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 static void print_registers(struct trapframe *frame);
  80
  81 int (*dtrace_invop_jump_addr)(struct trapframe *);
  82
  83 static __inline void
  84 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr)
  85 {
  86         ksiginfo_t ksi;
  87
  88         ksiginfo_init_trap(&ksi);
  89         ksi.ksi_signo = sig;
  90         ksi.ksi_code = code;
  91         ksi.ksi_addr = addr;
  92         trapsignal(td, &ksi);
  93 }
  94
  95 int
  96 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
  97 {
  98         struct proc *p;
  99         register_t *ap;
 100         struct syscall_args *sa;
 101         int nap;
 102
 103         nap = 8;
 104         p = td->td_proc;
 105         ap = td->td_frame->tf_x;
 106         sa = &td->td_sa;
 107
 108         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 109
 110         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 111                 sa->code = *ap++;
 112                 nap--;
 113         }
 114
 115         if (p->p_sysent->sv_mask)
 116                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 117         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 119         else
 120                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 121
 122         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 123         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 124         if (sa->narg > nap)
 125                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 126
 127         td->td_retval[0] = 0;
 128         td->td_retval[1] = 0;
 129
 130         return (0);
 131 }
 132
 133 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 134
 135 static void
 136 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 137 {
 138         int error;
 139
 140         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 141                 error = syscallenter(td);
 142                 syscallret(td, error);
 143         } else {
 144                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 145                 userret(td, frame);
 146         }
 147 }
 148
 149 static void
 150 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 151     uint64_t far, int lower)
 152 {
 153         struct vm_map *map;
 154         struct proc *p;
 155         struct pcb *pcb;
 156         vm_prot_t ftype;
 157         vm_offset_t va;
 158         int error, sig, ucode;
 159
 160         /*
 161          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 162          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 163          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 164          */
 165         clrex();
 166
 167 #ifdef KDB
 168         if (kdb_active) {
 169                 kdb_reenter();
 170                 return;
 171         }
 172 #endif
 173
 174         pcb = td->td_pcb;
 175         p = td->td_proc;
 176         if (lower)
 177                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 178         else {
 179                 /* The top bit tells us which range to use */
 180                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 181                         map = kernel_map;
 182                 } else {
 183                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 184                         if (map == NULL)
 185                                 map = kernel_map;
 186                 }
 187         }
 188
 189         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 190                 return;
 191
 192         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 193             ("data abort with spinlock held"));
 194         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 195             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 196                 print_registers(frame);
 197                 printf(" far: %16lx\n", far);
 198                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 199                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 200         }
 201
 202         va = trunc_page(far);
 203         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 204
 205         /* Fault in the page. */
 206         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 207         if (error != KERN_SUCCESS) {
 208                 if (lower) {
 209                         sig = SIGSEGV;
 210                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 211                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 212                         else
 213                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 214                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 215                 } else {
 216                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 217                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 218                                 frame->tf_x[0] = error;
 219                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 220                                 return;
 221                         }
 222
 223                         printf("Fatal data abort:\n");
 224                         print_registers(frame);
 225                         printf(" far: %16lx\n", far);
 226                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 227
 228 #ifdef KDB
 229                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 230                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 231                                         return;
 232 #endif
 233                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 234                 }
 235         }
 236
 237         if (lower)
 238                 userret(td, frame);
 239 }
 240
 241 static void
 242 print_registers(struct trapframe *frame)
 243 {
 244         u_int reg;
 245
 246         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 247                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 248                     frame->tf_x[reg]);
 249         }
 250         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 251         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 252         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 253         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 254 }
 255
 256 void
 257 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 258 {
 259         struct trapframe *oframe;
 260         uint32_t exception;
 261         uint64_t esr, far;
 262
 263         /* Read the esr register to get the exception details */
 264         esr = frame->tf_esr;
 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", td,
 274             esr, frame->tf_elr, frame);
 275
 276         oframe = td->td_frame;
 277
 278         switch (exception) {
 279         case EXCP_BRK:
 280         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 281         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 282                 break;
 283         default:
 284                 td->td_frame = frame;
 285                 break;
 286         }
 287
 288         switch(exception) {
 289         case EXCP_FP_SIMD:
 290         case EXCP_TRAP_FP:
 291 #ifdef VFP
 292                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 293                         vfp_restore_state();
 294                 } else
 295 #endif
 296                 {
 297                         print_registers(frame);
 298                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 299                         panic("VFP exception in the kernel");
 300                 }
 301                 break;
 302         case EXCP_INSN_ABORT:
 303         case EXCP_DATA_ABORT:
 304                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 305                 intr_enable();
 306                 data_abort(td, frame, esr, far, 0);
 307                 break;
 308         case EXCP_BRK:
 309 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 310                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 311                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 312                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 313                         break;
 314                 }
 315 #endif
 316 #ifdef KDB
 317                 kdb_trap(exception, 0,
 318                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 319 #else
 320                 panic("No debugger in kernel.\n");
 321 #endif
 322                 frame->tf_elr += 4;
 323                 break;
 324         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 325         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 326 #ifdef KDB
 327                 kdb_trap(exception, 0,
 328                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 329 #else
 330                 panic("No debugger in kernel.\n");
 331 #endif
 332                 break;
 333         case EXCP_UNKNOWN:
 334                 if (undef_insn(1, frame))
 335                         break;
 336                 /* FALLTHROUGH */
 337         default:
 338                 print_registers(frame);
 339                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 340                     esr);
 341         }
 342
 343         td->td_frame = oframe;
 344 }
 345
 346 void
 347 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 348 {
 349         pcpu_bp_harden bp_harden;
 350         uint32_t exception;
 351         uint64_t esr, far;
 352
 353         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 354         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 355             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 356              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 357
 358         esr = frame->tf_esr;
 359         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 360         switch (exception) {
 361         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 362                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 363
 364                 /*
 365                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 366                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 367                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 368                  */
 369                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 370                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 371                         if (bp_harden != NULL)
 372                                 bp_harden();
 373                 }
 374                 break;
 375         case EXCP_UNKNOWN:
 376         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 377         case EXCP_DATA_ABORT:
 378                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 379                 break;
 380         }
 381         intr_enable();
 382
 383         CTR4(KTR_TRAP,
 384             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 385             frame->tf_elr, frame);
 386
 387         switch(exception) {
 388         case EXCP_FP_SIMD:
 389         case EXCP_TRAP_FP:
 390 #ifdef VFP
 391                 vfp_restore_state();
 392 #else
 393                 panic("VFP exception in userland");
 394 #endif
 395                 break;
 396         case EXCP_SVC32:
 397         case EXCP_SVC64:
 398                 svc_handler(td, frame);
 399                 break;
 400         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 401         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 402         case EXCP_DATA_ABORT:
 403                 data_abort(td, frame, esr, far, 1);
 404                 break;
 405         case EXCP_UNKNOWN:
 406                 if (!undef_insn(0, frame))
 407                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 408                 userret(td, frame);
 409                 break;
 410         case EXCP_SP_ALIGN:
 411                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 412                 userret(td, frame);
 413                 break;
 414         case EXCP_PC_ALIGN:
 415                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 416                 userret(td, frame);
 417                 break;
 418         case EXCP_BRK:
 419                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 420                 userret(td, frame);
 421                 break;
 422         case EXCP_MSR:
 423                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 424                 userret(td, frame);
 425                 break;
 426         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 427                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 428                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 429                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 430                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 431                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 432                     (void *)frame->tf_elr);
 433                 userret(td, frame);
 434                 break;
 435         default:
 436                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 437                 userret(td, frame);
 438                 break;
 439         }
 440
 441         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 442             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 443         KASSERT(
 444             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 445             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 446 }
 447
 448 void
 449 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 450 {
 451
 452         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 453 }
 454