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
  12 #ifndef LLVM_FUZZER_INTERNAL_H
  13 #define LLVM_FUZZER_INTERNAL_H
  14
  15 #include <cassert>
  16 #include <climits>
  17 #include <chrono>
  18 #include <cstddef>
  19 #include <cstdlib>
  20 #include <string>
  21 #include <vector>
  22 #include <unordered_set>
  23
  24 #include "FuzzerInterface.h"
  25
  26 namespace fuzzer {
  27 using namespace std::chrono;
  28
  29 std::string FileToString(const std::string &Path);
  30 Unit FileToVector(const std::string &Path);
  31 void ReadDirToVectorOfUnits(const char *Path, std::vector<Unit> *V,
  32                             long *Epoch);
  33 void WriteToFile(const Unit &U, const std::string &Path);
  34 void CopyFileToErr(const std::string &Path);
  35 // Returns "Dir/FileName" or equivalent for the current OS.
  36 std::string DirPlusFile(const std::string &DirPath,
  37                         const std::string &FileName);
  38
  39 void Printf(const char *Fmt, ...);
  40 void Print(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
  41 void PrintASCII(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
  42 std::string Hash(const Unit &U);
  43 void SetTimer(int Seconds);
  44 std::string Base64(const Unit &U);
  45 int ExecuteCommand(const std::string &Command);
  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 // Changes U to contain only ASCII (isprint+isspace) characters.
  53 // Returns true iff U has been changed.
  54 bool ToASCII(Unit &U);
  55 bool IsASCII(const Unit &U);
  56
  57 int NumberOfCpuCores();
  58 int GetPid();
  59
  60 // Dictionary.
  61
  62 // Parses one dictionary entry.
  63 // If successfull, write the enty to Unit and returns true,
  64 // otherwise returns false.
  65 bool ParseOneDictionaryEntry(const std::string &Str, Unit *U);
  66 // Parses the dictionary file, fills Units, returns true iff all lines
  67 // were parsed succesfully.
  68 bool ParseDictionaryFile(const std::string &Text, std::vector<Unit> *Units);
  69
  70 class Fuzzer {
  71  public:
  72   struct FuzzingOptions {
  73     int Verbosity = 1;
  74     int MaxLen = 0;
  75     int UnitTimeoutSec = 300;
  76     int MaxTotalTimeSec = 0;
  77     bool DoCrossOver = true;
  78     int  MutateDepth = 5;
  79     bool ExitOnFirst = false;
  80     bool UseCounters = false;
  81     bool UseIndirCalls = true;
  82     bool UseTraces = false;
  83     bool UseFullCoverageSet  = false;
  84     bool Reload = true;
  85     bool ShuffleAtStartUp = true;
  86     int PreferSmallDuringInitialShuffle = -1;
  87     size_t MaxNumberOfRuns = ULONG_MAX;
  88     int SyncTimeout = 600;
  89     int ReportSlowUnits = 10;
  90     bool OnlyASCII = false;
  91     int TBMDepth = 10;
  92     int TBMWidth = 10;
  93     std::string OutputCorpus;
  94     std::string SyncCommand;
  95     std::string ArtifactPrefix = "./";
  96     std::string ExactArtifactPath;
  97     bool SaveArtifacts = true;
  98     bool PrintNEW = true;  // Print a status line when new units are found;
  99     bool OutputCSV = false;
 100   };
 101   Fuzzer(UserSuppliedFuzzer &USF, FuzzingOptions Options);
 102   void AddToCorpus(const Unit &U) { Corpus.push_back(U); }
 103   size_t ChooseUnitIdxToMutate();
 104   const Unit &ChooseUnitToMutate() { return Corpus[ChooseUnitIdxToMutate()]; };
 105   void Loop();
 106   void Drill();
 107   void ShuffleAndMinimize();
 108   void InitializeTraceState();
 109   size_t CorpusSize() const { return Corpus.size(); }
 110   void ReadDir(const std::string &Path, long *Epoch) {
 111     Printf("Loading corpus: %s\n", Path.c_str());
 112     ReadDirToVectorOfUnits(Path.c_str(), &Corpus, Epoch);
 113   }
 114   void RereadOutputCorpus();
 115   // Save the current corpus to OutputCorpus.
 116   void SaveCorpus();
 117
 118   size_t secondsSinceProcessStartUp() {
 119     return duration_cast<seconds>(system_clock::now() - ProcessStartTime)
 120         .count();
 121   }
 122
 123   size_t getTotalNumberOfRuns() { return TotalNumberOfRuns; }
 124
 125   static void StaticAlarmCallback();
 126
 127   void ExecuteCallback(const Unit &U);
 128
 129   // Merge Corpora[1:] into Corpora[0].
 130   void Merge(const std::vector<std::string> &Corpora);
 131
 132  private:
 133   void AlarmCallback();
 134   void MutateAndTestOne();
 135   void ReportNewCoverage(const Unit &U);
 136   bool RunOne(const Unit &U);
 137   void RunOneAndUpdateCorpus(Unit &U);
 138   void WriteToOutputCorpus(const Unit &U);
 139   void WriteUnitToFileWithPrefix(const Unit &U, const char *Prefix);
 140   void PrintStats(const char *Where, const char *End = "\n");
 141   void PrintStatusForNewUnit(const Unit &U);
 142   void PrintUnitInASCII(const Unit &U, const char *PrintAfter = "");
 143
 144   void SyncCorpus();
 145
 146   size_t RecordBlockCoverage();
 147   size_t RecordCallerCalleeCoverage();
 148   void PrepareCoverageBeforeRun();
 149   bool CheckCoverageAfterRun();
 150
 151
 152   // Trace-based fuzzing: we run a unit with some kind of tracing
 153   // enabled and record potentially useful mutations. Then
 154   // We apply these mutations one by one to the unit and run it again.
 155
 156   // Start tracing; forget all previously proposed mutations.
 157   void StartTraceRecording();
 158   // Stop tracing and return the number of proposed mutations.
 159   size_t StopTraceRecording();
 160   // Apply Idx-th trace-based mutation to U.
 161   void ApplyTraceBasedMutation(size_t Idx, Unit *U);
 162
 163   void SetDeathCallback();
 164   static void StaticDeathCallback();
 165   void DeathCallback();
 166   Unit CurrentUnit;
 167
 168   size_t TotalNumberOfRuns = 0;
 169   size_t TotalNumberOfExecutedTraceBasedMutations = 0;
 170
 171   std::vector<Unit> Corpus;
 172   std::unordered_set<std::string> UnitHashesAddedToCorpus;
 173
 174   // For UseCounters
 175   std::vector<uint8_t> CounterBitmap;
 176   size_t TotalBits() {  // Slow. Call it only for printing stats.
 177     size_t Res = 0;
 178     for (auto x : CounterBitmap) Res += __builtin_popcount(x);
 179     return Res;
 180   }
 181
 182   UserSuppliedFuzzer &USF;
 183   FuzzingOptions Options;
 184   system_clock::time_point ProcessStartTime = system_clock::now();
 185   system_clock::time_point LastExternalSync = system_clock::now();
 186   system_clock::time_point UnitStartTime;
 187   long TimeOfLongestUnitInSeconds = 0;
 188   long EpochOfLastReadOfOutputCorpus = 0;
 189   size_t LastRecordedBlockCoverage = 0;
 190   size_t LastRecordedCallerCalleeCoverage = 0;
 191 };
 192
 193 class SimpleUserSuppliedFuzzer: public UserSuppliedFuzzer {
 194  public:
 195   SimpleUserSuppliedFuzzer(FuzzerRandomBase *Rand, UserCallback Callback)
 196       : UserSuppliedFuzzer(Rand), Callback(Callback) {}
 197
 198   virtual int TargetFunction(const uint8_t *Data, size_t Size) override {
 199     return Callback(Data, Size);
 200   }
 201
 202  private:
 203   UserCallback Callback = nullptr;
 204 };
 205
 206 };  // namespace fuzzer
 207
 208 #endif // LLVM_FUZZER_INTERNAL_H