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
  56 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  57 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  58 #endif
  59
  60 #ifdef VFP
  61 #include <machine/vfp.h>
  62 #endif
  63
  64 #ifdef KDB
  65 #include <machine/db_machdep.h>
  66 #endif
  67
  68 #ifdef DDB
  69 #include <ddb/db_output.h>
  70 #endif
  71
  72 extern register_t fsu_intr_fault;
  73
  74 /* Called from exception.S */
  75 void do_el1h_sync(struct trapframe *);
  76 void do_el0_sync(struct trapframe *);
  77 void do_el0_error(struct trapframe *);
  78 static void print_registers(struct trapframe *frame);
  79
  80 int (*dtrace_invop_jump_addr)(struct trapframe *);
  81
  82 static __inline void
  83 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr)
  84 {
  85         ksiginfo_t ksi;
  86
  87         ksiginfo_init_trap(&ksi);
  88         ksi.ksi_signo = sig;
  89         ksi.ksi_code = code;
  90         ksi.ksi_addr = addr;
  91         trapsignal(td, &ksi);
  92 }
  93
  94 int
  95 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td, struct syscall_args *sa)
  96 {
  97         struct proc *p;
  98         register_t *ap;
  99         int nap;
 100
 101         nap = 8;
 102         p = td->td_proc;
 103         ap = td->td_frame->tf_x;
 104
 105         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 106
 107         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 108                 sa->code = *ap++;
 109                 nap--;
 110         }
 111
 112         if (p->p_sysent->sv_mask)
 113                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 114         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 115                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 116         else
 117                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 118
 119         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 120         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 121         if (sa->narg > nap)
 122                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 123
 124         td->td_retval[0] = 0;
 125         td->td_retval[1] = 0;
 126
 127         return (0);
 128 }
 129
 130 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 131
 132 static void
 133 svc_handler(struct trapframe *frame)
 134 {
 135         struct syscall_args sa;
 136         struct thread *td;
 137         int error;
 138
 139         td = curthread;
 140
 141         error = syscallenter(td, &sa);
 142         syscallret(td, error, &sa);
 143 }
 144
 145 static void
 146 data_abort(struct trapframe *frame, uint64_t esr, uint64_t far, int lower)
 147 {
 148         struct vm_map *map;
 149         struct thread *td;
 150         struct proc *p;
 151         struct pcb *pcb;
 152         vm_prot_t ftype;
 153         vm_offset_t va;
 154         int error, sig, ucode;
 155
 156         /*
 157          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 158          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 159          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 160          */
 161         clrex();
 162
 163 #ifdef KDB
 164         if (kdb_active) {
 165                 kdb_reenter();
 166                 return;
 167         }
 168 #endif
 169
 170         td = curthread;
 171         pcb = td->td_pcb;
 172
 173         /*
 174          * Special case for fuswintr and suswintr. These can't sleep so
 175          * handle them early on in the trap handler.
 176          */
 177         if (__predict_false(pcb->pcb_onfault == (vm_offset_t)&fsu_intr_fault)) {
 178                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 179                 return;
 180         }
 181
 182         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 183             ("data abort with spinlock held"));
 184         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 185             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 186                 print_registers(frame);
 187                 printf(" far: %16lx\n", far);
 188                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 189                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 190         }
 191
 192         p = td->td_proc;
 193         if (lower)
 194                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 195         else {
 196                 /* The top bit tells us which range to use */
 197                 if ((far >> 63) == 1)
 198                         map = kernel_map;
 199                 else
 200                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 201         }
 202
 203         va = trunc_page(far);
 204         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 205
 206         /* Fault in the page. */
 207         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 208         if (error != KERN_SUCCESS) {
 209                 if (lower) {
 210                         sig = SIGSEGV;
 211                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 212                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 213                         else
 214                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 215                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 216                 } else {
 217                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 218                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 219                                 frame->tf_x[0] = error;
 220                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 221                                 return;
 222                         }
 223
 224                         printf("Fatal data abort:\n");
 225                         print_registers(frame);
 226                         printf(" far: %16lx\n", far);
 227                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 228
 229 #ifdef KDB
 230                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 231                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 232                                         return;
 233 #endif
 234                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 235                 }
 236         }
 237
 238         if (lower)
 239                 userret(td, frame);
 240 }
 241
 242 static void
 243 print_registers(struct trapframe *frame)
 244 {
 245         u_int reg;
 246
 247         for (reg = 0; reg < 31; reg++) {
 248                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 249                     frame->tf_x[reg]);
 250         }
 251         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 252         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 253         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 254         printf("spsr: %16lx\n", frame->tf_spsr);
 255 }
 256
 257 void
 258 do_el1h_sync(struct trapframe *frame)
 259 {
 260         uint32_t exception;
 261         uint64_t esr, far;
 262
 263         /* Read the esr register to get the exception details */
 264         esr = READ_SPECIALREG(esr_el1);
 265         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 266
 267 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 268         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 269                 return;
 270 #endif
 271
 272         CTR4(KTR_TRAP,
 273             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 274             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 275
 276         switch(exception) {
 277         case EXCP_FP_SIMD:
 278         case EXCP_TRAP_FP:
 279                 print_registers(frame);
 280                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 281                 panic("VFP exception in the kernel");
 282         case EXCP_DATA_ABORT:
 283                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 284                 intr_enable();
 285                 data_abort(frame, esr, far, 0);
 286                 break;
 287         case EXCP_BRK:
 288 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 289                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 290                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 291                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 292                         break;
 293                 }
 294 #endif
 295                 /* FALLTHROUGH */
 296         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 297         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 298 #ifdef KDB
 299                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 300 #else
 301                 panic("No debugger in kernel.\n");
 302 #endif
 303                 break;
 304         default:
 305                 print_registers(frame);
 306                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 307                     esr);
 308         }
 309 }
 310
 311 /*
 312  * The attempted execution of an instruction bit pattern that has no allocated
 313  * instruction results in an exception with an unknown reason.
 314  */
 315 static void
 316 el0_excp_unknown(struct trapframe *frame, uint64_t far)
 317 {
 318         struct thread *td;
 319
 320         td = curthread;
 321         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 322         userret(td, frame);
 323 }
 324
 325 void
 326 do_el0_sync(struct trapframe *frame)
 327 {
 328         struct thread *td;
 329         uint32_t exception;
 330         uint64_t esr, far;
 331
 332         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 333         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 334             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 335              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 336
 337         td = curthread;
 338         td->td_frame = frame;
 339
 340         esr = READ_SPECIALREG(esr_el1);
 341         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 342         switch (exception) {
 343         case EXCP_UNKNOWN:
 344         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 345         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 346         case EXCP_DATA_ABORT:
 347                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 348         }
 349         intr_enable();
 350
 351         CTR4(KTR_TRAP,
 352             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 353             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 354
 355         switch(exception) {
 356         case EXCP_FP_SIMD:
 357         case EXCP_TRAP_FP:
 358 #ifdef VFP
 359                 vfp_restore_state();
 360 #else
 361                 panic("VFP exception in userland");
 362 #endif
 363                 break;
 364         case EXCP_SVC:
 365                 svc_handler(frame);
 366                 break;
 367         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 368         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 369         case EXCP_DATA_ABORT:
 370                 data_abort(frame, esr, far, 1);
 371                 break;
 372         case EXCP_UNKNOWN:
 373                 el0_excp_unknown(frame, far);
 374                 break;
 375         case EXCP_SP_ALIGN:
 376                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 377                 userret(td, frame);
 378                 break;
 379         case EXCP_PC_ALIGN:
 380                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 381                 userret(td, frame);
 382                 break;
 383         case EXCP_BRK:
 384                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 385                 userret(td, frame);
 386                 break;
 387         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 388                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 389                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 390                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 391                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 392                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 393                     (void *)frame->tf_elr);
 394                 userret(td, frame);
 395                 break;
 396         default:
 397                 print_registers(frame);
 398                 panic("Unknown userland exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 399                     esr);
 400         }
 401 }
 402
 403 void
 404 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 405 {
 406
 407         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 408 }
 409