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 // Private copy of SHA1 implementation.
  48 static const int kSHA1NumBytes = 20;
  49 // Computes SHA1 hash of 'Len' bytes in 'Data', writes kSHA1NumBytes to 'Out'.
  50 void ComputeSHA1(const uint8_t *Data, size_t Len, uint8_t *Out);
  51
  52 int NumberOfCpuCores();
  53
  54 class Fuzzer {
  55  public:
  56   struct FuzzingOptions {
  57     int Verbosity = 1;
  58     int MaxLen = 0;
  59     bool DoCrossOver = true;
  60     int  MutateDepth = 5;
  61     bool ExitOnFirst = false;
  62     bool UseCounters = false;
  63     bool UseTraces = false;
  64     bool UseFullCoverageSet  = false;
  65     bool UseCoveragePairs = false;
  66     bool Reload = true;
  67     int PreferSmallDuringInitialShuffle = -1;
  68     size_t MaxNumberOfRuns = ULONG_MAX;
  69     std::string OutputCorpus;
  70     std::vector<std::string> Tokens;
  71   };
  72   Fuzzer(UserCallback Callback, FuzzingOptions Options);
  73   void AddToCorpus(const Unit &U) { Corpus.push_back(U); }
  74   void Loop(size_t NumIterations);
  75   void ShuffleAndMinimize();
  76   void InitializeTraceState();
  77   size_t CorpusSize() const { return Corpus.size(); }
  78   void ReadDir(const std::string &Path, long *Epoch) {
  79     ReadDirToVectorOfUnits(Path.c_str(), &Corpus, Epoch);
  80   }
  81   void RereadOutputCorpus();
  82   // Save the current corpus to OutputCorpus.
  83   void SaveCorpus();
  84
  85   size_t secondsSinceProcessStartUp() {
  86     return duration_cast<seconds>(system_clock::now() - ProcessStartTime)
  87         .count();
  88   }
  89
  90   size_t getTotalNumberOfRuns() { return TotalNumberOfRuns; }
  91
  92   static void StaticAlarmCallback();
  93
  94   Unit SubstituteTokens(const Unit &U) const;
  95
  96  private:
  97   void AlarmCallback();
  98   void ExecuteCallback(const Unit &U);
  99   void MutateAndTestOne(Unit *U);
 100   void ReportNewCoverage(size_t NewCoverage, const Unit &U);
 101   size_t RunOne(const Unit &U);
 102   void RunOneAndUpdateCorpus(const Unit &U);
 103   size_t RunOneMaximizeTotalCoverage(const Unit &U);
 104   size_t RunOneMaximizeFullCoverageSet(const Unit &U);
 105   size_t RunOneMaximizeCoveragePairs(const Unit &U);
 106   void WriteToOutputCorpus(const Unit &U);
 107   void WriteToCrash(const Unit &U, const char *Prefix);
 108   void PrintStats(const char *Where, size_t Cov, const char *End = "\n");
 109   void PrintUnitInASCIIOrTokens(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
 110
 111   // Trace-based fuzzing: we run a unit with some kind of tracing
 112   // enabled and record potentially useful mutations. Then
 113   // We apply these mutations one by one to the unit and run it again.
 114
 115   // Start tracing; forget all previously proposed mutations.
 116   void StartTraceRecording();
 117   // Stop tracing and return the number of proposed mutations.
 118   size_t StopTraceRecording();
 119   // Apply Idx-th trace-based mutation to U.
 120   void ApplyTraceBasedMutation(size_t Idx, Unit *U);
 121
 122   void SetDeathCallback();
 123   static void StaticDeathCallback();
 124   void DeathCallback();
 125   Unit CurrentUnit;
 126
 127   size_t TotalNumberOfRuns = 0;
 128
 129   std::vector<Unit> Corpus;
 130   std::set<Unit> UnitsAddedAfterInitialLoad;
 131   std::unordered_set<uintptr_t> FullCoverageSets;
 132   std::unordered_set<uint64_t>  CoveragePairs;
 133
 134   // For UseCounters
 135   std::vector<uint8_t> CounterBitmap;
 136   size_t TotalBits() {  // Slow. Call it only for printing stats.
 137     size_t Res = 0;
 138     for (auto x : CounterBitmap) Res += __builtin_popcount(x);
 139     return Res;
 140   }
 141
 142   UserCallback Callback;
 143   FuzzingOptions Options;
 144   system_clock::time_point ProcessStartTime = system_clock::now();
 145   system_clock::time_point UnitStartTime;
 146   long TimeOfLongestUnitInSeconds = 0;
 147   long EpochOfLastReadOfOutputCorpus = 0;
 148 };
 149
 150 };  // namespace fuzzer