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/vmparam.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 trapframe *);
  77 void do_el0_sync(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, struct syscall_args *sa)
  97 {
  98         struct proc *p;
  99         register_t *ap;
 100         int nap;
 101
 102         nap = 8;
 103         p = td->td_proc;
 104         ap = td->td_frame->tf_x;
 105
 106         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 107
 108         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 109                 sa->code = *ap++;
 110                 nap--;
 111         }
 112
 113         if (p->p_sysent->sv_mask)
 114                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 115         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 116                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 117         else
 118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 119
 120         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 121         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 122         if (sa->narg > nap)
 123                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 124
 125         td->td_retval[0] = 0;
 126         td->td_retval[1] = 0;
 127
 128         return (0);
 129 }
 130
 131 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 132
 133 static void
 134 svc_handler(struct trapframe *frame)
 135 {
 136         struct syscall_args sa;
 137         struct thread *td;
 138         int error;
 139
 140         td = curthread;
 141         td->td_frame = frame;
 142
 143         error = syscallenter(td, &sa);
 144         syscallret(td, error, &sa);
 145 }
 146
 147 static void
 148 data_abort(struct trapframe *frame, uint64_t esr, uint64_t far, int lower)
 149 {
 150         struct vm_map *map;
 151         struct thread *td;
 152         struct proc *p;
 153         struct pcb *pcb;
 154         vm_prot_t ftype;
 155         vm_offset_t va;
 156         int error, sig, ucode;
 157
 158         /*
 159          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 160          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 161          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 162          */
 163         clrex();
 164
 165 #ifdef KDB
 166         if (kdb_active) {
 167                 kdb_reenter();
 168                 return;
 169         }
 170 #endif
 171
 172         td = curthread;
 173         pcb = td->td_pcb;
 174
 175         /*
 176          * Special case for fuswintr and suswintr. These can't sleep so
 177          * handle them early on in the trap handler.
 178          */
 179         if (__predict_false(pcb->pcb_onfault == (vm_offset_t)&fsu_intr_fault)) {
 180                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 181                 return;
 182         }
 183
 184         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 185             ("data abort with spinlock held"));
 186         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 187             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 188                 print_registers(frame);
 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 #ifdef KDB
 224                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 225                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 226                                         return;
 227 #endif
 228                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 229                 }
 230         }
 231
 232         if (lower)
 233                 userret(td, frame);
 234 }
 235
 236 static void
 237 print_registers(struct trapframe *frame)
 238 {
 239         u_int reg;
 240
 241         for (reg = 0; reg < 31; reg++) {
 242                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 243                     frame->tf_x[reg]);
 244         }
 245         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 246         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 247         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 248         printf("spsr: %16lx\n", frame->tf_spsr);
 249 }
 250
 251 void
 252 do_el1h_sync(struct trapframe *frame)
 253 {
 254         uint32_t exception;
 255         uint64_t esr, far;
 256
 257         /* Read the esr register to get the exception details */
 258         esr = READ_SPECIALREG(esr_el1);
 259         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 260
 261 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 262         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 263                 return;
 264 #endif
 265
 266         /*
 267          * Sanity check we are in an exception er can handle. The IL bit
 268          * is used to indicate the instruction length, except in a few
 269          * exceptions described in the ARMv8 ARM.
 270          *
 271          * It is unclear in some cases if the bit is implementation defined.
 272          * The Foundation Model and QEMU disagree on if the IL bit should
 273          * be set when we are in a data fault from the same EL and the ISV
 274          * bit (bit 24) is also set.
 275          */
 276         KASSERT((esr & ESR_ELx_IL) == ESR_ELx_IL ||
 277             (exception == EXCP_DATA_ABORT && ((esr & ISS_DATA_ISV) == 0)),
 278             ("Invalid instruction length in exception, esr %lx", esr));
 279
 280         CTR4(KTR_TRAP,
 281             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 282             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 283
 284         switch(exception) {
 285         case EXCP_FP_SIMD:
 286         case EXCP_TRAP_FP:
 287                 print_registers(frame);
 288                 panic("VFP exception in the kernel");
 289         case EXCP_DATA_ABORT:
 290                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 291                 intr_enable();
 292                 data_abort(frame, esr, far, 0);
 293                 break;
 294         case EXCP_BRK:
 295 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 296                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 297                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 298                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 299                         break;
 300                 }
 301 #endif
 302                 /* FALLTHROUGH */
 303         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 304         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 305 #ifdef KDB
 306                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 307 #else
 308                 panic("No debugger in kernel.\n");
 309 #endif
 310                 break;
 311         default:
 312                 print_registers(frame);
 313                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 314                     esr);
 315         }
 316 }
 317
 318 /*
 319  * The attempted execution of an instruction bit pattern that has no allocated
 320  * instruction results in an exception with an unknown reason.
 321  */
 322 static void
 323 el0_excp_unknown(struct trapframe *frame)
 324 {
 325         struct thread *td;
 326         uint64_t far;
 327
 328         td = curthread;
 329         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 330         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 331         userret(td, frame);
 332 }
 333
 334 void
 335 do_el0_sync(struct trapframe *frame)
 336 {
 337         struct thread *td;
 338         uint32_t exception;
 339         uint64_t esr, far;
 340
 341         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 342         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 343             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 344              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 345
 346         esr = READ_SPECIALREG(esr_el1);
 347         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 348         switch (exception) {
 349         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 350         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 351         case EXCP_DATA_ABORT:
 352                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 353         }
 354         intr_enable();
 355
 356         CTR4(KTR_TRAP,
 357             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 358             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 359
 360         switch(exception) {
 361         case EXCP_FP_SIMD:
 362         case EXCP_TRAP_FP:
 363 #ifdef VFP
 364                 vfp_restore_state();
 365 #else
 366                 panic("VFP exception in userland");
 367 #endif
 368                 break;
 369         case EXCP_SVC:
 370                 svc_handler(frame);
 371                 break;
 372         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 373         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 374         case EXCP_DATA_ABORT:
 375                 data_abort(frame, esr, far, 1);
 376                 break;
 377         case EXCP_UNKNOWN:
 378                 el0_excp_unknown(frame);
 379                 break;
 380         case EXCP_PC_ALIGN:
 381                 td = curthread;
 382                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 383                 userret(td, frame);
 384                 break;
 385         case EXCP_BRK:
 386                 td = curthread;
 387                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 388                 userret(td, frame);
 389                 break;
 390         default:
 391                 print_registers(frame);
 392                 panic("Unknown userland exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 393                     esr);
 394         }
 395 }
 396
 397 void
 398 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 399 {
 400
 401         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 402 }
 403