xref: /openbsd/regress/sys/dev/kcov/kcov.c (revision 078ed3e5)
1*078ed3e5Santon /*	$OpenBSD: kcov.c,v 1.11 2019/05/14 20:48:45 anton Exp $	*/
245297697Santon 
345297697Santon /*
445297697Santon  * Copyright (c) 2018 Anton Lindqvist <anton@openbsd.org>
545297697Santon  *
645297697Santon  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
745297697Santon  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
845297697Santon  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
945297697Santon  *
1045297697Santon  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
1145297697Santon  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
1245297697Santon  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
1345297697Santon  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
1445297697Santon  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
1545297697Santon  * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
1645297697Santon  * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
1745297697Santon  */
1845297697Santon 
1945297697Santon #include <sys/ioctl.h>
2045297697Santon #include <sys/kcov.h>
2145297697Santon #include <sys/mman.h>
2245297697Santon #include <sys/wait.h>
2345297697Santon 
2445297697Santon #include <err.h>
2545297697Santon #include <errno.h>
2645297697Santon #include <fcntl.h>
27aad1a0fbSanton #include <pthread.h>
2845297697Santon #include <stdio.h>
2945297697Santon #include <stdlib.h>
309257d67bSanton #include <string.h>
3145297697Santon #include <unistd.h>
3245297697Santon 
33*078ed3e5Santon static int test_close(int, int, unsigned long);
34*078ed3e5Santon static int test_coverage(int, int, unsigned long);
35*078ed3e5Santon static int test_dying(int, int, unsigned long);
36*078ed3e5Santon static int test_exec(int, int, unsigned long);
37*078ed3e5Santon static int test_fork(int, int, unsigned long);
38*078ed3e5Santon static int test_open(int, int, unsigned long);
39*078ed3e5Santon static int test_state(int, int, unsigned long);
4045297697Santon 
413bb8297cSanton static int check_coverage(const unsigned long *, int, unsigned long, int);
4245297697Santon static void do_syscall(void);
433bb8297cSanton static void dump(const unsigned long *, int mode);
4445297697Santon static void kcov_disable(int);
450e2965f9Santon static void kcov_enable(int, int);
4645297697Santon static int kcov_open(void);
4745297697Santon static __dead void usage(void);
4845297697Santon 
4945297697Santon static const char *self;
5045297697Santon 
5145297697Santon int
5245297697Santon main(int argc, char *argv[])
5345297697Santon {
5445297697Santon 	struct {
5545297697Santon 		const char *name;
56*078ed3e5Santon 		int (*fn)(int, int, unsigned long);
5745297697Santon 		int coverage;		/* test must produce coverage */
5845297697Santon 	} tests[] = {
5945297697Santon 		{ "close",	test_close,	0 },
60e3865369Santon 		{ "coverage",	test_coverage,	1 },
61aad1a0fbSanton 		{ "dying",	test_dying,	1 },
62e3865369Santon 		{ "exec",	test_exec,	1 },
63e3865369Santon 		{ "fork",	test_fork,	1 },
64e3865369Santon 		{ "open",	test_open,	0 },
65e3865369Santon 		{ "state",	test_state,	1 },
6645297697Santon 		{ NULL,		NULL,		0 },
6745297697Santon 	};
68*078ed3e5Santon 	const char *errstr;
69*078ed3e5Santon 	unsigned long *cover, frac;
70*078ed3e5Santon 	unsigned long bufsize = 256 << 10;
7145297697Santon 	int c, fd, i;
729257d67bSanton 	int error = 0;
730e2965f9Santon 	int mode = 0;
7445297697Santon 	int prereq = 0;
7545297697Santon 	int reexec = 0;
7645297697Santon 	int verbose = 0;
7745297697Santon 
7845297697Santon 	self = argv[0];
7945297697Santon 
80*078ed3e5Santon 	while ((c = getopt(argc, argv, "b:Em:pv")) != -1)
8145297697Santon 		switch (c) {
82*078ed3e5Santon 		case 'b':
83*078ed3e5Santon 			frac = strtonum(optarg, 1, 100, &errstr);
84*078ed3e5Santon 			if (frac == 0)
85*078ed3e5Santon 				errx(1, "buffer size fraction %s", errstr);
86*078ed3e5Santon 			else if (frac > bufsize)
87*078ed3e5Santon 				errx(1, "buffer size fraction too large");
88*078ed3e5Santon 			bufsize /= frac;
89*078ed3e5Santon 			break;
9045297697Santon 		case 'E':
9145297697Santon 			reexec = 1;
9245297697Santon 			break;
930e2965f9Santon 		case 'm':
940e2965f9Santon 			if (strcmp(optarg, "pc") == 0)
950e2965f9Santon 				mode = KCOV_MODE_TRACE_PC;
96a4101078Santon 			else if (strcmp(optarg, "cmp") == 0)
97a4101078Santon 				mode = KCOV_MODE_TRACE_CMP;
980e2965f9Santon 			else
990e2965f9Santon 				errx(1, "unknown mode %s", optarg);
1000e2965f9Santon 			break;
10145297697Santon 		case 'p':
10245297697Santon 			prereq = 1;
10345297697Santon 			break;
10445297697Santon 		case 'v':
10545297697Santon 			verbose = 1;
10645297697Santon 			break;
10745297697Santon 		default:
10845297697Santon 			usage();
10945297697Santon 		}
11045297697Santon 	argc -= optind;
11145297697Santon 	argv += optind;
11245297697Santon 
11345297697Santon 	if (prereq) {
11445297697Santon 		fd = kcov_open();
11545297697Santon 		close(fd);
11645297697Santon 		return 0;
11745297697Santon 	}
11845297697Santon 
11945297697Santon 	if (reexec) {
12045297697Santon 		do_syscall();
12145297697Santon 		return 0;
12245297697Santon 	}
12345297697Santon 
1240e2965f9Santon 	if (mode == 0 || argc != 1)
1259257d67bSanton 		usage();
1269257d67bSanton 	for (i = 0; tests[i].name != NULL; i++)
1279257d67bSanton 		if (strcmp(argv[0], tests[i].name) == 0)
1289257d67bSanton 			break;
1299257d67bSanton 	if (tests[i].name == NULL)
1309257d67bSanton 		errx(1, "%s: no such test", argv[0]);
1319257d67bSanton 
13245297697Santon 	fd = kcov_open();
13345297697Santon 	if (ioctl(fd, KIOSETBUFSIZE, &bufsize) == -1)
13445297697Santon 		err(1, "ioctl: KIOSETBUFSIZE");
13545297697Santon 	cover = mmap(NULL, bufsize * sizeof(unsigned long),
13645297697Santon 	    PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
13745297697Santon 	if (cover == MAP_FAILED)
13845297697Santon 		err(1, "mmap");
13945297697Santon 
14045297697Santon 	*cover = 0;
141*078ed3e5Santon 	error = tests[i].fn(fd, mode, bufsize);
14245297697Santon 	if (verbose)
1433bb8297cSanton 		dump(cover, mode);
1443bb8297cSanton 	if (check_coverage(cover, mode, bufsize, tests[i].coverage))
1459257d67bSanton 		error = 1;
14645297697Santon 
14745297697Santon 	if (munmap(cover, bufsize * sizeof(unsigned long)) == -1)
14845297697Santon 		err(1, "munmap");
14945297697Santon 	close(fd);
15045297697Santon 
1519257d67bSanton 	return error;
15245297697Santon }
15345297697Santon 
15445297697Santon static __dead void
15545297697Santon usage(void)
15645297697Santon {
157*078ed3e5Santon 	fprintf(stderr, "usage: kcov [-Epv] [-b fraction] -t mode test\n");
15845297697Santon 	exit(1);
15945297697Santon }
16045297697Santon 
16145297697Santon static void
16245297697Santon do_syscall(void)
16345297697Santon {
16445297697Santon 	getpid();
16545297697Santon }
16645297697Santon 
1673bb8297cSanton static int
1683bb8297cSanton check_coverage(const unsigned long *cover, int mode, unsigned long maxsize,
1693bb8297cSanton     int nonzero)
1703bb8297cSanton {
171a4101078Santon 	unsigned long arg1, arg2, exp, i, pc, type;
1723bb8297cSanton 	int error = 0;
1733bb8297cSanton 
1743bb8297cSanton 	if (nonzero && cover[0] == 0) {
1753bb8297cSanton 		warnx("coverage empty (count=0)\n");
1763bb8297cSanton 		return 1;
1773bb8297cSanton 	} else if (!nonzero && cover[0] != 0) {
1783bb8297cSanton 		warnx("coverage not empty (count=%lu)\n", *cover);
1793bb8297cSanton 		return 1;
1803bb8297cSanton 	} else if (cover[0] >= maxsize) {
1813bb8297cSanton 		warnx("coverage overflow (count=%lu, max=%lu)\n", *cover, maxsize);
1823bb8297cSanton 		return 1;
1833bb8297cSanton 	}
1843bb8297cSanton 
185a4101078Santon 	if (mode == KCOV_MODE_TRACE_CMP) {
186a4101078Santon 		if (*cover * 4 >= maxsize) {
187a4101078Santon 			warnx("coverage cmp overflow (count=%lu, max=%lu)\n",
188a4101078Santon 			    *cover * 4, maxsize);
189a4101078Santon 			return 1;
190a4101078Santon 		}
191a4101078Santon 
192a4101078Santon 		for (i = 0; i < cover[0]; i++) {
193a4101078Santon 			type = cover[i * 4 + 1];
194a4101078Santon 			arg1 = cover[i * 4 + 2];
195a4101078Santon 			arg2 = cover[i * 4 + 3];
196a4101078Santon 			pc = cover[i * 4 + 4];
197a4101078Santon 
198a4101078Santon 			exp = type >> 1;
199a4101078Santon 			if (exp <= 3)
200a4101078Santon 				continue;
201a4101078Santon 
202a4101078Santon 			warnx("coverage cmp invalid size (i=%lu, exp=%lx, "
203a4101078Santon 			    "const=%ld, arg1=%lu, arg2=%lu, pc=%p)\n",
204a4101078Santon 			    i, exp, type & 0x1, arg1, arg2, (void *)pc);
205a4101078Santon 			error = 1;
206a4101078Santon 		}
207a4101078Santon 	}
208a4101078Santon 
2093bb8297cSanton 	return error;
2103bb8297cSanton }
2113bb8297cSanton 
21245297697Santon static void
2133bb8297cSanton dump(const unsigned long *cover, int mode)
21445297697Santon {
21545297697Santon 	unsigned long i;
2163bb8297cSanton 	int stride = 1;
21745297697Santon 
218a4101078Santon 	if (mode == KCOV_MODE_TRACE_CMP)
219a4101078Santon 		stride = 4;
220a4101078Santon 
22145297697Santon 	for (i = 0; i < cover[0]; i++)
222db9a2a8dSanton 		printf("%p\n", (void *)cover[i * stride + stride]);
22345297697Santon }
22445297697Santon 
22545297697Santon static int
22645297697Santon kcov_open(void)
22745297697Santon {
22845297697Santon 	int fd;
22945297697Santon 
23045297697Santon 	fd = open("/dev/kcov", O_RDWR);
23145297697Santon 	if (fd == -1)
23245297697Santon 		err(1, "open: /dev/kcov");
23345297697Santon 	return fd;
23445297697Santon }
23545297697Santon 
23645297697Santon static void
2370e2965f9Santon kcov_enable(int fd, int mode)
23845297697Santon {
2390e2965f9Santon 	if (ioctl(fd, KIOENABLE, &mode) == -1)
24045297697Santon 		err(1, "ioctl: KIOENABLE");
24145297697Santon }
24245297697Santon 
24345297697Santon static void
24445297697Santon kcov_disable(int fd)
24545297697Santon {
24645297697Santon 	if (ioctl(fd, KIODISABLE) == -1)
24745297697Santon 		err(1, "ioctl: KIODISABLE");
24845297697Santon }
24945297697Santon 
25045297697Santon /*
25145297697Santon  * Close before mmap.
25245297697Santon  */
25345297697Santon static int
254*078ed3e5Santon test_close(int oldfd, int mode, unsigned long bufsize)
25545297697Santon {
25645297697Santon 	int fd;
25745297697Santon 
25845297697Santon 	fd = kcov_open();
25945297697Santon 	close(fd);
26045297697Santon 	return 0;
26145297697Santon }
26245297697Santon 
26345297697Santon /*
26445297697Santon  * Coverage of current thread.
26545297697Santon  */
26645297697Santon static int
267*078ed3e5Santon test_coverage(int fd, int mode, unsigned long bufsize)
26845297697Santon {
2690e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
27045297697Santon 	do_syscall();
27145297697Santon 	kcov_disable(fd);
27245297697Santon 	return 0;
27345297697Santon }
27445297697Santon 
275aad1a0fbSanton static void *
276aad1a0fbSanton closer(void *arg)
277aad1a0fbSanton {
278aad1a0fbSanton 	int fd = *((int *)arg);
279aad1a0fbSanton 
280aad1a0fbSanton 	close(fd);
281aad1a0fbSanton 	return NULL;
282aad1a0fbSanton }
283aad1a0fbSanton 
284aad1a0fbSanton /*
285aad1a0fbSanton  * Close kcov descriptor in another thread during tracing.
286aad1a0fbSanton  */
287aad1a0fbSanton static int
288*078ed3e5Santon test_dying(int fd, int mode, unsigned long bufsize)
289aad1a0fbSanton {
290aad1a0fbSanton 	pthread_t th;
291aad1a0fbSanton 	int error;
292aad1a0fbSanton 
2930e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
294aad1a0fbSanton 
295aad1a0fbSanton 	if ((error = pthread_create(&th, NULL, closer, &fd)))
296aad1a0fbSanton 		errc(1, error, "pthread_create");
297aad1a0fbSanton 	if ((error = pthread_join(th, NULL)))
298aad1a0fbSanton 		errc(1, error, "pthread_join");
299aad1a0fbSanton 
300aad1a0fbSanton 	if (close(fd) == -1) {
301aad1a0fbSanton 		if (errno != EBADF)
302aad1a0fbSanton 			err(1, "close");
303aad1a0fbSanton 	} else {
304aad1a0fbSanton 		warnx("expected kcov descriptor to be closed");
305aad1a0fbSanton 		return 1;
306aad1a0fbSanton 	}
307aad1a0fbSanton 
308aad1a0fbSanton 	return 0;
309aad1a0fbSanton }
310aad1a0fbSanton 
31145297697Santon /*
31245297697Santon  * Coverage of thread after exec.
31345297697Santon  */
31445297697Santon static int
315*078ed3e5Santon test_exec(int fd, int mode, unsigned long bufsize)
31645297697Santon {
31745297697Santon 	pid_t pid;
31845297697Santon 	int status;
31945297697Santon 
32045297697Santon 	pid = fork();
32145297697Santon 	if (pid == -1)
32245297697Santon 		err(1, "fork");
32345297697Santon 	if (pid == 0) {
3240e2965f9Santon 		kcov_enable(fd, mode);
32545297697Santon 		execlp(self, self, "-E", NULL);
32645297697Santon 		_exit(1);
32745297697Santon 	}
32845297697Santon 
32945297697Santon 	if (waitpid(pid, &status, 0) == -1)
33045297697Santon 		err(1, "waitpid");
33145297697Santon 	if (WIFSIGNALED(status)) {
33245297697Santon 		warnx("terminated by signal (%d)", WTERMSIG(status));
33345297697Santon 		return 1;
33445297697Santon 	} else if (WEXITSTATUS(status) != 0) {
33545297697Santon 		warnx("non-zero exit (%d)", WEXITSTATUS(status));
33645297697Santon 		return 1;
33745297697Santon 	}
33845297697Santon 
33945297697Santon 	/* Upon exit, the kcov descriptor must be reusable again. */
3400e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
34145297697Santon 	kcov_disable(fd);
34245297697Santon 
34345297697Santon 	return 0;
34445297697Santon }
34545297697Santon 
34645297697Santon /*
34745297697Santon  * Coverage of thread after fork.
34845297697Santon  */
34945297697Santon static int
350*078ed3e5Santon test_fork(int fd, int mode, unsigned long bufsize)
35145297697Santon {
35245297697Santon 	pid_t pid;
35345297697Santon 	int status;
35445297697Santon 
35545297697Santon 	pid = fork();
35645297697Santon 	if (pid == -1)
35745297697Santon 		err(1, "fork");
35845297697Santon 	if (pid == 0) {
3590e2965f9Santon 		kcov_enable(fd, mode);
36045297697Santon 		do_syscall();
36145297697Santon 		_exit(0);
36245297697Santon 	}
36345297697Santon 
36445297697Santon 	if (waitpid(pid, &status, 0) == -1)
36545297697Santon 		err(1, "waitpid");
36645297697Santon 	if (WIFSIGNALED(status)) {
36745297697Santon 		warnx("terminated by signal (%d)", WTERMSIG(status));
36845297697Santon 		return 1;
36945297697Santon 	} else if (WEXITSTATUS(status) != 0) {
37045297697Santon 		warnx("non-zero exit (%d)", WEXITSTATUS(status));
37145297697Santon 		return 1;
37245297697Santon 	}
37345297697Santon 
37445297697Santon 	/* Upon exit, the kcov descriptor must be reusable again. */
3750e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
37645297697Santon 	kcov_disable(fd);
37745297697Santon 
37845297697Santon 	return 0;
37945297697Santon }
38045297697Santon 
38145297697Santon /*
382e3865369Santon  * Open /dev/kcov more than once.
38345297697Santon  */
38445297697Santon static int
385*078ed3e5Santon test_open(int oldfd, int mode, unsigned long bufsize)
386e3865369Santon {
387e3865369Santon 	unsigned long *cover;
388e3865369Santon 	int fd;
3893bb8297cSanton 	int error = 0;
390e3865369Santon 
391e3865369Santon 	fd = kcov_open();
392e3865369Santon 	if (ioctl(fd, KIOSETBUFSIZE, &bufsize) == -1)
393e3865369Santon 		err(1, "ioctl: KIOSETBUFSIZE");
394e3865369Santon 	cover = mmap(NULL, bufsize * sizeof(unsigned long),
395e3865369Santon 	    PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
396e3865369Santon 	if (cover == MAP_FAILED)
397e3865369Santon 		err(1, "mmap");
398e3865369Santon 
3990e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
400e3865369Santon 	do_syscall();
401e3865369Santon 	kcov_disable(fd);
402e3865369Santon 
4033bb8297cSanton 	error = check_coverage(cover, mode, bufsize, 1);
4043bb8297cSanton 
405e3865369Santon 	if (munmap(cover, bufsize * sizeof(unsigned long)))
406e3865369Santon 		err(1, "munmap");
407e3865369Santon 	close(fd);
4083bb8297cSanton 
4093bb8297cSanton 	return error;
410e3865369Santon }
411e3865369Santon 
412e3865369Santon /*
413e3865369Santon  * State transitions.
414e3865369Santon  */
415e3865369Santon static int
416*078ed3e5Santon test_state(int fd, int mode, unsigned long bufsize)
41745297697Santon {
4180e2965f9Santon 	if (ioctl(fd, KIOENABLE, &mode) == -1) {
4190e2965f9Santon 		warn("KIOSETBUFSIZE -> KIOENABLE");
42045297697Santon 		return 1;
42145297697Santon 	}
42245297697Santon 	if (ioctl(fd, KIODISABLE) == -1) {
4230e2965f9Santon 		warn("KIOENABLE -> KIODISABLE");
42445297697Santon 		return 1;
42545297697Santon 	}
42645297697Santon 	if (ioctl(fd, KIOSETBUFSIZE, 0) != -1) {
42745297697Santon 		warnx("KIOSETBUFSIZE -> KIOSETBUFSIZE");
42845297697Santon 		return 1;
42945297697Santon 	}
43045297697Santon 	if (ioctl(fd, KIODISABLE) != -1) {
43145297697Santon 		warnx("KIOSETBUFSIZE -> KIODISABLE");
43245297697Santon 		return 1;
43345297697Santon 	}
43445297697Santon 
4350e2965f9Santon 	kcov_enable(fd, mode);
4360e2965f9Santon 	if (ioctl(fd, KIOENABLE, &mode) != -1) {
43745297697Santon 		warnx("KIOENABLE -> KIOENABLE");
43845297697Santon 		return 1;
43945297697Santon 	}
44045297697Santon 	if (ioctl(fd, KIOSETBUFSIZE, 0) != -1) {
44145297697Santon 		warnx("KIOENABLE -> KIOSETBUFSIZE");
44245297697Santon 		return 1;
44345297697Santon 	}
44445297697Santon 	kcov_disable(fd);
44545297697Santon 
44645297697Santon 	return 0;
44745297697Santon }
448