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 (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 119                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 120         else
 121                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 122
 123         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 124         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 125         if (sa->narg > nap)
 126                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 127
 128         td->td_retval[0] = 0;
 129         td->td_retval[1] = 0;
 130
 131         return (0);
 132 }
 133
 134 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 135
 136 static void
 137 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 138 {
 139         int error;
 140
 141         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 142                 error = syscallenter(td);
 143                 syscallret(td, error);
 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          * The call to pmap_fault can be dangerous when coming from the
 195          * kernel as it may be not be able to lock the pmap to check if
 196          * the address is now valid. Because of this we filter the cases
 197          * when we are not going to see superpage activity.
 198          */
 199         if (!lower) {
 200                 /*
 201                  * We may fault in a DMAP region due to a superpage being
 202                  * unmapped when the access took place.
 203                  */
 204                 if (map == kernel_map && !VIRT_IN_DMAP(far))
 205                         goto no_pmap_fault;
 206                 /*
 207                  * We can also fault in the userspace handling functions,
 208                  * e.g. copyin. In these cases we will have set a fault
 209                  * handler so we can check if this is set before calling
 210                  * pmap_fault.
 211                  */
 212                 if (map != kernel_map && pcb->pcb_onfault == 0)
 213                         goto no_pmap_fault;
 214         }
 215
 216         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 217                 return;
 218
 219 no_pmap_fault:
 220         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 221             ("data abort with spinlock held"));
 222         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 223             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 224                 print_registers(frame);
 225                 printf(" far: %16lx\n", far);
 226                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 227                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 228         }
 229
 230         va = trunc_page(far);
 231         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 232         if (exec)
 233                 ftype |= VM_PROT_EXECUTE;
 234
 235         /* Fault in the page. */
 236         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 237         if (error != KERN_SUCCESS) {
 238                 if (lower) {
 239                         sig = SIGSEGV;
 240                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 241                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 242                         else
 243                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 244                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 245                 } else {
 246                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 247                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 248                                 frame->tf_x[0] = error;
 249                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 250                                 return;
 251                         }
 252
 253                         printf("Fatal data abort:\n");
 254                         print_registers(frame);
 255                         printf(" far: %16lx\n", far);
 256                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 257
 258 #ifdef KDB
 259                         if (debugger_on_trap) {
 260                                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 261                                 handled = kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0,
 262                                     frame);
 263                                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 264                                 if (handled)
 265                                         return;
 266                         }
 267 #endif
 268                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 269                 }
 270         }
 271
 272         if (lower)
 273                 userret(td, frame);
 274 }
 275
 276 static void
 277 print_registers(struct trapframe *frame)
 278 {
 279         u_int reg;
 280
 281         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 282                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 283                     frame->tf_x[reg]);
 284         }
 285         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 286         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 287         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 288         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 289 }
 290
 291 void
 292 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 293 {
 294         struct trapframe *oframe;
 295         uint32_t exception;
 296         uint64_t esr, far;
 297
 298         /* Read the esr register to get the exception details */
 299         esr = frame->tf_esr;
 300         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 301
 302 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 303         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 304                 return;
 305 #endif
 306
 307         CTR4(KTR_TRAP,
 308             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 309             esr, frame->tf_elr, frame);
 310
 311         oframe = td->td_frame;
 312
 313         switch (exception) {
 314         case EXCP_BRK:
 315         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 316         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 317                 break;
 318         default:
 319                 td->td_frame = frame;
 320                 break;
 321         }
 322
 323         switch(exception) {
 324         case EXCP_FP_SIMD:
 325         case EXCP_TRAP_FP:
 326 #ifdef VFP
 327                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 328                         vfp_restore_state();
 329                 } else
 330 #endif
 331                 {
 332                         print_registers(frame);
 333                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 334                         panic("VFP exception in the kernel");
 335                 }
 336                 break;
 337         case EXCP_INSN_ABORT:
 338         case EXCP_DATA_ABORT:
 339                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 340                 intr_enable();
 341                 data_abort(td, frame, esr, far, 0,
 342                     exception == EXCP_INSN_ABORT);
 343                 break;
 344         case EXCP_BRK:
 345 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 346                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 347                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 348                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 349                         break;
 350                 }
 351 #endif
 352 #ifdef KDB
 353                 kdb_trap(exception, 0,
 354                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 355 #else
 356                 panic("No debugger in kernel.\n");
 357 #endif
 358                 frame->tf_elr += 4;
 359                 break;
 360         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 361         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 362 #ifdef KDB
 363                 kdb_trap(exception, 0,
 364                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 365 #else
 366                 panic("No debugger in kernel.\n");
 367 #endif
 368                 break;
 369         case EXCP_UNKNOWN:
 370                 if (undef_insn(1, frame))
 371                         break;
 372                 /* FALLTHROUGH */
 373         default:
 374                 print_registers(frame);
 375                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 376                     esr);
 377         }
 378
 379         td->td_frame = oframe;
 380 }
 381
 382 void
 383 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 384 {
 385         pcpu_bp_harden bp_harden;
 386         uint32_t exception;
 387         uint64_t esr, far;
 388
 389         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 390         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 391             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 392              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 393
 394         esr = frame->tf_esr;
 395         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 396         switch (exception) {
 397         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 398                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 399
 400                 /*
 401                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 402                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 403                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 404                  */
 405                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 406                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 407                         if (bp_harden != NULL)
 408                                 bp_harden();
 409                 }
 410                 break;
 411         case EXCP_UNKNOWN:
 412         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 413         case EXCP_DATA_ABORT:
 414                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 415                 break;
 416         }
 417         intr_enable();
 418
 419         CTR4(KTR_TRAP,
 420             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 421             frame->tf_elr, frame);
 422
 423         switch(exception) {
 424         case EXCP_FP_SIMD:
 425         case EXCP_TRAP_FP:
 426 #ifdef VFP
 427                 vfp_restore_state();
 428 #else
 429                 panic("VFP exception in userland");
 430 #endif
 431                 break;
 432         case EXCP_SVC32:
 433         case EXCP_SVC64:
 434                 svc_handler(td, frame);
 435                 break;
 436         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 437         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 438         case EXCP_DATA_ABORT:
 439                 data_abort(td, frame, esr, far, 1,
 440                     exception == EXCP_INSN_ABORT_L);
 441                 break;
 442         case EXCP_UNKNOWN:
 443                 if (!undef_insn(0, frame))
 444                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 445                 userret(td, frame);
 446                 break;
 447         case EXCP_SP_ALIGN:
 448                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 449                 userret(td, frame);
 450                 break;
 451         case EXCP_PC_ALIGN:
 452                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 453                 userret(td, frame);
 454                 break;
 455         case EXCP_BRK:
 456                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 457                 userret(td, frame);
 458                 break;
 459         case EXCP_MSR:
 460                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 461                 userret(td, frame);
 462                 break;
 463         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 464                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 465                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 466                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 467                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 468                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 469                     (void *)frame->tf_elr);
 470                 userret(td, frame);
 471                 break;
 472         default:
 473                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 474                 userret(td, frame);
 475                 break;
 476         }
 477
 478         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 479             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 480         KASSERT(
 481             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 482             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 483 }
 484
 485 /*
 486  * TODO: We will need to handle these later when we support ARMv8.2 RAS.
 487  */
 488 void
 489 do_serror(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 System Error");
 500 }
 501
 502 void
 503 unhandled_exception(struct trapframe *frame)
 504 {
 505         uint64_t esr, far;
 506
 507         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 508         esr = frame->tf_esr;
 509
 510         print_registers(frame);
 511         printf(" far: %16lx\n", far);
 512         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 513         panic("Unhandled exception");
 514 }