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