lib/libkvm/kvm_i386.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1989, 1992, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software developed by the Computer Systems
   6  * Engineering group at Lawrence Berkeley Laboratory under DARPA contract
   7  * BG 91-66 and contributed to Berkeley.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  18  *    must display the following acknowledgement:
  19  *      This product includes software developed by the University of
  20  *      California, Berkeley and its contributors.
  21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  23  *    without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  */
  37
  38 #include <sys/cdefs.h>
  39 __FBSDID("$FreeBSD$");
  40
  41 #if defined(LIBC_SCCS) && !defined(lint)
  42 #if 0
  43 static char sccsid[] = "@(#)kvm_hp300.c 8.1 (Berkeley) 6/4/93";
  44 #endif
  45 #endif /* LIBC_SCCS and not lint */
  46
  47 /*
  48  * i386 machine dependent routines for kvm.  Hopefully, the forthcoming
  49  * vm code will one day obsolete this module.
  50  */
  51
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/user.h>
  54 #include <sys/proc.h>
  55 #include <sys/stat.h>
  56 #include <sys/mman.h>
  57 #include <stdlib.h>
  58 #include <unistd.h>
  59 #include <nlist.h>
  60 #include <kvm.h>
  61
  62 #include <vm/vm.h>
  63 #include <vm/vm_param.h>
  64
  65 #include <machine/elf.h>
  66
  67 #include <limits.h>
  68
  69 #include "kvm_private.h"
  70
  71 #ifndef btop
  72 #define btop(x)         (i386_btop(x))
  73 #define ptob(x)         (i386_ptob(x))
  74 #endif
  75
  76 #define PG_FRAME_PAE    (~((uint64_t)PAGE_MASK))
  77 #define PDRSHIFT_PAE    21
  78 #define NPTEPG_PAE      (PAGE_SIZE/sizeof(uint64_t))
  79 #define NBPDR_PAE       (1<<PDRSHIFT_PAE)
  80
  81 struct vmstate {
  82         void            *mmapbase;
  83         size_t          mmapsize;
  84         void            *PTD;
  85         int             pae;
  86 };
  87
  88 /*
  89  * Map the ELF headers into the process' address space. We do this in two
  90  * steps: first the ELF header itself and using that information the whole
  91  * set of headers. (Taken from kvm_ia64.c)
  92  */
  93 static int
  94 _kvm_maphdrs(kvm_t *kd, size_t sz)
  95 {
  96         struct vmstate *vm = kd->vmst;
  97
  98         /* munmap() previous mmap(). */
  99         if (vm->mmapbase != NULL) {
 100                 munmap(vm->mmapbase, vm->mmapsize);
 101                 vm->mmapbase = NULL;
 102         }
 103
 104         vm->mmapsize = sz;
 105         vm->mmapbase = mmap(NULL, sz, PROT_READ, MAP_PRIVATE, kd->pmfd, 0);
 106         if (vm->mmapbase == MAP_FAILED) {
 107                 _kvm_err(kd, kd->program, "cannot mmap corefile");
 108                 return (-1);
 109         }
 110         return (0);
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Translate a physical memory address to a file-offset in the crash-dump.
 115  * (Taken from kvm_ia64.c)
 116  */
 117 static size_t
 118 _kvm_pa2off(kvm_t *kd, uint64_t pa, off_t *ofs)
 119 {
 120         Elf_Ehdr *e = kd->vmst->mmapbase;
 121         Elf_Phdr *p = (Elf_Phdr*)((char*)e + e->e_phoff);
 122         int n = e->e_phnum;
 123
 124         while (n && (pa < p->p_paddr || pa >= p->p_paddr + p->p_memsz))
 125                 p++, n--;
 126         if (n == 0)
 127                 return (0);
 128         *ofs = (pa - p->p_paddr) + p->p_offset;
 129         return (PAGE_SIZE - ((size_t)pa & PAGE_MASK));
 130 }
 131
 132 void
 133 _kvm_freevtop(kvm_t *kd)
 134 {
 135         struct vmstate *vm = kd->vmst;
 136
 137         if (vm->mmapbase != NULL)
 138                 munmap(vm->mmapbase, vm->mmapsize);
 139         if (vm->PTD)
 140                 free(vm->PTD);
 141         free(vm);
 142         kd->vmst = NULL;
 143 }
 144
 145 int
 146 _kvm_initvtop(kvm_t *kd)
 147 {
 148         struct nlist nlist[2];
 149         u_long pa;
 150         u_long kernbase;
 151         char            *PTD;
 152         Elf_Ehdr        *ehdr;
 153         size_t          hdrsz;
 154         int             i;
 155
 156         kd->vmst = (struct vmstate *)_kvm_malloc(kd, sizeof(*kd->vmst));
 157         if (kd->vmst == 0) {
 158                 _kvm_err(kd, kd->program, "cannot allocate vm");
 159                 return (-1);
 160         }
 161         kd->vmst->PTD = 0;
 162
 163         if (_kvm_maphdrs(kd, sizeof(Elf_Ehdr)) == -1)
 164                 return (-1);
 165
 166         ehdr = kd->vmst->mmapbase;
 167         hdrsz = ehdr->e_phoff + ehdr->e_phentsize * ehdr->e_phnum;
 168         if (_kvm_maphdrs(kd, hdrsz) == -1)
 169                 return (-1);
 170
 171         nlist[0].n_name = "kernbase";
 172         nlist[1].n_name = 0;
 173
 174         if (kvm_nlist(kd, nlist) != 0)
 175                 kernbase = KERNBASE;    /* for old kernels */
 176         else
 177                 kernbase = nlist[0].n_value;
 178
 179         nlist[0].n_name = "IdlePDPT";
 180         nlist[1].n_name = 0;
 181
 182         if (kvm_nlist(kd, nlist) == 0) {
 183                 uint64_t pa64;
 184
 185                 if (kvm_read(kd, (nlist[0].n_value - kernbase), &pa,
 186                     sizeof(pa)) != sizeof(pa)) {
 187                         _kvm_err(kd, kd->program, "cannot read IdlePDPT");
 188                         return (-1);
 189                 }
 190                 PTD = _kvm_malloc(kd, 4 * PAGE_SIZE);
 191                 for (i = 0; i < 4; i++) {
 192                         if (kvm_read(kd, pa + (i * sizeof(pa64)), &pa64,
 193                             sizeof(pa64)) != sizeof(pa64)) {
 194                                 _kvm_err(kd, kd->program, "Cannot read PDPT");
 195                                 free(PTD);
 196                                 return (-1);
 197                         }
 198                         if (kvm_read(kd, pa64 & PG_FRAME_PAE,
 199                             PTD + (i * PAGE_SIZE), PAGE_SIZE) != (PAGE_SIZE)) {
 200                                 _kvm_err(kd, kd->program, "cannot read PDPT");
 201                                 free(PTD);
 202                                 return (-1);
 203                         }
 204                 }
 205                 kd->vmst->PTD = PTD;
 206                 kd->vmst->pae = 1;
 207         } else {
 208                 nlist[0].n_name = "IdlePTD";
 209                 nlist[1].n_name = 0;
 210
 211                 if (kvm_nlist(kd, nlist) != 0) {
 212                         _kvm_err(kd, kd->program, "bad namelist");
 213                         return (-1);
 214                 }
 215                 if (kvm_read(kd, (nlist[0].n_value - kernbase), &pa,
 216                     sizeof(pa)) != sizeof(pa)) {
 217                         _kvm_err(kd, kd->program, "cannot read IdlePTD");
 218                         return (-1);
 219                 }
 220                 PTD = _kvm_malloc(kd, PAGE_SIZE);
 221                 if (kvm_read(kd, pa, PTD, PAGE_SIZE) != PAGE_SIZE) {
 222                         _kvm_err(kd, kd->program, "cannot read PTD");
 223                         return (-1);
 224                 }
 225                 kd->vmst->PTD = PTD;
 226                 return (0);
 227                 kd->vmst->pae = 0;
 228         }
 229         return (0);
 230 }
 231
 232 static int
 233 _kvm_vatop(kvm_t *kd, u_long va, off_t *pa)
 234 {
 235         struct vmstate *vm;
 236         u_long offset;
 237         u_long pte_pa;
 238         u_long pde_pa;
 239         pd_entry_t pde;
 240         pt_entry_t pte;
 241         u_long pdeindex;
 242         u_long pteindex;
 243         size_t s;
 244         u_long a;
 245         off_t ofs;
 246         uint32_t *PTD;
 247
 248         vm = kd->vmst;
 249         PTD = (uint32_t *)vm->PTD;
 250         offset = va & (PAGE_SIZE - 1);
 251
 252         /*
 253          * If we are initializing (kernel page table descriptor pointer
 254          * not yet set) then return pa == va to avoid infinite recursion.
 255          */
 256         if (PTD == 0) {
 257                 s = _kvm_pa2off(kd, va, pa);
 258                 if (s == 0) {
 259                         _kvm_err(kd, kd->program,
 260                             "_kvm_vatop: bootstrap data not in dump");
 261                         goto invalid;
 262                 } else
 263                         return (PAGE_SIZE - offset);
 264         }
 265
 266         pdeindex = va >> PDRSHIFT;
 267         pde = PTD[pdeindex];
 268         if (((u_long)pde & PG_V) == 0) {
 269                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_vatop: pde not valid");
 270                 goto invalid;
 271         }
 272
 273         if ((u_long)pde & PG_PS) {
 274               /*
 275                * No second-level page table; ptd describes one 4MB page.
 276                * (We assume that the kernel wouldn't set PG_PS without enabling
 277                * it cr0).
 278                */
 279 #define PAGE4M_MASK     (NBPDR - 1)
 280 #define PG_FRAME4M      (~PAGE4M_MASK)
 281                 pde_pa = ((u_long)pde & PG_FRAME4M) + (va & PAGE4M_MASK);
 282                 s = _kvm_pa2off(kd, pde_pa, &ofs);
 283                 if (s < sizeof pde) {
 284                         _kvm_syserr(kd, kd->program,
 285                             "_kvm_vatop: pde_pa not found");
 286                         goto invalid;
 287                 }
 288                 *pa = ofs;
 289                 return (NBPDR - (va & PAGE4M_MASK));
 290         }
 291
 292         pteindex = (va >> PAGE_SHIFT) & (NPTEPG-1);
 293         pte_pa = ((u_long)pde & PG_FRAME) + (pteindex * sizeof(pde));
 294
 295         s = _kvm_pa2off(kd, pte_pa, &ofs);
 296         if (s < sizeof pte) {
 297                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_vatop: pdpe_pa not found");
 298                 goto invalid;
 299         }
 300
 301         /* XXX This has to be a physical address read, kvm_read is virtual */
 302         if (lseek(kd->pmfd, ofs, 0) == -1) {
 303                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "_kvm_vatop: lseek");
 304                 goto invalid;
 305         }
 306         if (read(kd->pmfd, &pte, sizeof pte) != sizeof pte) {
 307                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "_kvm_vatop: read");
 308                 goto invalid;
 309         }
 310         if (((u_long)pte & PG_V) == 0) {
 311                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_kvatop: pte not valid");
 312                 goto invalid;
 313         }
 314
 315         a = ((u_long)pte & PG_FRAME) + offset;
 316         s =_kvm_pa2off(kd, a, pa);
 317         if (s == 0) {
 318                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_vatop: address not in dump");
 319                 goto invalid;
 320         } else
 321                 return (PAGE_SIZE - offset);
 322
 323 invalid:
 324         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (0x%lx)", va);
 325         return (0);
 326 }
 327
 328 static int
 329 _kvm_vatop_pae(kvm_t *kd, u_long va, off_t *pa)
 330 {
 331         struct vmstate *vm;
 332         uint64_t offset;
 333         uint64_t pte_pa;
 334         uint64_t pde_pa;
 335         uint64_t pde;
 336         uint64_t pte;
 337         u_long pdeindex;
 338         u_long pteindex;
 339         size_t s;
 340         uint64_t a;
 341         off_t ofs;
 342         uint64_t *PTD;
 343
 344         vm = kd->vmst;
 345         PTD = (uint64_t *)vm->PTD;
 346         offset = va & (PAGE_SIZE - 1);
 347
 348         /*
 349          * If we are initializing (kernel page table descriptor pointer
 350          * not yet set) then return pa == va to avoid infinite recursion.
 351          */
 352         if (PTD == 0) {
 353                 s = _kvm_pa2off(kd, va, pa);
 354                 if (s == 0) {
 355                         _kvm_err(kd, kd->program,
 356                             "_kvm_vatop_pae: bootstrap data not in dump");
 357                         goto invalid;
 358                 } else
 359                         return (PAGE_SIZE - offset);
 360         }
 361
 362         pdeindex = va >> PDRSHIFT_PAE;
 363         pde = PTD[pdeindex];
 364         if (((u_long)pde & PG_V) == 0) {
 365                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_kvatop_pae: pde not valid");
 366                 goto invalid;
 367         }
 368
 369         if ((u_long)pde & PG_PS) {
 370               /*
 371                * No second-level page table; ptd describes one 2MB page.
 372                * (We assume that the kernel wouldn't set PG_PS without enabling
 373                * it cr0).
 374                */
 375 #define PAGE2M_MASK     (NBPDR_PAE - 1)
 376 #define PG_FRAME2M      (~PAGE2M_MASK)
 377                 pde_pa = ((u_long)pde & PG_FRAME2M) + (va & PAGE2M_MASK);
 378                 s = _kvm_pa2off(kd, pde_pa, &ofs);
 379                 if (s < sizeof pde) {
 380                         _kvm_syserr(kd, kd->program,
 381                             "_kvm_vatop_pae: pde_pa not found");
 382                         goto invalid;
 383                 }
 384                 *pa = ofs;
 385                 return (NBPDR_PAE - (va & PAGE2M_MASK));
 386         }
 387
 388         pteindex = (va >> PAGE_SHIFT) & (NPTEPG_PAE-1);
 389         pte_pa = ((uint64_t)pde & PG_FRAME_PAE) + (pteindex * sizeof(pde));
 390
 391         s = _kvm_pa2off(kd, pte_pa, &ofs);
 392         if (s < sizeof pte) {
 393                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_vatop_pae: pdpe_pa not found");
 394                 goto invalid;
 395         }
 396
 397         /* XXX This has to be a physical address read, kvm_read is virtual */
 398         if (lseek(kd->pmfd, ofs, 0) == -1) {
 399                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "_kvm_vatop_pae: lseek");
 400                 goto invalid;
 401         }
 402         if (read(kd->pmfd, &pte, sizeof pte) != sizeof pte) {
 403                 _kvm_syserr(kd, kd->program, "_kvm_vatop_pae: read");
 404                 goto invalid;
 405         }
 406         if (((uint64_t)pte & PG_V) == 0) {
 407                 _kvm_err(kd, kd->program, "_kvm_vatop_pae: pte not valid");
 408                 goto invalid;
 409         }
 410
 411         a = ((uint64_t)pte & PG_FRAME_PAE) + offset;
 412         s =_kvm_pa2off(kd, a, pa);
 413         if (s == 0) {
 414                 _kvm_err(kd, kd->program,
 415                     "_kvm_vatop_pae: address not in dump");
 416                 goto invalid;
 417         } else
 418                 return (PAGE_SIZE - offset);
 419
 420 invalid:
 421         _kvm_err(kd, 0, "invalid address (0x%lx)", va);
 422         return (0);
 423 }
 424
 425 int
 426 _kvm_kvatop(kvm_t *kd, u_long va, off_t *pa)
 427 {
 428
 429         if (ISALIVE(kd)) {
 430                 _kvm_err(kd, 0, "vatop called in live kernel!");
 431                 return (0);
 432         }
 433         if (kd->vmst->pae)
 434                 return (_kvm_vatop_pae(kd, va, pa));
 435         else
 436                 return (_kvm_vatop(kd, va, pa));
 437 }