sys/amd64/amd64/exception.S

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1989, 1990 William F. Jolitz.
   3  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2007 The FreeBSD Foundation
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Portions of this software were developed by A. Joseph Koshy under
   8  * sponsorship from the FreeBSD Foundation and Google, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #include "opt_atpic.h"
  38 #include "opt_compat.h"
  39 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  40 #include "opt_kdtrace.h"
  41
  42 #include <machine/asmacros.h>
  43 #include <machine/psl.h>
  44 #include <machine/trap.h>
  45 #include <machine/specialreg.h>
  46
  47 #include "assym.s"
  48
  49 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  50         .bss
  51         .globl  dtrace_invop_jump_addr
  52         .align  8
  53         .type   dtrace_invop_jump_addr,@object
  54         .size   dtrace_invop_jump_addr,8
  55 dtrace_invop_jump_addr:
  56         .zero   8
  57         .globl  dtrace_invop_calltrap_addr
  58         .align  8
  59         .type   dtrace_invop_calltrap_addr,@object
  60         .size   dtrace_invop_calltrap_addr,8
  61 dtrace_invop_calltrap_addr:
  62         .zero   8
  63 #endif
  64         .text
  65 #ifdef HWPMC_HOOKS
  66         ENTRY(start_exceptions)
  67 #endif
  68
  69 /*****************************************************************************/
  70 /* Trap handling                                                             */
  71 /*****************************************************************************/
  72 /*
  73  * Trap and fault vector routines.
  74  *
  75  * All traps are 'interrupt gates', SDT_SYSIGT.  An interrupt gate pushes
  76  * state on the stack but also disables interrupts.  This is important for
  77  * us for the use of the swapgs instruction.  We cannot be interrupted
  78  * until the GS.base value is correct.  For most traps, we automatically
  79  * then enable interrupts if the interrupted context had them enabled.
  80  * This is equivalent to the i386 port's use of SDT_SYS386TGT.
  81  *
  82  * The cpu will push a certain amount of state onto the kernel stack for
  83  * the current process.  See amd64/include/frame.h.
  84  * This includes the current RFLAGS (status register, which includes
  85  * the interrupt disable state prior to the trap), the code segment register,
  86  * and the return instruction pointer are pushed by the cpu.  The cpu
  87  * will also push an 'error' code for certain traps.  We push a dummy
  88  * error code for those traps where the cpu doesn't in order to maintain
  89  * a consistent frame.  We also push a contrived 'trap number'.
  90  *
  91  * The CPU does not push the general registers, so we must do that, and we
  92  * must restore them prior to calling 'iret'.  The CPU adjusts %cs and %ss
  93  * but does not mess with %ds, %es, %gs or %fs.  We swap the %gs base for
  94  * for the kernel mode operation shortly, without changes to the selector
  95  * loaded.  Since superuser long mode works with any selectors loaded into
  96  * segment registers other then %cs, which makes them mostly unused in long
  97  * mode, and kernel does not reference %fs, leave them alone.  The segment
  98  * registers are reloaded on return to the usermode.
  99  */
 100
 101 MCOUNT_LABEL(user)
 102 MCOUNT_LABEL(btrap)
 103
 104 /* Traps that we leave interrupts disabled for.. */
 105 #define TRAP_NOEN(a)    \
 106         subq $TF_RIP,%rsp; \
 107         movl $(a),TF_TRAPNO(%rsp) ; \
 108         movq $0,TF_ADDR(%rsp) ; \
 109         movq $0,TF_ERR(%rsp) ; \
 110         jmp alltraps_noen
 111 IDTVEC(dbg)
 112         TRAP_NOEN(T_TRCTRAP)
 113 IDTVEC(bpt)
 114         TRAP_NOEN(T_BPTFLT)
 115 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 116 IDTVEC(dtrace_ret)
 117         TRAP_NOEN(T_DTRACE_RET)
 118 #endif
 119
 120 /* Regular traps; The cpu does not supply tf_err for these. */
 121 #define TRAP(a)  \
 122         subq $TF_RIP,%rsp; \
 123         movl $(a),TF_TRAPNO(%rsp) ; \
 124         movq $0,TF_ADDR(%rsp) ; \
 125         movq $0,TF_ERR(%rsp) ; \
 126         jmp alltraps
 127 IDTVEC(div)
 128         TRAP(T_DIVIDE)
 129 IDTVEC(ofl)
 130         TRAP(T_OFLOW)
 131 IDTVEC(bnd)
 132         TRAP(T_BOUND)
 133 IDTVEC(ill)
 134         TRAP(T_PRIVINFLT)
 135 IDTVEC(dna)
 136         TRAP(T_DNA)
 137 IDTVEC(fpusegm)
 138         TRAP(T_FPOPFLT)
 139 IDTVEC(mchk)
 140         TRAP(T_MCHK)
 141 IDTVEC(rsvd)
 142         TRAP(T_RESERVED)
 143 IDTVEC(fpu)
 144         TRAP(T_ARITHTRAP)
 145 IDTVEC(xmm)
 146         TRAP(T_XMMFLT)
 147
 148 /* This group of traps have tf_err already pushed by the cpu */
 149 #define TRAP_ERR(a)     \
 150         subq $TF_ERR,%rsp; \
 151         movl $(a),TF_TRAPNO(%rsp) ; \
 152         movq $0,TF_ADDR(%rsp) ; \
 153         jmp alltraps
 154 IDTVEC(tss)
 155         TRAP_ERR(T_TSSFLT)
 156 IDTVEC(missing)
 157         subq    $TF_ERR,%rsp
 158         movl    $T_SEGNPFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 159         jmp     prot_addrf
 160 IDTVEC(stk)
 161         subq    $TF_ERR,%rsp
 162         movl    $T_STKFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 163         jmp     prot_addrf
 164 IDTVEC(align)
 165         TRAP_ERR(T_ALIGNFLT)
 166
 167         /*
 168          * alltraps entry point.  Use swapgs if this is the first time in the
 169          * kernel from userland.  Reenable interrupts if they were enabled
 170          * before the trap.  This approximates SDT_SYS386TGT on the i386 port.
 171          */
 172         SUPERALIGN_TEXT
 173         .globl  alltraps
 174         .type   alltraps,@function
 175 alltraps:
 176         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)
 177         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 178         jz      alltraps_testi          /* already running with kernel GS.base */
 179         swapgs
 180         movq    PCPU(CURPCB),%rdi
 181         andl    $~PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%rdi)
 182         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 183         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 184         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 185         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 186 alltraps_testi:
 187         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 188         jz      alltraps_pushregs_no_rdi
 189         sti
 190 alltraps_pushregs_no_rdi:
 191         movq    %rsi,TF_RSI(%rsp)
 192         movq    %rdx,TF_RDX(%rsp)
 193         movq    %rcx,TF_RCX(%rsp)
 194         movq    %r8,TF_R8(%rsp)
 195         movq    %r9,TF_R9(%rsp)
 196         movq    %rax,TF_RAX(%rsp)
 197         movq    %rbx,TF_RBX(%rsp)
 198         movq    %rbp,TF_RBP(%rsp)
 199         movq    %r10,TF_R10(%rsp)
 200         movq    %r11,TF_R11(%rsp)
 201         movq    %r12,TF_R12(%rsp)
 202         movq    %r13,TF_R13(%rsp)
 203         movq    %r14,TF_R14(%rsp)
 204         movq    %r15,TF_R15(%rsp)
 205         movl    $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 206         cld
 207         FAKE_MCOUNT(TF_RIP(%rsp))
 208 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 209         /*
 210          * DTrace Function Boundary Trace (fbt) probes are triggered
 211          * by int3 (0xcc) which causes the #BP (T_BPTFLT) breakpoint
 212          * interrupt. For all other trap types, just handle them in
 213          * the usual way.
 214          */
 215         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 216         jnz     calltrap                /* ignore userland traps */
 217         cmpl    $T_BPTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 218         jne     calltrap
 219
 220         /* Check if there is no DTrace hook registered. */
 221         cmpq    $0,dtrace_invop_jump_addr
 222         je      calltrap
 223
 224         /*
 225          * Set our jump address for the jump back in the event that
 226          * the breakpoint wasn't caused by DTrace at all.
 227          */
 228         movq    $calltrap,dtrace_invop_calltrap_addr(%rip)
 229
 230         /* Jump to the code hooked in by DTrace. */
 231         movq    dtrace_invop_jump_addr,%rax
 232         jmpq    *dtrace_invop_jump_addr
 233 #endif
 234         .globl  calltrap
 235         .type   calltrap,@function
 236 calltrap:
 237         movq    %rsp,%rdi
 238         call    trap
 239         MEXITCOUNT
 240         jmp     doreti                  /* Handle any pending ASTs */
 241
 242         /*
 243          * alltraps_noen entry point.  Unlike alltraps above, we want to
 244          * leave the interrupts disabled.  This corresponds to
 245          * SDT_SYS386IGT on the i386 port.
 246          */
 247         SUPERALIGN_TEXT
 248         .globl  alltraps_noen
 249         .type   alltraps_noen,@function
 250 alltraps_noen:
 251         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)
 252         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 253         jz      1f      /* already running with kernel GS.base */
 254         swapgs
 255         movq    PCPU(CURPCB),%rdi
 256         andl    $~PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%rdi)
 257 1:      movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 258         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 259         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 260         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 261         jmp     alltraps_pushregs_no_rdi
 262
 263 IDTVEC(dblfault)
 264         subq    $TF_ERR,%rsp
 265         movl    $T_DOUBLEFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 266         movq    $0,TF_ADDR(%rsp)
 267         movq    $0,TF_ERR(%rsp)
 268         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)
 269         movq    %rsi,TF_RSI(%rsp)
 270         movq    %rdx,TF_RDX(%rsp)
 271         movq    %rcx,TF_RCX(%rsp)
 272         movq    %r8,TF_R8(%rsp)
 273         movq    %r9,TF_R9(%rsp)
 274         movq    %rax,TF_RAX(%rsp)
 275         movq    %rbx,TF_RBX(%rsp)
 276         movq    %rbp,TF_RBP(%rsp)
 277         movq    %r10,TF_R10(%rsp)
 278         movq    %r11,TF_R11(%rsp)
 279         movq    %r12,TF_R12(%rsp)
 280         movq    %r13,TF_R13(%rsp)
 281         movq    %r14,TF_R14(%rsp)
 282         movq    %r15,TF_R15(%rsp)
 283         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 284         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 285         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 286         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 287         movl    $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 288         cld
 289         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 290         jz      1f                      /* already running with kernel GS.base */
 291         swapgs
 292 1:
 293         movq    %rsp,%rdi
 294         call    dblfault_handler
 295 2:
 296         hlt
 297         jmp     2b
 298
 299 IDTVEC(page)
 300         subq    $TF_ERR,%rsp
 301         movl    $T_PAGEFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 302         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)       /* free up a GP register */
 303         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 304         jz      1f                      /* already running with kernel GS.base */
 305         swapgs
 306         movq    PCPU(CURPCB),%rdi
 307         andl    $~PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%rdi)
 308 1:      movq    %cr2,%rdi               /* preserve %cr2 before ..  */
 309         movq    %rdi,TF_ADDR(%rsp)      /* enabling interrupts. */
 310         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 311         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 312         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 313         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 314         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 315         jz      alltraps_pushregs_no_rdi
 316         sti
 317         jmp     alltraps_pushregs_no_rdi
 318
 319         /*
 320          * We have to special-case this one.  If we get a trap in doreti() at
 321          * the iretq stage, we'll reenter with the wrong gs state.  We'll have
 322          * to do a special the swapgs in this case even coming from the kernel.
 323          * XXX linux has a trap handler for their equivalent of load_gs().
 324          */
 325 IDTVEC(prot)
 326         subq    $TF_ERR,%rsp
 327         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 328 prot_addrf:
 329         movq    $0,TF_ADDR(%rsp)
 330         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)       /* free up a GP register */
 331         leaq    doreti_iret(%rip),%rdi
 332         cmpq    %rdi,TF_RIP(%rsp)
 333         je      1f                      /* kernel but with user gsbase!! */
 334         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 335         jz      2f                      /* already running with kernel GS.base */
 336 1:      swapgs
 337 2:      movq    PCPU(CURPCB),%rdi
 338         orl     $PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%rdi)  /* always full iret from GPF */
 339         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 340         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 341         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 342         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 343         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 344         jz      alltraps_pushregs_no_rdi
 345         sti
 346         jmp     alltraps_pushregs_no_rdi
 347
 348 /*
 349  * Fast syscall entry point.  We enter here with just our new %cs/%ss set,
 350  * and the new privilige level.  We are still running on the old user stack
 351  * pointer.  We have to juggle a few things around to find our stack etc.
 352  * swapgs gives us access to our PCPU space only.
 353  *
 354  * We do not support invoking this from a custom %cs or %ss (e.g. using
 355  * entries from an LDT).
 356  */
 357 IDTVEC(fast_syscall)
 358         swapgs
 359         movq    %rsp,PCPU(SCRATCH_RSP)
 360         movq    PCPU(RSP0),%rsp
 361         /* Now emulate a trapframe. Make the 8 byte alignment odd for call. */
 362         subq    $TF_SIZE,%rsp
 363         /* defer TF_RSP till we have a spare register */
 364         movq    %r11,TF_RFLAGS(%rsp)
 365         movq    %rcx,TF_RIP(%rsp)       /* %rcx original value is in %r10 */
 366         movq    PCPU(SCRATCH_RSP),%r11  /* %r11 already saved */
 367         movq    %r11,TF_RSP(%rsp)       /* user stack pointer */
 368         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 369         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 370         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 371         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 372         movq    PCPU(CURPCB),%r11
 373         andl    $~PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%r11)
 374         sti
 375         movq    $KUDSEL,TF_SS(%rsp)
 376         movq    $KUCSEL,TF_CS(%rsp)
 377         movq    $2,TF_ERR(%rsp)
 378         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)       /* arg 1 */
 379         movq    %rsi,TF_RSI(%rsp)       /* arg 2 */
 380         movq    %rdx,TF_RDX(%rsp)       /* arg 3 */
 381         movq    %r10,TF_RCX(%rsp)       /* arg 4 */
 382         movq    %r8,TF_R8(%rsp)         /* arg 5 */
 383         movq    %r9,TF_R9(%rsp)         /* arg 6 */
 384         movq    %rax,TF_RAX(%rsp)       /* syscall number */
 385         movq    %rbx,TF_RBX(%rsp)       /* C preserved */
 386         movq    %rbp,TF_RBP(%rsp)       /* C preserved */
 387         movq    %r12,TF_R12(%rsp)       /* C preserved */
 388         movq    %r13,TF_R13(%rsp)       /* C preserved */
 389         movq    %r14,TF_R14(%rsp)       /* C preserved */
 390         movq    %r15,TF_R15(%rsp)       /* C preserved */
 391         movl    $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 392         cld
 393         FAKE_MCOUNT(TF_RIP(%rsp))
 394         movq    PCPU(CURTHREAD),%rdi
 395         movq    %rsp,TD_FRAME(%rdi)
 396         movl    TF_RFLAGS(%rsp),%esi
 397         andl    $PSL_T,%esi
 398         call    amd64_syscall
 399 1:      movq    PCPU(CURPCB),%rax
 400         /* Disable interrupts before testing PCB_FULL_IRET. */
 401         cli
 402         testl   $PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%rax)
 403         jnz     3f
 404         /* Check for and handle AST's on return to userland. */
 405         movq    PCPU(CURTHREAD),%rax
 406         testl   $TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDRESCHED,TD_FLAGS(%rax)
 407         jne     2f
 408         /* Restore preserved registers. */
 409         MEXITCOUNT
 410         movq    TF_RDI(%rsp),%rdi       /* bonus; preserve arg 1 */
 411         movq    TF_RSI(%rsp),%rsi       /* bonus: preserve arg 2 */
 412         movq    TF_RDX(%rsp),%rdx       /* return value 2 */
 413         movq    TF_RAX(%rsp),%rax       /* return value 1 */
 414         movq    TF_RFLAGS(%rsp),%r11    /* original %rflags */
 415         movq    TF_RIP(%rsp),%rcx       /* original %rip */
 416         movq    TF_RSP(%rsp),%rsp       /* user stack pointer */
 417         swapgs
 418         sysretq
 419
 420 2:      /* AST scheduled. */
 421         sti
 422         movq    %rsp,%rdi
 423         call    ast
 424         jmp     1b
 425
 426 3:      /* Requested full context restore, use doreti for that. */
 427         MEXITCOUNT
 428         jmp     doreti
 429
 430 /*
 431  * Here for CYA insurance, in case a "syscall" instruction gets
 432  * issued from 32 bit compatability mode. MSR_CSTAR has to point
 433  * to *something* if EFER_SCE is enabled.
 434  */
 435 IDTVEC(fast_syscall32)
 436         sysret
 437
 438 /*
 439  * NMI handling is special.
 440  *
 441  * First, NMIs do not respect the state of the processor's RFLAGS.IF
 442  * bit.  The NMI handler may be entered at any time, including when
 443  * the processor is in a critical section with RFLAGS.IF == 0.
 444  * The processor's GS.base value could be invalid on entry to the
 445  * handler.
 446  *
 447  * Second, the processor treats NMIs specially, blocking further NMIs
 448  * until an 'iretq' instruction is executed.  We thus need to execute
 449  * the NMI handler with interrupts disabled, to prevent a nested interrupt
 450  * from executing an 'iretq' instruction and inadvertently taking the
 451  * processor out of NMI mode.
 452  *
 453  * Third, the NMI handler runs on its own stack (tss_ist2). The canonical
 454  * GS.base value for the processor is stored just above the bottom of its
 455  * NMI stack.  For NMIs taken from kernel mode, the current value in
 456  * the processor's GS.base is saved at entry to C-preserved register %r12,
 457  * the canonical value for GS.base is then loaded into the processor, and
 458  * the saved value is restored at exit time.  For NMIs taken from user mode,
 459  * the cheaper 'SWAPGS' instructions are used for swapping GS.base.
 460  */
 461
 462 IDTVEC(nmi)
 463         subq    $TF_RIP,%rsp
 464         movl    $(T_NMI),TF_TRAPNO(%rsp)
 465         movq    $0,TF_ADDR(%rsp)
 466         movq    $0,TF_ERR(%rsp)
 467         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)
 468         movq    %rsi,TF_RSI(%rsp)
 469         movq    %rdx,TF_RDX(%rsp)
 470         movq    %rcx,TF_RCX(%rsp)
 471         movq    %r8,TF_R8(%rsp)
 472         movq    %r9,TF_R9(%rsp)
 473         movq    %rax,TF_RAX(%rsp)
 474         movq    %rbx,TF_RBX(%rsp)
 475         movq    %rbp,TF_RBP(%rsp)
 476         movq    %r10,TF_R10(%rsp)
 477         movq    %r11,TF_R11(%rsp)
 478         movq    %r12,TF_R12(%rsp)
 479         movq    %r13,TF_R13(%rsp)
 480         movq    %r14,TF_R14(%rsp)
 481         movq    %r15,TF_R15(%rsp)
 482         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 483         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 484         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 485         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 486         movl    $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 487         cld
 488         xorl    %ebx,%ebx
 489         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp)
 490         jnz     nmi_fromuserspace
 491         /*
 492          * We've interrupted the kernel.  Preserve GS.base in %r12.
 493          */
 494         movl    $MSR_GSBASE,%ecx
 495         rdmsr
 496         movq    %rax,%r12
 497         shlq    $32,%rdx
 498         orq     %rdx,%r12
 499         /* Retrieve and load the canonical value for GS.base. */
 500         movq    TF_SIZE(%rsp),%rdx
 501         movl    %edx,%eax
 502         shrq    $32,%rdx
 503         wrmsr
 504         jmp     nmi_calltrap
 505 nmi_fromuserspace:
 506         incl    %ebx
 507         swapgs
 508 /* Note: this label is also used by ddb and gdb: */
 509 nmi_calltrap:
 510         FAKE_MCOUNT(TF_RIP(%rsp))
 511         movq    %rsp,%rdi
 512         call    trap
 513         MEXITCOUNT
 514 #ifdef HWPMC_HOOKS
 515         /*
 516          * Capture a userspace callchain if needed.
 517          *
 518          * - Check if the current trap was from user mode.
 519          * - Check if the current thread is valid.
 520          * - Check if the thread requires a user call chain to be
 521          *   captured.
 522          *
 523          * We are still in NMI mode at this point.
 524          */
 525         testl   %ebx,%ebx
 526         jz      nocallchain     /* not from userspace */
 527         movq    PCPU(CURTHREAD),%rax
 528         orq     %rax,%rax       /* curthread present? */
 529         jz      nocallchain
 530         testl   $TDP_CALLCHAIN,TD_PFLAGS(%rax) /* flagged for capture? */
 531         jz      nocallchain
 532         /*
 533          * A user callchain is to be captured, so:
 534          * - Move execution to the regular kernel stack, to allow for
 535          *   nested NMI interrupts.
 536          * - Take the processor out of "NMI" mode by faking an "iret".
 537          * - Enable interrupts, so that copyin() can work.
 538          */
 539         movq    %rsp,%rsi       /* source stack pointer */
 540         movq    $TF_SIZE,%rcx
 541         movq    PCPU(RSP0),%rdx
 542         subq    %rcx,%rdx
 543         movq    %rdx,%rdi       /* destination stack pointer */
 544
 545         shrq    $3,%rcx         /* trap frame size in long words */
 546         cld
 547         rep
 548         movsq                   /* copy trapframe */
 549
 550         movl    %ss,%eax
 551         pushq   %rax            /* tf_ss */
 552         pushq   %rdx            /* tf_rsp (on kernel stack) */
 553         pushfq                  /* tf_rflags */
 554         movl    %cs,%eax
 555         pushq   %rax            /* tf_cs */
 556         pushq   $outofnmi       /* tf_rip */
 557         iretq
 558 outofnmi:
 559         /*
 560          * At this point the processor has exited NMI mode and is running
 561          * with interrupts turned off on the normal kernel stack.
 562          *
 563          * If a pending NMI gets recognized at or after this point, it
 564          * will cause a kernel callchain to be traced.
 565          *
 566          * We turn interrupts back on, and call the user callchain capture hook.
 567          */
 568         movq    pmc_hook,%rax
 569         orq     %rax,%rax
 570         jz      nocallchain
 571         movq    PCPU(CURTHREAD),%rdi            /* thread */
 572         movq    $PMC_FN_USER_CALLCHAIN,%rsi     /* command */
 573         movq    %rsp,%rdx                       /* frame */
 574         sti
 575         call    *%rax
 576         cli
 577 nocallchain:
 578 #endif
 579         testl   %ebx,%ebx
 580         jnz     doreti_exit
 581 nmi_kernelexit:
 582         /*
 583          * Put back the preserved MSR_GSBASE value.
 584          */
 585         movl    $MSR_GSBASE,%ecx
 586         movq    %r12,%rdx
 587         movl    %edx,%eax
 588         shrq    $32,%rdx
 589         wrmsr
 590 nmi_restoreregs:
 591         movq    TF_RDI(%rsp),%rdi
 592         movq    TF_RSI(%rsp),%rsi
 593         movq    TF_RDX(%rsp),%rdx
 594         movq    TF_RCX(%rsp),%rcx
 595         movq    TF_R8(%rsp),%r8
 596         movq    TF_R9(%rsp),%r9
 597         movq    TF_RAX(%rsp),%rax
 598         movq    TF_RBX(%rsp),%rbx
 599         movq    TF_RBP(%rsp),%rbp
 600         movq    TF_R10(%rsp),%r10
 601         movq    TF_R11(%rsp),%r11
 602         movq    TF_R12(%rsp),%r12
 603         movq    TF_R13(%rsp),%r13
 604         movq    TF_R14(%rsp),%r14
 605         movq    TF_R15(%rsp),%r15
 606         addq    $TF_RIP,%rsp
 607         jmp     doreti_iret
 608
 609 ENTRY(fork_trampoline)
 610         movq    %r12,%rdi               /* function */
 611         movq    %rbx,%rsi               /* arg1 */
 612         movq    %rsp,%rdx               /* trapframe pointer */
 613         call    fork_exit
 614         MEXITCOUNT
 615         jmp     doreti                  /* Handle any ASTs */
 616
 617 /*
 618  * To efficiently implement classification of trap and interrupt handlers
 619  * for profiling, there must be only trap handlers between the labels btrap
 620  * and bintr, and only interrupt handlers between the labels bintr and
 621  * eintr.  This is implemented (partly) by including files that contain
 622  * some of the handlers.  Before including the files, set up a normal asm
 623  * environment so that the included files doen't need to know that they are
 624  * included.
 625  */
 626
 627 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
 628         .data
 629         .p2align 4
 630         .text
 631         SUPERALIGN_TEXT
 632
 633 #include <amd64/ia32/ia32_exception.S>
 634 #endif
 635
 636         .data
 637         .p2align 4
 638         .text
 639         SUPERALIGN_TEXT
 640 MCOUNT_LABEL(bintr)
 641
 642 #include <amd64/amd64/apic_vector.S>
 643
 644 #ifdef DEV_ATPIC
 645         .data
 646         .p2align 4
 647         .text
 648         SUPERALIGN_TEXT
 649
 650 #include <amd64/amd64/atpic_vector.S>
 651 #endif
 652
 653         .text
 654 MCOUNT_LABEL(eintr)
 655
 656 /*
 657  * void doreti(struct trapframe)
 658  *
 659  * Handle return from interrupts, traps and syscalls.
 660  */
 661         .text
 662         SUPERALIGN_TEXT
 663         .type   doreti,@function
 664 doreti:
 665         FAKE_MCOUNT($bintr)             /* init "from" bintr -> doreti */
 666         /*
 667          * Check if ASTs can be handled now.
 668          */
 669         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* are we returning to user mode? */
 670         jz      doreti_exit             /* can't handle ASTs now if not */
 671
 672 doreti_ast:
 673         /*
 674          * Check for ASTs atomically with returning.  Disabling CPU
 675          * interrupts provides sufficient locking even in the SMP case,
 676          * since we will be informed of any new ASTs by an IPI.
 677          */
 678         cli
 679         movq    PCPU(CURTHREAD),%rax
 680         testl   $TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDRESCHED,TD_FLAGS(%rax)
 681         je      doreti_exit
 682         sti
 683         movq    %rsp,%rdi       /* pass a pointer to the trapframe */
 684         call    ast
 685         jmp     doreti_ast
 686
 687         /*
 688          * doreti_exit: pop registers, iret.
 689          *
 690          *      The segment register pop is a special case, since it may
 691          *      fault if (for example) a sigreturn specifies bad segment
 692          *      registers.  The fault is handled in trap.c.
 693          */
 694 doreti_exit:
 695         MEXITCOUNT
 696         movq    PCPU(CURPCB),%r8
 697
 698         /*
 699          * Do not reload segment registers for kernel.
 700          * Since we do not reload segments registers with sane
 701          * values on kernel entry, descriptors referenced by
 702          * segments registers might be not valid.  This is fatal
 703          * for user mode, but is not a problem for the kernel.
 704          */
 705         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp)
 706         jz      ld_regs
 707         testl   $PCB_FULL_IRET,PCB_FLAGS(%r8)
 708         jz      ld_regs
 709         testl   $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 710         je      set_segs
 711
 712 do_segs:
 713         /* Restore %fs and fsbase */
 714         movw    TF_FS(%rsp),%ax
 715         .globl  ld_fs
 716 ld_fs:
 717         movw    %ax,%fs
 718         cmpw    $KUF32SEL,%ax
 719         jne     1f
 720         movl    $MSR_FSBASE,%ecx
 721         movl    PCB_FSBASE(%r8),%eax
 722         movl    PCB_FSBASE+4(%r8),%edx
 723         .globl  ld_fsbase
 724 ld_fsbase:
 725         wrmsr
 726 1:
 727         /* Restore %gs and gsbase */
 728         movw    TF_GS(%rsp),%si
 729         pushfq
 730         cli
 731         movl    $MSR_GSBASE,%ecx
 732         /* Save current kernel %gs base into %r12d:%r13d */
 733         rdmsr
 734         movl    %eax,%r12d
 735         movl    %edx,%r13d
 736         .globl  ld_gs
 737 ld_gs:
 738         movw    %si,%gs
 739         /* Save user %gs base into %r14d:%r15d */
 740         rdmsr
 741         movl    %eax,%r14d
 742         movl    %edx,%r15d
 743         /* Restore kernel %gs base */
 744         movl    %r12d,%eax
 745         movl    %r13d,%edx
 746         wrmsr
 747         popfq
 748         /*
 749          * Restore user %gs base, either from PCB if used for TLS, or
 750          * from the previously saved msr read.
 751          */
 752         movl    $MSR_KGSBASE,%ecx
 753         cmpw    $KUG32SEL,%si
 754         jne     1f
 755         movl    PCB_GSBASE(%r8),%eax
 756         movl    PCB_GSBASE+4(%r8),%edx
 757         jmp     ld_gsbase
 758 1:
 759         movl    %r14d,%eax
 760         movl    %r15d,%edx
 761         .globl  ld_gsbase
 762 ld_gsbase:
 763         wrmsr   /* May trap if non-canonical, but only for TLS. */
 764         .globl  ld_es
 765 ld_es:
 766         movw    TF_ES(%rsp),%es
 767         .globl  ld_ds
 768 ld_ds:
 769         movw    TF_DS(%rsp),%ds
 770 ld_regs:
 771         movq    TF_RDI(%rsp),%rdi
 772         movq    TF_RSI(%rsp),%rsi
 773         movq    TF_RDX(%rsp),%rdx
 774         movq    TF_RCX(%rsp),%rcx
 775         movq    TF_R8(%rsp),%r8
 776         movq    TF_R9(%rsp),%r9
 777         movq    TF_RAX(%rsp),%rax
 778         movq    TF_RBX(%rsp),%rbx
 779         movq    TF_RBP(%rsp),%rbp
 780         movq    TF_R10(%rsp),%r10
 781         movq    TF_R11(%rsp),%r11
 782         movq    TF_R12(%rsp),%r12
 783         movq    TF_R13(%rsp),%r13
 784         movq    TF_R14(%rsp),%r14
 785         movq    TF_R15(%rsp),%r15
 786         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%rsp) /* Did we come from kernel? */
 787         jz      1f                      /* keep running with kernel GS.base */
 788         cli
 789         swapgs
 790 1:
 791         addq    $TF_RIP,%rsp            /* skip over tf_err, tf_trapno */
 792         .globl  doreti_iret
 793 doreti_iret:
 794         iretq
 795
 796 set_segs:
 797         movw    $KUDSEL,%ax
 798         movw    %ax,TF_DS(%rsp)
 799         movw    %ax,TF_ES(%rsp)
 800         movw    $KUF32SEL,TF_FS(%rsp)
 801         movw    $KUG32SEL,TF_GS(%rsp)
 802         jmp     do_segs
 803
 804         /*
 805          * doreti_iret_fault.  Alternative return code for
 806          * the case where we get a fault in the doreti_exit code
 807          * above.  trap() (amd64/amd64/trap.c) catches this specific
 808          * case, sends the process a signal and continues in the
 809          * corresponding place in the code below.
 810          */
 811         ALIGN_TEXT
 812         .globl  doreti_iret_fault
 813 doreti_iret_fault:
 814         subq    $TF_RIP,%rsp            /* space including tf_err, tf_trapno */
 815         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 816         jz      1f
 817         sti
 818 1:
 819         movw    %fs,TF_FS(%rsp)
 820         movw    %gs,TF_GS(%rsp)
 821         movw    %es,TF_ES(%rsp)
 822         movw    %ds,TF_DS(%rsp)
 823         movl    $TF_HASSEGS,TF_FLAGS(%rsp)
 824         movq    %rdi,TF_RDI(%rsp)
 825         movq    %rsi,TF_RSI(%rsp)
 826         movq    %rdx,TF_RDX(%rsp)
 827         movq    %rcx,TF_RCX(%rsp)
 828         movq    %r8,TF_R8(%rsp)
 829         movq    %r9,TF_R9(%rsp)
 830         movq    %rax,TF_RAX(%rsp)
 831         movq    %rbx,TF_RBX(%rsp)
 832         movq    %rbp,TF_RBP(%rsp)
 833         movq    %r10,TF_R10(%rsp)
 834         movq    %r11,TF_R11(%rsp)
 835         movq    %r12,TF_R12(%rsp)
 836         movq    %r13,TF_R13(%rsp)
 837         movq    %r14,TF_R14(%rsp)
 838         movq    %r15,TF_R15(%rsp)
 839         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 840         movq    $0,TF_ERR(%rsp) /* XXX should be the error code */
 841         movq    $0,TF_ADDR(%rsp)
 842         FAKE_MCOUNT(TF_RIP(%rsp))
 843         jmp     calltrap
 844
 845         ALIGN_TEXT
 846         .globl  ds_load_fault
 847 ds_load_fault:
 848         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 849         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 850         jz      1f
 851         sti
 852 1:
 853         movq    %rsp,%rdi
 854         call    trap
 855         movw    $KUDSEL,TF_DS(%rsp)
 856         jmp     doreti
 857
 858         ALIGN_TEXT
 859         .globl  es_load_fault
 860 es_load_fault:
 861         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 862         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 863         jz      1f
 864         sti
 865 1:
 866         movq    %rsp,%rdi
 867         call    trap
 868         movw    $KUDSEL,TF_ES(%rsp)
 869         jmp     doreti
 870
 871         ALIGN_TEXT
 872         .globl  fs_load_fault
 873 fs_load_fault:
 874         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 875         jz      1f
 876         sti
 877 1:
 878         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 879         movq    %rsp,%rdi
 880         call    trap
 881         movw    $KUF32SEL,TF_FS(%rsp)
 882         jmp     doreti
 883
 884         ALIGN_TEXT
 885         .globl  gs_load_fault
 886 gs_load_fault:
 887         popfq
 888         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 889         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 890         jz      1f
 891         sti
 892 1:
 893         movq    %rsp,%rdi
 894         call    trap
 895         movw    $KUG32SEL,TF_GS(%rsp)
 896         jmp     doreti
 897
 898         ALIGN_TEXT
 899         .globl  fsbase_load_fault
 900 fsbase_load_fault:
 901         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 902         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 903         jz      1f
 904         sti
 905 1:
 906         movq    %rsp,%rdi
 907         call    trap
 908         movq    PCPU(CURTHREAD),%r8
 909         movq    TD_PCB(%r8),%r8
 910         movq    $0,PCB_FSBASE(%r8)
 911         jmp     doreti
 912
 913         ALIGN_TEXT
 914         .globl  gsbase_load_fault
 915 gsbase_load_fault:
 916         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%rsp)
 917         testl   $PSL_I,TF_RFLAGS(%rsp)
 918         jz      1f
 919         sti
 920 1:
 921         movq    %rsp,%rdi
 922         call    trap
 923         movq    PCPU(CURTHREAD),%r8
 924         movq    TD_PCB(%r8),%r8
 925         movq    $0,PCB_GSBASE(%r8)
 926         jmp     doreti
 927
 928 #ifdef HWPMC_HOOKS
 929         ENTRY(end_exceptions)
 930 #endif