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 typedef void (abort_handler)(struct thread *, struct trapframe *, uint64_t,
  88     uint64_t, int);
  89
  90 static abort_handler data_abort;
  91
  92 static abort_handler *abort_handlers[] = {
  93         [ISS_DATA_DFSC_TF_L0] = data_abort,
  94         [ISS_DATA_DFSC_TF_L1] = data_abort,
  95         [ISS_DATA_DFSC_TF_L2] = data_abort,
  96         [ISS_DATA_DFSC_TF_L3] = data_abort,
  97         [ISS_DATA_DFSC_AFF_L1] = data_abort,
  98         [ISS_DATA_DFSC_AFF_L2] = data_abort,
  99         [ISS_DATA_DFSC_AFF_L3] = data_abort,
 100         [ISS_DATA_DFSC_PF_L1] = data_abort,
 101         [ISS_DATA_DFSC_PF_L2] = data_abort,
 102         [ISS_DATA_DFSC_PF_L3] = data_abort,
 103 };
 104
 105 static __inline void
 106 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr)
 107 {
 108         ksiginfo_t ksi;
 109
 110         ksiginfo_init_trap(&ksi);
 111         ksi.ksi_signo = sig;
 112         ksi.ksi_code = code;
 113         ksi.ksi_addr = addr;
 114         trapsignal(td, &ksi);
 115 }
 116
 117 int
 118 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
 119 {
 120         struct proc *p;
 121         register_t *ap;
 122         struct syscall_args *sa;
 123         int nap;
 124
 125         nap = 8;
 126         p = td->td_proc;
 127         ap = td->td_frame->tf_x;
 128         sa = &td->td_sa;
 129
 130         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 131
 132         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 133                 sa->code = *ap++;
 134                 nap--;
 135         }
 136
 137         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 138                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 139         else
 140                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 141
 142         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 143         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 144         if (sa->narg > nap)
 145                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 146
 147         td->td_retval[0] = 0;
 148         td->td_retval[1] = 0;
 149
 150         return (0);
 151 }
 152
 153 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 154
 155 static void
 156 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 157 {
 158
 159         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 160                 syscallenter(td);
 161                 syscallret(td);
 162         } else {
 163                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 164                 userret(td, frame);
 165         }
 166 }
 167
 168 static void
 169 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 170     uint64_t far, int lower)
 171 {
 172         struct vm_map *map;
 173         struct proc *p;
 174         struct pcb *pcb;
 175         vm_prot_t ftype;
 176         int error, sig, ucode;
 177 #ifdef KDB
 178         bool handled;
 179 #endif
 180
 181         /*
 182          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 183          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 184          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 185          */
 186         clrex();
 187
 188 #ifdef KDB
 189         if (kdb_active) {
 190                 kdb_reenter();
 191                 return;
 192         }
 193 #endif
 194
 195         pcb = td->td_pcb;
 196         p = td->td_proc;
 197         if (lower)
 198                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 199         else {
 200                 intr_enable();
 201
 202                 /* The top bit tells us which range to use */
 203                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 204                         map = kernel_map;
 205                 } else {
 206                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 207                         if (map == NULL)
 208                                 map = kernel_map;
 209                 }
 210         }
 211
 212         /*
 213          * Try to handle translation, access flag, and permission faults.
 214          * Translation faults may occur as a result of the required
 215          * break-before-make sequence used when promoting or demoting
 216          * superpages.  Such faults must not occur while holding the pmap lock,
 217          * or pmap_fault() will recurse on that lock.
 218          */
 219         if ((lower || map == kernel_map || pcb->pcb_onfault != 0) &&
 220             pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 221                 return;
 222
 223         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 224             ("data abort with spinlock held"));
 225         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 226             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 227                 print_registers(frame);
 228                 printf(" far: %16lx\n", far);
 229                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 230                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 231         }
 232
 233         switch (ESR_ELx_EXCEPTION(esr)) {
 234         case EXCP_INSN_ABORT:
 235         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 236                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 237                 break;
 238         default:
 239                 ftype = (esr & ISS_DATA_WnR) == 0 ? VM_PROT_READ :
 240                     VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE;
 241                 break;
 242         }
 243
 244         /* Fault in the page. */
 245         error = vm_fault_trap(map, far, ftype, VM_FAULT_NORMAL, &sig, &ucode);
 246         if (error != KERN_SUCCESS) {
 247                 if (lower) {
 248                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 249                 } else {
 250                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 251                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 252                                 frame->tf_x[0] = error;
 253                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 254                                 return;
 255                         }
 256
 257                         printf("Fatal data abort:\n");
 258                         print_registers(frame);
 259                         printf(" far: %16lx\n", far);
 260                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 261
 262 #ifdef KDB
 263                         if (debugger_on_trap) {
 264                                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 265                                 handled = kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0,
 266                                     frame);
 267                                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 268                                 if (handled)
 269                                         return;
 270                         }
 271 #endif
 272                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 273                 }
 274         }
 275
 276         if (lower)
 277                 userret(td, frame);
 278 }
 279
 280 static void
 281 print_registers(struct trapframe *frame)
 282 {
 283         u_int reg;
 284
 285         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 286                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 287                     frame->tf_x[reg]);
 288         }
 289         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 290         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 291         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 292         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 293 }
 294
 295 void
 296 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 297 {
 298         struct trapframe *oframe;
 299         uint32_t exception;
 300         uint64_t esr, far;
 301         int dfsc;
 302
 303         /* Read the esr register to get the exception details */
 304         esr = frame->tf_esr;
 305         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 306
 307 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 308         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 309                 return;
 310 #endif
 311
 312         CTR4(KTR_TRAP,
 313             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 314             esr, frame->tf_elr, frame);
 315
 316         oframe = td->td_frame;
 317
 318         switch (exception) {
 319         case EXCP_BRK:
 320         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 321         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 322                 break;
 323         default:
 324                 td->td_frame = frame;
 325                 break;
 326         }
 327
 328         switch(exception) {
 329         case EXCP_FP_SIMD:
 330         case EXCP_TRAP_FP:
 331 #ifdef VFP
 332                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 333                         vfp_restore_state();
 334                 } else
 335 #endif
 336                 {
 337                         print_registers(frame);
 338                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 339                         panic("VFP exception in the kernel");
 340                 }
 341                 break;
 342         case EXCP_INSN_ABORT:
 343         case EXCP_DATA_ABORT:
 344                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 345                 dfsc = esr & ISS_DATA_DFSC_MASK;
 346                 if (dfsc < nitems(abort_handlers) &&
 347                     abort_handlers[dfsc] != NULL)
 348                         abort_handlers[dfsc](td, frame, esr, far, 0);
 349                 else
 350                         panic("Unhandled EL1 %s abort: %x",
 351                             exception == EXCP_INSN_ABORT ? "instruction" :
 352                             "data", dfsc);
 353                 break;
 354         case EXCP_BRK:
 355 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 356                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 357                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 358                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 359                         break;
 360                 }
 361 #endif
 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                 frame->tf_elr += 4;
 369                 break;
 370         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 371         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 372 #ifdef KDB
 373                 kdb_trap(exception, 0,
 374                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 375 #else
 376                 panic("No debugger in kernel.\n");
 377 #endif
 378                 break;
 379         case EXCP_UNKNOWN:
 380                 if (undef_insn(1, frame))
 381                         break;
 382                 /* FALLTHROUGH */
 383         default:
 384                 print_registers(frame);
 385                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 386                     esr);
 387         }
 388
 389         td->td_frame = oframe;
 390 }
 391
 392 void
 393 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 394 {
 395         pcpu_bp_harden bp_harden;
 396         uint32_t exception;
 397         uint64_t esr, far;
 398         int dfsc;
 399
 400         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 401         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 402             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 403              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 404
 405         esr = frame->tf_esr;
 406         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 407         switch (exception) {
 408         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 409                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 410
 411                 /*
 412                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 413                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 414                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 415                  */
 416                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 417                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 418                         if (bp_harden != NULL)
 419                                 bp_harden();
 420                 }
 421                 break;
 422         case EXCP_UNKNOWN:
 423         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 424         case EXCP_DATA_ABORT:
 425                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 426                 break;
 427         }
 428         intr_enable();
 429
 430         CTR4(KTR_TRAP,
 431             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 432             frame->tf_elr, frame);
 433
 434         switch(exception) {
 435         case EXCP_FP_SIMD:
 436         case EXCP_TRAP_FP:
 437 #ifdef VFP
 438                 vfp_restore_state();
 439 #else
 440                 panic("VFP exception in userland");
 441 #endif
 442                 break;
 443         case EXCP_SVC32:
 444         case EXCP_SVC64:
 445                 svc_handler(td, frame);
 446                 break;
 447         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 448         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 449         case EXCP_DATA_ABORT:
 450                 dfsc = esr & ISS_DATA_DFSC_MASK;
 451                 if (dfsc < nitems(abort_handlers) &&
 452                     abort_handlers[dfsc] != NULL)
 453                         abort_handlers[dfsc](td, frame, esr, far, 1);
 454                 else
 455                         panic("Unhandled EL0 %s abort: %x",
 456                             exception == EXCP_INSN_ABORT_L ? "instruction" :
 457                             "data", dfsc);
 458                 break;
 459         case EXCP_UNKNOWN:
 460                 if (!undef_insn(0, frame))
 461                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 462                 userret(td, frame);
 463                 break;
 464         case EXCP_SP_ALIGN:
 465                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 466                 userret(td, frame);
 467                 break;
 468         case EXCP_PC_ALIGN:
 469                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 470                 userret(td, frame);
 471                 break;
 472         case EXCP_BRK:
 473                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 474                 userret(td, frame);
 475                 break;
 476         case EXCP_MSR:
 477                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 478                 userret(td, frame);
 479                 break;
 480         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 481                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 482                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 483                 WRITE_SPECIALREG(mdscr_el1,
 484                     READ_SPECIALREG(mdscr_el1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 485                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 486                     (void *)frame->tf_elr);
 487                 userret(td, frame);
 488                 break;
 489         default:
 490                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 491                 userret(td, frame);
 492                 break;
 493         }
 494
 495         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 496             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 497         KASSERT(
 498             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 499             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 500 }
 501
 502 /*
 503  * TODO: We will need to handle these later when we support ARMv8.2 RAS.
 504  */
 505 void
 506 do_serror(struct trapframe *frame)
 507 {
 508         uint64_t esr, far;
 509
 510         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 511         esr = frame->tf_esr;
 512
 513         print_registers(frame);
 514         printf(" far: %16lx\n", far);
 515         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 516         panic("Unhandled System Error");
 517 }
 518
 519 void
 520 unhandled_exception(struct trapframe *frame)
 521 {
 522         uint64_t esr, far;
 523
 524         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 525         esr = frame->tf_esr;
 526
 527         print_registers(frame);
 528         printf(" far: %16lx\n", far);
 529         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 530         panic("Unhandled exception");
 531 }