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         p = td->td_proc;
 183         if (lower)
 184                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 185         else {
 186                 /* The top bit tells us which range to use */
 187                 if ((far >> 63) == 1) {
 188                         map = kernel_map;
 189                 } else {
 190                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 191                         if (map == NULL)
 192                                 map = kernel_map;
 193                 }
 194         }
 195
 196         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 197                 return;
 198
 199         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 200             ("data abort with spinlock held"));
 201         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 202             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 203                 print_registers(frame);
 204                 printf(" far: %16lx\n", far);
 205                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 206                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 207         }
 208
 209         va = trunc_page(far);
 210         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 211
 212         /* Fault in the page. */
 213         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 214         if (error != KERN_SUCCESS) {
 215                 if (lower) {
 216                         sig = SIGSEGV;
 217                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 218                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 219                         else
 220                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 221                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 222                 } else {
 223                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 224                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 225                                 frame->tf_x[0] = error;
 226                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 227                                 return;
 228                         }
 229
 230                         printf("Fatal data abort:\n");
 231                         print_registers(frame);
 232                         printf(" far: %16lx\n", far);
 233                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 234
 235 #ifdef KDB
 236                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 237                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 238                                         return;
 239 #endif
 240                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 241                 }
 242         }
 243
 244         if (lower)
 245                 userret(td, frame);
 246 }
 247
 248 static void
 249 print_registers(struct trapframe *frame)
 250 {
 251         u_int reg;
 252
 253         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 254                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 255                     frame->tf_x[reg]);
 256         }
 257         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 258         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 259         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 260         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 261 }
 262
 263 void
 264 do_el1h_sync(struct trapframe *frame)
 265 {
 266         uint32_t exception;
 267         uint64_t esr, far;
 268
 269         /* Read the esr register to get the exception details */
 270         esr = frame->tf_esr;
 271         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 272
 273 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 274         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 275                 return;
 276 #endif
 277
 278         CTR4(KTR_TRAP,
 279             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 280             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 281
 282         switch(exception) {
 283         case EXCP_FP_SIMD:
 284         case EXCP_TRAP_FP:
 285 #ifdef VFP
 286                 if ((curthread->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 287                         vfp_restore_state();
 288                 } else
 289 #endif
 290                 {
 291                         print_registers(frame);
 292                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 293                         panic("VFP exception in the kernel");
 294                 }
 295                 break;
 296         case EXCP_INSN_ABORT:
 297         case EXCP_DATA_ABORT:
 298                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 299                 intr_enable();
 300                 data_abort(frame, esr, far, 0);
 301                 break;
 302         case EXCP_BRK:
 303 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 304                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 305                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 306                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 307                         break;
 308                 }
 309 #endif
 310                 /* FALLTHROUGH */
 311         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 312         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 313 #ifdef KDB
 314                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 315 #else
 316                 panic("No debugger in kernel.\n");
 317 #endif
 318                 break;
 319         default:
 320                 print_registers(frame);
 321                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 322                     esr);
 323         }
 324 }
 325
 326 /*
 327  * The attempted execution of an instruction bit pattern that has no allocated
 328  * instruction results in an exception with an unknown reason.
 329  */
 330 static void
 331 el0_excp_unknown(struct trapframe *frame, uint64_t far)
 332 {
 333         struct thread *td;
 334
 335         td = curthread;
 336         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 337         userret(td, frame);
 338 }
 339
 340 void
 341 do_el0_sync(struct trapframe *frame)
 342 {
 343         struct thread *td;
 344         uint32_t exception;
 345         uint64_t esr, far;
 346
 347         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 348         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 349             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 350              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 351
 352         td = curthread;
 353         td->td_frame = frame;
 354
 355         esr = frame->tf_esr;
 356         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 357         switch (exception) {
 358         case EXCP_UNKNOWN:
 359         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 360         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 361         case EXCP_DATA_ABORT:
 362                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 363         }
 364         intr_enable();
 365
 366         CTR4(KTR_TRAP,
 367             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p",
 368             curthread, esr, frame->tf_elr, frame);
 369
 370         switch(exception) {
 371         case EXCP_FP_SIMD:
 372         case EXCP_TRAP_FP:
 373 #ifdef VFP
 374                 vfp_restore_state();
 375 #else
 376                 panic("VFP exception in userland");
 377 #endif
 378                 break;
 379         case EXCP_SVC:
 380                 svc_handler(frame);
 381                 break;
 382         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 383         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 384         case EXCP_DATA_ABORT:
 385                 data_abort(frame, esr, far, 1);
 386                 break;
 387         case EXCP_UNKNOWN:
 388                 el0_excp_unknown(frame, far);
 389                 break;
 390         case EXCP_SP_ALIGN:
 391                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 392                 userret(td, frame);
 393                 break;
 394         case EXCP_PC_ALIGN:
 395                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 396                 userret(td, frame);
 397                 break;
 398         case EXCP_BRK:
 399                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 400                 userret(td, frame);
 401                 break;
 402         case EXCP_MSR:
 403                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 404                 userret(td, frame);
 405                 break;
 406         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 407                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 408                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 409                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 410                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 411                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 412                     (void *)frame->tf_elr);
 413                 userret(td, frame);
 414                 break;
 415         default:
 416                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 417                 userret(td, frame);
 418                 break;
 419         }
 420
 421         KASSERT((curthread->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 422             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 423         KASSERT(
 424             curthread->td_pcb->pcb_fpusaved == &curthread->td_pcb->pcb_fpustate,
 425             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 426 }
 427
 428 void
 429 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 430 {
 431
 432         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 433 }
 434