140 : : /* Handle continuous lines or missing new line. */
141 [ # # # # ]: 0 : if ((c + 1 < end) && printk_get_level(c)) {
142 [ # # ]: 0 : if (header) {
143 [ # # ]: 0 : c = printk_skip_level(c);
144 : 0 : continue;
145 : : }
146 : :
147 : 0 : printk_safe_flush_line(start, c - start);
148 : 0 : start = c++;
149 : 0 : header = true;
150 : 0 : continue;
151 : : }
152 : :
153 : : header = false;
154 : : c++;
155 : : }
156 : :
157 : : /* Check if there was a partial line. Ignore pure header. */
158 [ # # ]: 0 : if (start < end && !header) {
159 : 0 : static const char newline[] = KERN_CONT "\n";
160 : :
161 : 0 : printk_safe_flush_line(start, end - start);
162 : 0 : printk_safe_flush_line(newline, strlen(newline));
163 : : }
164 : :
165 : 0 : return len;
166 : : }
167 : :
168 : 26 : static void report_message_lost(struct printk_safe_seq_buf *s)
169 : : {
170 : 26 : int lost = atomic_xchg(&s->message_lost, 0);
171 : :
172 [ - + ]: 26 : if (lost)
173 : 0 : printk_deferred("Lost %d message(s)!\n", lost);
174 : 26 : }
175 : :
176 : : /*
177 : : * Flush data from the associated per-CPU buffer. The function
178 : : * can be called either via IRQ work or independently.
179 : : */
180 : 26 : static void __printk_safe_flush(struct irq_work *work)
181 : : {
182 : 26 : static raw_spinlock_t read_lock =
183 : : __RAW_SPIN_LOCK_INITIALIZER(read_lock);
184 : 26 : struct printk_safe_seq_buf *s =
185 : 26 : container_of(work, struct printk_safe_seq_buf, work);
186 : 26 : unsigned long flags;
187 : 26 : size_t len;
188 : 26 : int i;
189 : :
190 : : /*
191 : : * The lock has two functions. First, one reader has to flush all
192 : : * available message to make the lockless synchronization with
193 : : * writers easier. Second, we do not want to mix messages from
194 : : * different CPUs. This is especially important when printing
195 : : * a backtrace.
196 : : */
197 : 26 : raw_spin_lock_irqsave(&read_lock, flags);
198 : :
199 : 26 : i = 0;
200 : 26 : more:
201 : 26 : len = atomic_read(&s->len);
202 : :
203 : : /*
204 : : * This is just a paranoid check that nobody has manipulated
205 : : * the buffer an unexpected way. If we printed something then
206 : : * @len must only increase. Also it should never overflow the
207 : : * buffer size.
208 : : */
209 [ - + - - : 26 : if ((i && i >= len) || len > sizeof(s->buffer)) {
- + ]
210 : 0 : const char *msg = "printk_safe_flush: internal error\n";
211 : :
212 : 0 : printk_safe_flush_line(msg, strlen(msg));
213 : 0 : len = 0;
214 : : }
215 : :
216 [ + - ]: 26 : if (!len)
217 : 26 : goto out; /* Someone else has already flushed the buffer. */
218 : :
219 : : /* Make sure that data has been written up to the @len */
220 : 0 : smp_rmb();
221 : 0 : i += printk_safe_flush_buffer(s->buffer + i, len - i);
222 : :
223 : : /*
224 : : * Check that nothing has got added in the meantime and truncate
225 : : * the buffer. Note that atomic_cmpxchg() is an implicit memory
226 : : * barrier that makes sure that the data were copied before
227 : : * updating s->len.
228 : : */
229 [ # # ]: 0 : if (atomic_cmpxchg(&s->len, len, 0) != len)
230 : 0 : goto more;
231 : :
232 : 0 : out:
233 : 26 : report_message_lost(s);
234 : 26 : raw_spin_unlock_irqrestore(&read_lock, flags);
235 : 26 : }
236 : :
237 : : /**
238 : : * printk_safe_flush - flush all per-cpu nmi buffers.
239 : : *
240 : : * The buffers are flushed automatically via IRQ work. This function
241 : : * is useful only when someone wants to be sure that all buffers have
242 : : * been flushed at some point.
243 : : */
244 : 13 : void printk_safe_flush(void)
245 : : {
246 : 13 : int cpu;
247 : :
248 [ + + ]: 26 : for_each_possible_cpu(cpu) {
249 : : #ifdef CONFIG_PRINTK_NMI
250 : 13 : __printk_safe_flush(&per_cpu(nmi_print_seq, cpu).work);
251 : : #endif
252 : 13 : __printk_safe_flush(&per_cpu(safe_print_seq, cpu).work);
253 : : }
254 : 13 : }
255 : :
256 : : /**
257 : : * printk_safe_flush_on_panic - flush all per-cpu nmi buffers when the system
258 : : * goes down.
259 : : *
260 : : * Similar to printk_safe_flush() but it can be called even in NMI context when
261 : : * the system goes down. It does the best effort to get NMI messages into
262 : : * the main ring buffer.
263 : : *
264 : : * Note that it could try harder when there is only one CPU online.
265 : : */
266 : 0 : void printk_safe_flush_on_panic(void)
267 : : {
268 : : /*
269 : : * Make sure that we could access the main ring buffer.
270 : : * Do not risk a double release when more CPUs are up.
271 : : */
272 [ # # ]: 0 : if (raw_spin_is_locked(&logbuf_lock)) {
273 [ # # ]: 0 : if (num_online_cpus() > 1)
274 : : return;
275 : :
276 : 0 : debug_locks_off();
277 : 0 : raw_spin_lock_init(&logbuf_lock);
278 : : }
279 : :
280 : 0 : printk_safe_flush();
281 : : }
282 : :
283 : : #ifdef CONFIG_PRINTK_NMI
284 : : /*
285 : : * Safe printk() for NMI context. It uses a per-CPU buffer to
286 : : * store the message. NMIs are not nested, so there is always only
287 : : * one writer running. But the buffer might get flushed from another
288 : : * CPU, so we need to be careful.
289 : : */
290 : 0 : static __printf(1, 0) int vprintk_nmi(const char *fmt, va_list args)
291 : : {
292 : 0 : struct printk_safe_seq_buf *s = this_cpu_ptr(&nmi_print_seq);
293 : :
294 : 0 : return printk_safe_log_store(s, fmt, args);
295 : : }
296 : :
297 : 0 : void notrace printk_nmi_enter(void)
298 : : {
299 : 0 : this_cpu_or(printk_context, PRINTK_NMI_CONTEXT_MASK);
300 : 0 : }
301 : :
302 : 0 : void notrace printk_nmi_exit(void)
303 : : {
304 : 0 : this_cpu_and(printk_context, ~PRINTK_NMI_CONTEXT_MASK);
305 : 0 : }
306 : :
307 : : /*
308 : : * Marks a code that might produce many messages in NMI context
309 : : * and the risk of losing them is more critical than eventual
310 : : * reordering.
311 : : *
312 : : * It has effect only when called in NMI context. Then printk()
313 : : * will try to store the messages into the main logbuf directly
314 : : * and use the per-CPU buffers only as a fallback when the lock
315 : : * is not available.
316 : : */
317 : 0 : void printk_nmi_direct_enter(void)
318 : : {
319 [ # # ]: 0 : if (this_cpu_read(printk_context) & PRINTK_NMI_CONTEXT_MASK)
320 : 0 : this_cpu_or(printk_context, PRINTK_NMI_DIRECT_CONTEXT_MASK);
321 : 0 : }
322 : :
323 : 0 : void printk_nmi_direct_exit(void)
324 : : {
325 : 0 : this_cpu_and(printk_context, ~PRINTK_NMI_DIRECT_CONTEXT_MASK);
326 : 0 : }
327 : :
328 : : #else
329 : :
330 : : static __printf(1, 0) int vprintk_nmi(const char *fmt, va_list args)
331 : : {
332 : : return 0;
333 : : }
334 : :
335 : : #endif /* CONFIG_PRINTK_NMI */
336 : :
337 : : /*
338 : : * Lock-less printk(), to avoid deadlocks should the printk() recurse
339 : : * into itself. It uses a per-CPU buffer to store the message, just like
340 : : * NMI.
341 : : */
342 : 0 : static __printf(1, 0) int vprintk_safe(const char *fmt, va_list args)
343 : : {
344 : 0 : struct printk_safe_seq_buf *s = this_cpu_ptr(&safe_print_seq);
345 : :
346 : 0 : return printk_safe_log_store(s, fmt, args);
347 : : }
348 : :
349 : : /* Can be preempted by NMI. */
350 : 47097 : void __printk_safe_enter(void)
351 : : {
352 : 47097 : this_cpu_inc(printk_context);
353 : 47097 : }
354 : :
355 : : /* Can be preempted by NMI. */
356 : 47097 : void __printk_safe_exit(void)
357 : : {
358 : 47097 : this_cpu_dec(printk_context);
359 : 47097 : }
360 : :
361 : 6089 : __printf(1, 0) int vprintk_func(const char *fmt, va_list args)
362 : : {
363 : : /*
364 : : * Try to use the main logbuf even in NMI. But avoid calling console
365 : : * drivers that might have their own locks.
366 : : */
367 [ - + - - ]: 6089 : if ((this_cpu_read(printk_context) & PRINTK_NMI_DIRECT_CONTEXT_MASK) &&
368 : 0 : raw_spin_trylock(&logbuf_lock)) {
369 : 0 : int len;
370 : :
371 : 0 : len = vprintk_store(0, LOGLEVEL_DEFAULT, NULL, 0, fmt, args);
372 : 0 : raw_spin_unlock(&logbuf_lock);
373 : 0 : defer_console_output();
374 : 0 : return len;
375 : : }
376 : :
377 : : /* Use extra buffer in NMI when logbuf_lock is taken or in safe mode. */
378 [ - + ]: 6089 : if (this_cpu_read(printk_context) & PRINTK_NMI_CONTEXT_MASK)
379 : 0 : return vprintk_nmi(fmt, args);
380 : :
381 : : /* Use extra buffer to prevent a recursion deadlock in safe mode. */
382 [ - + ]: 6089 : if (this_cpu_read(printk_context) & PRINTK_SAFE_CONTEXT_MASK)
383 : 0 : return vprintk_safe(fmt, args);
384 : :
385 : : /* No obstacles. */
386 : 6089 : return vprintk_default(fmt, args);
387 : : }
388 : :
389 : 13 : void __init printk_safe_init(void)
390 : : {
391 : 13 : int cpu;
392 : :
393 [ + + ]: 26 : for_each_possible_cpu(cpu) {
394 : 13 : struct printk_safe_seq_buf *s;
395 : :
396 : 13 : s = &per_cpu(safe_print_seq, cpu);
397 : 13 : init_irq_work(&s->work, __printk_safe_flush);
398 : :
399 : : #ifdef CONFIG_PRINTK_NMI
400 : 13 : s = &per_cpu(nmi_print_seq, cpu);
401 : 13 : init_irq_work(&s->work, __printk_safe_flush);
402 : : #endif
403 : : }
404 : :
405 : : /*
406 : : * In the highly unlikely event that a NMI were to trigger at
407 : : * this moment. Make sure IRQ work is set up before this
408 : : * variable is set.
409 : : */
410 : 13 : barrier();
411 : 13 : printk_safe_irq_ready = 1;
412 : :
413 : : /* Flush pending messages that did not have scheduled IRQ works. */
414 : 13 : printk_safe_flush();
415 : 13 : }
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