lib/Fuzzer/FuzzerInternal.h

   1 //===- FuzzerInternal.h - Internal header for the Fuzzer --------*- C++ -* ===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 // Define the main class fuzzer::Fuzzer and most functions.
  10 //===----------------------------------------------------------------------===//
  11 #include <cassert>
  12 #include <climits>
  13 #include <chrono>
  14 #include <cstddef>
  15 #include <cstdlib>
  16 #include <string>
  17 #include <vector>
  18 #include <unordered_set>
  19 #include <set>
  20
  21 #include "FuzzerInterface.h"
  22
  23 namespace fuzzer {
  24 typedef std::vector<uint8_t> Unit;
  25 using namespace std::chrono;
  26
  27 std::string FileToString(const std::string &Path);
  28 Unit FileToVector(const std::string &Path);
  29 void ReadDirToVectorOfUnits(const char *Path, std::vector<Unit> *V,
  30                             long *Epoch);
  31 void WriteToFile(const Unit &U, const std::string &Path);
  32 void CopyFileToErr(const std::string &Path);
  33 // Returns "Dir/FileName" or equivalent for the current OS.
  34 std::string DirPlusFile(const std::string &DirPath,
  35                         const std::string &FileName);
  36
  37 void Mutate(Unit *U, size_t MaxLen);
  38
  39 void CrossOver(const Unit &A, const Unit &B, Unit *U, size_t MaxLen);
  40
  41 void Print(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
  42 void PrintASCII(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
  43 std::string Hash(const Unit &U);
  44 void SetTimer(int Seconds);
  45 void PrintFileAsBase64(const std::string &Path);
  46
  47 int NumberOfCpuCores();
  48
  49 class Fuzzer {
  50  public:
  51   struct FuzzingOptions {
  52     int Verbosity = 1;
  53     int MaxLen = 0;
  54     bool DoCrossOver = true;
  55     int  MutateDepth = 5;
  56     bool ExitOnFirst = false;
  57     bool UseCounters = false;
  58     bool UseTraces = false;
  59     bool UseFullCoverageSet  = false;
  60     bool UseCoveragePairs = false;
  61     bool Reload = true;
  62     int PreferSmallDuringInitialShuffle = -1;
  63     size_t MaxNumberOfRuns = ULONG_MAX;
  64     std::string OutputCorpus;
  65     std::vector<std::string> Tokens;
  66   };
  67   Fuzzer(UserCallback Callback, FuzzingOptions Options);
  68   void AddToCorpus(const Unit &U) { Corpus.push_back(U); }
  69   void Loop(size_t NumIterations);
  70   void ShuffleAndMinimize();
  71   void InitializeTraceState();
  72   size_t CorpusSize() const { return Corpus.size(); }
  73   void ReadDir(const std::string &Path, long *Epoch) {
  74     ReadDirToVectorOfUnits(Path.c_str(), &Corpus, Epoch);
  75   }
  76   void RereadOutputCorpus();
  77   // Save the current corpus to OutputCorpus.
  78   void SaveCorpus();
  79
  80   size_t secondsSinceProcessStartUp() {
  81     return duration_cast<seconds>(system_clock::now() - ProcessStartTime)
  82         .count();
  83   }
  84
  85   size_t getTotalNumberOfRuns() { return TotalNumberOfRuns; }
  86
  87   static void StaticAlarmCallback();
  88
  89   Unit SubstituteTokens(const Unit &U) const;
  90
  91  private:
  92   void AlarmCallback();
  93   void ExecuteCallback(const Unit &U);
  94   void MutateAndTestOne(Unit *U);
  95   void ReportNewCoverage(size_t NewCoverage, const Unit &U);
  96   size_t RunOne(const Unit &U);
  97   void RunOneAndUpdateCorpus(const Unit &U);
  98   size_t RunOneMaximizeTotalCoverage(const Unit &U);
  99   size_t RunOneMaximizeFullCoverageSet(const Unit &U);
 100   size_t RunOneMaximizeCoveragePairs(const Unit &U);
 101   void WriteToOutputCorpus(const Unit &U);
 102   void WriteToCrash(const Unit &U, const char *Prefix);
 103   void PrintStats(const char *Where, size_t Cov, const char *End = "\n");
 104   void PrintUnitInASCIIOrTokens(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
 105
 106   // Trace-based fuzzing: we run a unit with some kind of tracing
 107   // enabled and record potentially useful mutations. Then
 108   // We apply these mutations one by one to the unit and run it again.
 109
 110   // Start tracing; forget all previously proposed mutations.
 111   void StartTraceRecording();
 112   // Stop tracing and return the number of proposed mutations.
 113   size_t StopTraceRecording();
 114   // Apply Idx-th trace-based mutation to U.
 115   void ApplyTraceBasedMutation(size_t Idx, Unit *U);
 116
 117   void SetDeathCallback();
 118   static void StaticDeathCallback();
 119   void DeathCallback();
 120   Unit CurrentUnit;
 121
 122   size_t TotalNumberOfRuns = 0;
 123
 124   std::vector<Unit> Corpus;
 125   std::set<Unit> UnitsAddedAfterInitialLoad;
 126   std::unordered_set<uintptr_t> FullCoverageSets;
 127   std::unordered_set<uint64_t>  CoveragePairs;
 128
 129   // For UseCounters
 130   std::vector<uint8_t> CounterBitmap;
 131   size_t TotalBits() {  // Slow. Call it only for printing stats.
 132     size_t Res = 0;
 133     for (auto x : CounterBitmap) Res += __builtin_popcount(x);
 134     return Res;
 135   }
 136
 137   UserCallback Callback;
 138   FuzzingOptions Options;
 139   system_clock::time_point ProcessStartTime = system_clock::now();
 140   system_clock::time_point UnitStartTime;
 141   long TimeOfLongestUnitInSeconds = 0;
 142   long EpochOfLastReadOfOutputCorpus = 0;
 143 };
 144
 145 };  // namespace fuzzer