sys/arm64/arm64/trap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2014 Andrew Turner
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  */
  27
  28 #include <sys/cdefs.h>
  29 __FBSDID("$FreeBSD$");
  30
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/systm.h>
  33 #include <sys/kernel.h>
  34 #include <sys/lock.h>
  35 #include <sys/mutex.h>
  36 #include <sys/pioctl.h>
  37 #include <sys/proc.h>
  38 #include <sys/ptrace.h>
  39 #include <sys/syscall.h>
  40 #include <sys/sysent.h>
  41 #ifdef KDB
  42 #include <sys/kdb.h>
  43 #endif
  44
  45 #include <vm/vm.h>
  46 #include <vm/pmap.h>
  47 #include <vm/vm_kern.h>
  48 #include <vm/vm_map.h>
  49 #include <vm/vm_param.h>
  50 #include <vm/vm_extern.h>
  51
  52 #include <machine/frame.h>
  53 #include <machine/pcb.h>
  54 #include <machine/pcpu.h>
  55 #include <machine/undefined.h>
  56
  57 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  58 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  59 #endif
  60
  61 #ifdef VFP
  62 #include <machine/vfp.h>
  63 #endif
  64
  65 #ifdef KDB
  66 #include <machine/db_machdep.h>
  67 #endif
  68
  69 #ifdef DDB
  70 #include <ddb/db_output.h>
  71 #endif
  72
  73 extern register_t fsu_intr_fault;
  74
  75 /* Called from exception.S */
  76 void do_el1h_sync(struct thread *, struct trapframe *);
  77 void do_el0_sync(struct thread *, struct trapframe *);
  78 void do_el0_error(struct trapframe *);
  79 void do_serror(struct trapframe *);
  80 void unhandled_exception(struct trapframe *);
  81
  82 static void print_registers(struct trapframe *frame);
  83
  84 int (*dtrace_invop_jump_addr)(struct trapframe *);
  85
  86 static __inline void
  87 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr)
  88 {
  89         ksiginfo_t ksi;
  90
  91         ksiginfo_init_trap(&ksi);
  92         ksi.ksi_signo = sig;
  93         ksi.ksi_code = code;
  94         ksi.ksi_addr = addr;
  95         trapsignal(td, &ksi);
  96 }
  97
  98 int
  99 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
 100 {
 101         struct proc *p;
 102         register_t *ap;
 103         struct syscall_args *sa;
 104         int nap;
 105
 106         nap = 8;
 107         p = td->td_proc;
 108         ap = td->td_frame->tf_x;
 109         sa = &td->td_sa;
 110
 111         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 112
 113         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 114                 sa->code = *ap++;
 115                 nap--;
 116         }
 117
 118         if (p->p_sysent->sv_mask)
 119                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 120         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 121                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 122         else
 123                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 124
 125         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 126         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 127         if (sa->narg > nap)
 128                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 129
 130         td->td_retval[0] = 0;
 131         td->td_retval[1] = 0;
 132
 133         return (0);
 134 }
 135
 136 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 137
 138 static void
 139 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 140 {
 141         int error;
 142
 143         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 144                 error = syscallenter(td);
 145                 syscallret(td, error);
 146         } else {
 147                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 148                 userret(td, frame);
 149         }
 150 }
 151
 152 static void
 153 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 154     uint64_t far, int lower, int exec)
 155 {
 156         struct vm_map *map;
 157         struct proc *p;
 158         struct pcb *pcb;
 159         vm_prot_t ftype;
 160         vm_offset_t va;
 161         int error, sig, ucode;
 162 #ifdef KDB
 163         bool handled;
 164 #endif
 165
 166         /*
 167          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 168          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 169          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 170          */
 171         clrex();
 172
 173 #ifdef KDB
 174         if (kdb_active) {
 175                 kdb_reenter();
 176                 return;
 177         }
 178 #endif
 179
 180         pcb = td->td_pcb;
 181         p = td->td_proc;
 182         if (lower)
 183                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 184         else {
 185                 /* The top bit tells us which range to use */
 186                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 187                         map = kernel_map;
 188                 } else {
 189                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 190                         if (map == NULL)
 191                                 map = kernel_map;
 192                 }
 193         }
 194
 195         /*
 196          * The call to pmap_fault can be dangerous when coming from the
 197          * kernel as it may be not be able to lock the pmap to check if
 198          * the address is now valid. Because of this we filter the cases
 199          * when we are not going to see superpage activity.
 200          */
 201         if (!lower) {
 202                 /*
 203                  * We may fault in a DMAP region due to a superpage being
 204                  * unmapped when the access took place.
 205                  */
 206                 if (map == kernel_map && !VIRT_IN_DMAP(far))
 207                         goto no_pmap_fault;
 208                 /*
 209                  * We can also fault in the userspace handling functions,
 210                  * e.g. copyin. In these cases we will have set a fault
 211                  * handler so we can check if this is set before calling
 212                  * pmap_fault.
 213                  */
 214                 if (map != kernel_map && pcb->pcb_onfault == 0)
 215                         goto no_pmap_fault;
 216         }
 217
 218         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 219                 return;
 220
 221 no_pmap_fault:
 222         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 223             ("data abort with spinlock held"));
 224         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 225             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 226                 print_registers(frame);
 227                 printf(" far: %16lx\n", far);
 228                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 229                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 230         }
 231
 232         va = trunc_page(far);
 233         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 234         if (exec)
 235                 ftype |= VM_PROT_EXECUTE;
 236
 237         /* Fault in the page. */
 238         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 239         if (error != KERN_SUCCESS) {
 240                 if (lower) {
 241                         sig = SIGSEGV;
 242                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 243                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 244                         else
 245                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 246                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 247                 } else {
 248                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 249                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 250                                 frame->tf_x[0] = error;
 251                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 252                                 return;
 253                         }
 254
 255                         printf("Fatal data abort:\n");
 256                         print_registers(frame);
 257                         printf(" far: %16lx\n", far);
 258                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 259
 260 #ifdef KDB
 261                         if (debugger_on_trap) {
 262                                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 263                                 handled = kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0,
 264                                     frame);
 265                                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 266                                 if (handled)
 267                                         return;
 268                         }
 269 #endif
 270                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 271                 }
 272         }
 273
 274         if (lower)
 275                 userret(td, frame);
 276 }
 277
 278 static void
 279 print_registers(struct trapframe *frame)
 280 {
 281         u_int reg;
 282
 283         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 284                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 285                     frame->tf_x[reg]);
 286         }
 287         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 288         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 289         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 290         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 291 }
 292
 293 void
 294 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 295 {
 296         struct trapframe *oframe;
 297         uint32_t exception;
 298         uint64_t esr, far;
 299
 300         /* Read the esr register to get the exception details */
 301         esr = frame->tf_esr;
 302         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 303
 304 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 305         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 306                 return;
 307 #endif
 308
 309         CTR4(KTR_TRAP,
 310             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 311             esr, frame->tf_elr, frame);
 312
 313         oframe = td->td_frame;
 314
 315         switch (exception) {
 316         case EXCP_BRK:
 317         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 318         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 319                 break;
 320         default:
 321                 td->td_frame = frame;
 322                 break;
 323         }
 324
 325         switch(exception) {
 326         case EXCP_FP_SIMD:
 327         case EXCP_TRAP_FP:
 328 #ifdef VFP
 329                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 330                         vfp_restore_state();
 331                 } else
 332 #endif
 333                 {
 334                         print_registers(frame);
 335                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 336                         panic("VFP exception in the kernel");
 337                 }
 338                 break;
 339         case EXCP_INSN_ABORT:
 340         case EXCP_DATA_ABORT:
 341                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 342                 intr_enable();
 343                 data_abort(td, frame, esr, far, 0,
 344                     exception == EXCP_INSN_ABORT);
 345                 break;
 346         case EXCP_BRK:
 347 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 348                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 349                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 350                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 351                         break;
 352                 }
 353 #endif
 354 #ifdef KDB
 355                 kdb_trap(exception, 0,
 356                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 357 #else
 358                 panic("No debugger in kernel.\n");
 359 #endif
 360                 frame->tf_elr += 4;
 361                 break;
 362         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 363         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 364 #ifdef KDB
 365                 kdb_trap(exception, 0,
 366                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 367 #else
 368                 panic("No debugger in kernel.\n");
 369 #endif
 370                 break;
 371         case EXCP_UNKNOWN:
 372                 if (undef_insn(1, frame))
 373                         break;
 374                 /* FALLTHROUGH */
 375         default:
 376                 print_registers(frame);
 377                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 378                     esr);
 379         }
 380
 381         td->td_frame = oframe;
 382 }
 383
 384 void
 385 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 386 {
 387         pcpu_bp_harden bp_harden;
 388         uint32_t exception;
 389         uint64_t esr, far;
 390
 391         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 392         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 393             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 394              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 395
 396         esr = frame->tf_esr;
 397         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 398         switch (exception) {
 399         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 400                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 401
 402                 /*
 403                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 404                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 405                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 406                  */
 407                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 408                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 409                         if (bp_harden != NULL)
 410                                 bp_harden();
 411                 }
 412                 break;
 413         case EXCP_UNKNOWN:
 414         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 415         case EXCP_DATA_ABORT:
 416                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 417                 break;
 418         }
 419         intr_enable();
 420
 421         CTR4(KTR_TRAP,
 422             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 423             frame->tf_elr, frame);
 424
 425         switch(exception) {
 426         case EXCP_FP_SIMD:
 427         case EXCP_TRAP_FP:
 428 #ifdef VFP
 429                 vfp_restore_state();
 430 #else
 431                 panic("VFP exception in userland");
 432 #endif
 433                 break;
 434         case EXCP_SVC32:
 435         case EXCP_SVC64:
 436                 svc_handler(td, frame);
 437                 break;
 438         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 439         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 440         case EXCP_DATA_ABORT:
 441                 data_abort(td, frame, esr, far, 1,
 442                     exception == EXCP_INSN_ABORT_L);
 443                 break;
 444         case EXCP_UNKNOWN:
 445                 if (!undef_insn(0, frame))
 446                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 447                 userret(td, frame);
 448                 break;
 449         case EXCP_SP_ALIGN:
 450                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 451                 userret(td, frame);
 452                 break;
 453         case EXCP_PC_ALIGN:
 454                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 455                 userret(td, frame);
 456                 break;
 457         case EXCP_BRK:
 458                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 459                 userret(td, frame);
 460                 break;
 461         case EXCP_MSR:
 462                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 463                 userret(td, frame);
 464                 break;
 465         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 466                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 467                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 468                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 469                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 470                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 471                     (void *)frame->tf_elr);
 472                 userret(td, frame);
 473                 break;
 474         default:
 475                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 476                 userret(td, frame);
 477                 break;
 478         }
 479
 480         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 481             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 482         KASSERT(
 483             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 484             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 485 }
 486
 487 /*
 488  * TODO: We will need to handle these later when we support ARMv8.2 RAS.
 489  */
 490 void
 491 do_serror(struct trapframe *frame)
 492 {
 493         uint64_t esr, far;
 494
 495         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 496         esr = frame->tf_esr;
 497
 498         print_registers(frame);
 499         printf(" far: %16lx\n", far);
 500         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 501         panic("Unhandled System Error");
 502 }
 503
 504 void
 505 unhandled_exception(struct trapframe *frame)
 506 {
 507         uint64_t esr, far;
 508
 509         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 510         esr = frame->tf_esr;
 511
 512         print_registers(frame);
 513         printf(" far: %16lx\n", far);
 514         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 515         panic("Unhandled exception");
 516 }