sys/powerpc/aim/trap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
   3  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  15  *    must display the following acknowledgement:
  16  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  17  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  18  *    derived from this software without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  21  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  22  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  23  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  25  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  26  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  27  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  28  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  29  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  * $NetBSD: trap.c,v 1.58 2002/03/04 04:07:35 dbj Exp $
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include "opt_ktrace.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/kdb.h>
  41 #include <sys/proc.h>
  42 #include <sys/ktr.h>
  43 #include <sys/lock.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/pioctl.h>
  46 #include <sys/ptrace.h>
  47 #include <sys/reboot.h>
  48 #include <sys/syscall.h>
  49 #include <sys/sysent.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/uio.h>
  52 #include <sys/signalvar.h>
  53 #ifdef KTRACE
  54 #include <sys/ktrace.h>
  55 #endif
  56 #include <sys/vmmeter.h>
  57
  58 #include <security/audit/audit.h>
  59
  60 #include <vm/vm.h>
  61 #include <vm/pmap.h>
  62 #include <vm/vm_extern.h>
  63 #include <vm/vm_param.h>
  64 #include <vm/vm_kern.h>
  65 #include <vm/vm_map.h>
  66 #include <vm/vm_page.h>
  67
  68 #include <machine/altivec.h>
  69 #include <machine/cpu.h>
  70 #include <machine/db_machdep.h>
  71 #include <machine/fpu.h>
  72 #include <machine/frame.h>
  73 #include <machine/pcb.h>
  74 #include <machine/pmap.h>
  75 #include <machine/psl.h>
  76 #include <machine/trap.h>
  77 #include <machine/spr.h>
  78 #include <machine/sr.h>
  79
  80 static void     trap_fatal(struct trapframe *frame);
  81 static void     printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal,
  82                     int user);
  83 static int      trap_pfault(struct trapframe *frame, int user);
  84 static int      fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame);
  85 static int      ppc_instr_emulate(struct trapframe *frame);
  86 static int      handle_onfault(struct trapframe *frame);
  87 static void     syscall(struct trapframe *frame);
  88
  89 static __inline void    setusr(u_int);
  90
  91 int     setfault(faultbuf);             /* defined in locore.S */
  92
  93 /* Why are these not defined in a header? */
  94 int     badaddr(void *, size_t);
  95 int     badaddr_read(void *, size_t, int *);
  96
  97 struct powerpc_exception {
  98         u_int   vector;
  99         char    *name;
 100 };
 101
 102 static struct powerpc_exception powerpc_exceptions[] = {
 103         { 0x0100, "system reset" },
 104         { 0x0200, "machine check" },
 105         { 0x0300, "data storage interrupt" },
 106         { 0x0400, "instruction storage interrupt" },
 107         { 0x0500, "external interrupt" },
 108         { 0x0600, "alignment" },
 109         { 0x0700, "program" },
 110         { 0x0800, "floating-point unavailable" },
 111         { 0x0900, "decrementer" },
 112         { 0x0c00, "system call" },
 113         { 0x0d00, "trace" },
 114         { 0x0e00, "floating-point assist" },
 115         { 0x0f00, "performance monitoring" },
 116         { 0x0f20, "altivec unavailable" },
 117         { 0x1000, "instruction tlb miss" },
 118         { 0x1100, "data load tlb miss" },
 119         { 0x1200, "data store tlb miss" },
 120         { 0x1300, "instruction breakpoint" },
 121         { 0x1400, "system management" },
 122         { 0x1600, "altivec assist" },
 123         { 0x1700, "thermal management" },
 124         { 0x2000, "run mode/trace" },
 125         { 0x3000, NULL }
 126 };
 127
 128 static const char *
 129 trapname(u_int vector)
 130 {
 131         struct  powerpc_exception *pe;
 132
 133         for (pe = powerpc_exceptions; pe->vector != 0x3000; pe++) {
 134                 if (pe->vector == vector)
 135                         return (pe->name);
 136         }
 137
 138         return ("unknown");
 139 }
 140
 141 void
 142 trap(struct trapframe *frame)
 143 {
 144         struct thread   *td;
 145         struct proc     *p;
 146         int             sig, type, user;
 147         u_int           ucode;
 148         ksiginfo_t      ksi;
 149
 150         PCPU_INC(cnt.v_trap);
 151
 152         td = PCPU_GET(curthread);
 153         p = td->td_proc;
 154
 155         type = ucode = frame->exc;
 156         sig = 0;
 157         user = frame->srr1 & PSL_PR;
 158
 159         CTR3(KTR_TRAP, "trap: %s type=%s (%s)", td->td_name,
 160             trapname(type), user ? "user" : "kernel");
 161
 162         if (user) {
 163                 td->td_pticks = 0;
 164                 td->td_frame = frame;
 165                 if (td->td_ucred != p->p_ucred)
 166                         cred_update_thread(td);
 167
 168                 /* User Mode Traps */
 169                 switch (type) {
 170                 case EXC_RUNMODETRC:
 171                 case EXC_TRC:
 172                         frame->srr1 &= ~PSL_SE;
 173                         sig = SIGTRAP;
 174                         break;
 175
 176                 case EXC_DSI:
 177                 case EXC_ISI:
 178                         sig = trap_pfault(frame, 1);
 179                         break;
 180
 181                 case EXC_SC:
 182                         syscall(frame);
 183                         break;
 184
 185                 case EXC_FPU:
 186                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_FPU) != PCB_FPU,
 187                             ("FPU already enabled for thread"));
 188                         enable_fpu(td);
 189                         break;
 190
 191                 case EXC_VEC:
 192                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_VEC) != PCB_VEC,
 193                             ("Altivec already enabled for thread"));
 194                         enable_vec(td);
 195                         break;
 196
 197                 case EXC_VECAST_G4:
 198                 case EXC_VECAST_G5:
 199                         /*
 200                          * We get a VPU assist exception for IEEE mode
 201                          * vector operations on denormalized floats.
 202                          * Emulating this is a giant pain, so for now,
 203                          * just switch off IEEE mode and treat them as
 204                          * zero.
 205                          */
 206
 207                         save_vec(td);
 208                         td->td_pcb->pcb_vec.vscr |= ALTIVEC_VSCR_NJ;
 209                         enable_vec(td);
 210                         break;
 211
 212                 case EXC_ALI:
 213                         if (fix_unaligned(td, frame) != 0)
 214                                 sig = SIGBUS;
 215                         else
 216                                 frame->srr0 += 4;
 217                         break;
 218
 219                 case EXC_PGM:
 220                         /* Identify the trap reason */
 221                         if (frame->srr1 & EXC_PGM_TRAP)
 222                                 sig = SIGTRAP;
 223                         else if (ppc_instr_emulate(frame) == 0)
 224                                 frame->srr0 += 4;
 225                         else
 226                                 sig = SIGILL;
 227                         break;
 228
 229                 default:
 230                         trap_fatal(frame);
 231                 }
 232         } else {
 233                 /* Kernel Mode Traps */
 234
 235                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 236                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 237                 switch (type) {
 238                 case EXC_DSI:
 239                         if (trap_pfault(frame, 0) == 0)
 240                                 return;
 241                         break;
 242                 case EXC_MCHK:
 243                         if (handle_onfault(frame))
 244                                 return;
 245                         break;
 246                 default:
 247                         break;
 248                 }
 249                 trap_fatal(frame);
 250         }
 251
 252 #ifdef  ALTIVEC
 253         if (td != PCPU_GET(vecthread) ||
 254             td->td_pcb->pcb_veccpu != PCPU_GET(cpuid))
 255                 frame->srr1 &= ~PSL_VEC;
 256 #endif /* ALTIVEC */
 257
 258         if (sig != 0) {
 259                 if (p->p_sysent->sv_transtrap != NULL)
 260                         sig = (p->p_sysent->sv_transtrap)(sig, type);
 261                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 262                 ksi.ksi_signo = sig;
 263                 ksi.ksi_code = (int) ucode; /* XXX, not POSIX */
 264                 /* ksi.ksi_addr = ? */
 265                 ksi.ksi_trapno = type;
 266                 trapsignal(td, &ksi);
 267         }
 268
 269         userret(td, frame);
 270         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 271 }
 272
 273 static void
 274 trap_fatal(struct trapframe *frame)
 275 {
 276
 277         printtrap(frame->exc, frame, 1, (frame->srr1 & PSL_PR));
 278 #ifdef KDB
 279         if ((debugger_on_panic || kdb_active) &&
 280             kdb_trap(frame->exc, 0, frame))
 281                 return;
 282 #endif
 283         panic("%s trap", trapname(frame->exc));
 284 }
 285
 286 static void
 287 printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal, int user)
 288 {
 289
 290         printf("\n");
 291         printf("%s %s trap:\n", isfatal ? "fatal" : "handled",
 292             user ? "user" : "kernel");
 293         printf("\n");
 294         printf("   exception       = 0x%x (%s)\n", vector >> 8,
 295             trapname(vector));
 296         switch (vector) {
 297         case EXC_DSI:
 298                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->cpu.aim.dar);
 299                 break;
 300         case EXC_ISI:
 301                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->srr0);
 302                 break;
 303         }
 304         printf("   srr0            = 0x%x\n", frame->srr0);
 305         printf("   srr1            = 0x%x\n", frame->srr1);
 306         printf("   lr              = 0x%x\n", frame->lr);
 307         printf("   curthread       = %p\n", curthread);
 308         if (curthread != NULL)
 309                 printf("          pid = %d, comm = %s\n",
 310                     curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_name);
 311         printf("\n");
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Handles a fatal fault when we have onfault state to recover.  Returns
 316  * non-zero if there was onfault recovery state available.
 317  */
 318 static int
 319 handle_onfault(struct trapframe *frame)
 320 {
 321         struct          thread *td;
 322         faultbuf        *fb;
 323
 324         td = curthread;
 325         fb = td->td_pcb->pcb_onfault;
 326         if (fb != NULL) {
 327                 frame->srr0 = (*fb)[0];
 328                 frame->fixreg[1] = (*fb)[1];
 329                 frame->fixreg[2] = (*fb)[2];
 330                 frame->fixreg[3] = 1;
 331                 frame->cr = (*fb)[3];
 332                 bcopy(&(*fb)[4], &frame->fixreg[13],
 333                     19 * sizeof(register_t));
 334                 return (1);
 335         }
 336         return (0);
 337 }
 338
 339 int
 340 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td, struct syscall_args *sa)
 341 {
 342         struct proc *p;
 343         struct trapframe *frame;
 344         caddr_t params;
 345         int error, n;
 346
 347         p = td->td_proc;
 348         frame = td->td_frame;
 349
 350         sa->code = frame->fixreg[0];
 351         params = (caddr_t)(frame->fixreg + FIRSTARG);
 352         n = NARGREG;
 353
 354         if (sa->code == SYS_syscall) {
 355                 /*
 356                  * code is first argument,
 357                  * followed by actual args.
 358                  */
 359                 sa->code = *(u_int *) params;
 360                 params += sizeof(register_t);
 361                 n -= 1;
 362         } else if (sa->code == SYS___syscall) {
 363                 /*
 364                  * Like syscall, but code is a quad,
 365                  * so as to maintain quad alignment
 366                  * for the rest of the args.
 367                  */
 368                 params += sizeof(register_t);
 369                 sa->code = *(u_int *) params;
 370                 params += sizeof(register_t);
 371                 n -= 2;
 372         }
 373
 374         if (p->p_sysent->sv_mask)
 375                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 376         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 377                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 378         else
 379                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 380
 381         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 382
 383         bcopy(params, sa->args, n * sizeof(register_t));
 384         if (sa->narg > n) {
 385                 error = copyin(MOREARGS(frame->fixreg[1]), sa->args + n,
 386                     (sa->narg - n) * sizeof(register_t));
 387         } else
 388                 error = 0;
 389
 390         if (error == 0) {
 391                 td->td_retval[0] = 0;
 392                 td->td_retval[1] = frame->fixreg[FIRSTARG + 1];
 393         }
 394         return (error);
 395 }
 396
 397 void
 398 syscall(struct trapframe *frame)
 399 {
 400         struct thread *td;
 401         struct syscall_args sa;
 402         int error;
 403
 404         td = PCPU_GET(curthread);
 405         td->td_frame = frame;
 406
 407         error = syscallenter(td, &sa);
 408         syscallret(td, error, &sa);
 409 }
 410
 411 static int
 412 trap_pfault(struct trapframe *frame, int user)
 413 {
 414         vm_offset_t     eva, va;
 415         struct          thread *td;
 416         struct          proc *p;
 417         vm_map_t        map;
 418         vm_prot_t       ftype;
 419         int             rv;
 420         u_int           user_sr;
 421
 422         td = curthread;
 423         p = td->td_proc;
 424         if (frame->exc == EXC_ISI) {
 425                 eva = frame->srr0;
 426                 ftype = VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE;
 427         } else {
 428                 eva = frame->cpu.aim.dar;
 429                 if (frame->cpu.aim.dsisr & DSISR_STORE)
 430                         ftype = VM_PROT_WRITE;
 431                 else
 432                         ftype = VM_PROT_READ;
 433         }
 434
 435         if (user) {
 436                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 437         } else {
 438                 if ((eva >> ADDR_SR_SHFT) == USER_SR) {
 439                         if (p->p_vmspace == NULL)
 440                                 return (SIGSEGV);
 441
 442                         __asm ("mfsr %0, %1"
 443                             : "=r"(user_sr)
 444                             : "K"(USER_SR));
 445                         eva &= ADDR_PIDX | ADDR_POFF;
 446                         eva |= user_sr << ADDR_SR_SHFT;
 447                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 448                 } else {
 449                         map = kernel_map;
 450                 }
 451         }
 452         va = trunc_page(eva);
 453
 454         if (map != kernel_map) {
 455                 /*
 456                  * Keep swapout from messing with us during this
 457                  *      critical time.
 458                  */
 459                 PROC_LOCK(p);
 460                 ++p->p_lock;
 461                 PROC_UNLOCK(p);
 462
 463                 /* Fault in the user page: */
 464                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
 465                       (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY
 466                                               : VM_FAULT_NORMAL);
 467
 468                 PROC_LOCK(p);
 469                 --p->p_lock;
 470                 PROC_UNLOCK(p);
 471         } else {
 472                 /*
 473                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 474                  * kernel.
 475                  */
 476                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 477         }
 478
 479         if (rv == KERN_SUCCESS)
 480                 return (0);
 481
 482         if (!user && handle_onfault(frame))
 483                 return (0);
 484
 485         return (SIGSEGV);
 486 }
 487
 488 static __inline void
 489 setusr(u_int content)
 490 {
 491         __asm __volatile ("isync; mtsr %0,%1; isync"
 492                       :: "n"(USER_SR), "r"(content));
 493 }
 494
 495 int
 496 badaddr(void *addr, size_t size)
 497 {
 498         return (badaddr_read(addr, size, NULL));
 499 }
 500
 501 int
 502 badaddr_read(void *addr, size_t size, int *rptr)
 503 {
 504         struct thread   *td;
 505         faultbuf        env;
 506         int             x;
 507
 508         /* Get rid of any stale machine checks that have been waiting.  */
 509         __asm __volatile ("sync; isync");
 510
 511         td = PCPU_GET(curthread);
 512
 513         if (setfault(env)) {
 514                 td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 515                 __asm __volatile ("sync");
 516                 return 1;
 517         }
 518
 519         __asm __volatile ("sync");
 520
 521         switch (size) {
 522         case 1:
 523                 x = *(volatile int8_t *)addr;
 524                 break;
 525         case 2:
 526                 x = *(volatile int16_t *)addr;
 527                 break;
 528         case 4:
 529                 x = *(volatile int32_t *)addr;
 530                 break;
 531         default:
 532                 panic("badaddr: invalid size (%d)", size);
 533         }
 534
 535         /* Make sure we took the machine check, if we caused one. */
 536         __asm __volatile ("sync; isync");
 537
 538         td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 539         __asm __volatile ("sync");      /* To be sure. */
 540
 541         /* Use the value to avoid reorder. */
 542         if (rptr)
 543                 *rptr = x;
 544
 545         return (0);
 546 }
 547
 548 /*
 549  * For now, this only deals with the particular unaligned access case
 550  * that gcc tends to generate.  Eventually it should handle all of the
 551  * possibilities that can happen on a 32-bit PowerPC in big-endian mode.
 552  */
 553
 554 static int
 555 fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 556 {
 557         struct thread   *fputhread;
 558         int             indicator, reg;
 559         double          *fpr;
 560
 561         indicator = EXC_ALI_OPCODE_INDICATOR(frame->cpu.aim.dsisr);
 562
 563         switch (indicator) {
 564         case EXC_ALI_LFD:
 565         case EXC_ALI_STFD:
 566                 reg = EXC_ALI_RST(frame->cpu.aim.dsisr);
 567                 fpr = &td->td_pcb->pcb_fpu.fpr[reg];
 568                 fputhread = PCPU_GET(fputhread);
 569
 570                 /* Juggle the FPU to ensure that we've initialized
 571                  * the FPRs, and that their current state is in
 572                  * the PCB.
 573                  */
 574                 if (fputhread != td) {
 575                         if (fputhread)
 576                                 save_fpu(fputhread);
 577                         enable_fpu(td);
 578                 }
 579                 save_fpu(td);
 580
 581                 if (indicator == EXC_ALI_LFD) {
 582                         if (copyin((void *)frame->cpu.aim.dar, fpr,
 583                             sizeof(double)) != 0)
 584                                 return -1;
 585                         enable_fpu(td);
 586                 } else {
 587                         if (copyout(fpr, (void *)frame->cpu.aim.dar,
 588                             sizeof(double)) != 0)
 589                                 return -1;
 590                 }
 591                 return 0;
 592                 break;
 593         }
 594
 595         return -1;
 596 }
 597
 598 static int
 599 ppc_instr_emulate(struct trapframe *frame)
 600 {
 601         uint32_t instr;
 602         int reg;
 603
 604         instr = fuword32((void *)frame->srr0);
 605
 606         if ((instr & 0xfc1fffff) == 0x7c1f42a6) {       /* mfpvr */
 607                 reg = (instr & ~0xfc1fffff) >> 21;
 608                 frame->fixreg[reg] = mfpvr();
 609                 return (0);
 610         }
 611
 612         return (-1);
 613 }
 614