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 (p->p_sysent->sv_mask)
 119                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 120         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 121                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 122         else
 123                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 124
 125         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 126         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 127         if (sa->narg > nap)
 128                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 129
 130         td->td_retval[0] = 0;
 131         td->td_retval[1] = 0;
 132
 133         return (0);
 134 }
 135
 136 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 137
 138 static void
 139 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 140 {
 141         int error;
 142
 143         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 144                 error = syscallenter(td);
 145                 syscallret(td, error);
 146         } else {
 147                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 148                 userret(td, frame);
 149         }
 150 }
 151
 152 static void
 153 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 154     uint64_t far, int lower, int exec)
 155 {
 156         struct vm_map *map;
 157         struct proc *p;
 158         struct pcb *pcb;
 159         vm_prot_t ftype;
 160         vm_offset_t va;
 161         int error, sig, ucode;
 162 #ifdef KDB
 163         bool handled;
 164 #endif
 165
 166         /*
 167          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 168          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 169          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 170          */
 171         clrex();
 172
 173 #ifdef KDB
 174         if (kdb_active) {
 175                 kdb_reenter();
 176                 return;
 177         }
 178 #endif
 179
 180         pcb = td->td_pcb;
 181         p = td->td_proc;
 182         if (lower)
 183                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 184         else {
 185                 /* The top bit tells us which range to use */
 186                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 187                         map = kernel_map;
 188                 } else {
 189                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 190                         if (map == NULL)
 191                                 map = kernel_map;
 192                 }
 193         }
 194
 195         /*
 196          * Try to handle translation, access flag, and permission faults.
 197          * Translation faults may occur as a result of the required
 198          * break-before-make sequence used when promoting or demoting
 199          * superpages.  Such faults must not occur while holding the pmap lock,
 200          * or pmap_fault() will recurse on that lock.
 201          */
 202         if ((lower || map == kernel_map || pcb->pcb_onfault != 0) &&
 203             pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 204                 return;
 205
 206         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 207             ("data abort with spinlock held"));
 208         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 209             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 210                 print_registers(frame);
 211                 printf(" far: %16lx\n", far);
 212                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 213                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 214         }
 215
 216         va = trunc_page(far);
 217         if (exec)
 218                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 219         else
 220                 ftype = (esr & ISS_DATA_WnR) == 0 ? VM_PROT_READ :
 221                     VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE;
 222
 223         /* Fault in the page. */
 224         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 225         if (error != KERN_SUCCESS) {
 226                 if (lower) {
 227                         sig = SIGSEGV;
 228                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 229                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 230                         else
 231                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 232                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 233                 } else {
 234                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 235                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 236                                 frame->tf_x[0] = error;
 237                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 238                                 return;
 239                         }
 240
 241                         printf("Fatal data abort:\n");
 242                         print_registers(frame);
 243                         printf(" far: %16lx\n", far);
 244                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 245
 246 #ifdef KDB
 247                         if (debugger_on_trap) {
 248                                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 249                                 handled = kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0,
 250                                     frame);
 251                                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 252                                 if (handled)
 253                                         return;
 254                         }
 255 #endif
 256                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 257                 }
 258         }
 259
 260         if (lower)
 261                 userret(td, frame);
 262 }
 263
 264 static void
 265 print_registers(struct trapframe *frame)
 266 {
 267         u_int reg;
 268
 269         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 270                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 271                     frame->tf_x[reg]);
 272         }
 273         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 274         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 275         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 276         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 277 }
 278
 279 void
 280 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 281 {
 282         struct trapframe *oframe;
 283         uint32_t exception;
 284         uint64_t esr, far;
 285
 286         /* Read the esr register to get the exception details */
 287         esr = frame->tf_esr;
 288         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 289
 290 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 291         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 292                 return;
 293 #endif
 294
 295         CTR4(KTR_TRAP,
 296             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 297             esr, frame->tf_elr, frame);
 298
 299         oframe = td->td_frame;
 300
 301         switch (exception) {
 302         case EXCP_BRK:
 303         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 304         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 305                 break;
 306         default:
 307                 td->td_frame = frame;
 308                 break;
 309         }
 310
 311         switch(exception) {
 312         case EXCP_FP_SIMD:
 313         case EXCP_TRAP_FP:
 314 #ifdef VFP
 315                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 316                         vfp_restore_state();
 317                 } else
 318 #endif
 319                 {
 320                         print_registers(frame);
 321                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 322                         panic("VFP exception in the kernel");
 323                 }
 324                 break;
 325         case EXCP_INSN_ABORT:
 326         case EXCP_DATA_ABORT:
 327                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 328                 intr_enable();
 329                 data_abort(td, frame, esr, far, 0,
 330                     exception == EXCP_INSN_ABORT);
 331                 break;
 332         case EXCP_BRK:
 333 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 334                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 335                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 336                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 337                         break;
 338                 }
 339 #endif
 340 #ifdef KDB
 341                 kdb_trap(exception, 0,
 342                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 343 #else
 344                 panic("No debugger in kernel.\n");
 345 #endif
 346                 frame->tf_elr += 4;
 347                 break;
 348         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 349         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 350 #ifdef KDB
 351                 kdb_trap(exception, 0,
 352                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 353 #else
 354                 panic("No debugger in kernel.\n");
 355 #endif
 356                 break;
 357         case EXCP_UNKNOWN:
 358                 if (undef_insn(1, frame))
 359                         break;
 360                 /* FALLTHROUGH */
 361         default:
 362                 print_registers(frame);
 363                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 364                     esr);
 365         }
 366
 367         td->td_frame = oframe;
 368 }
 369
 370 void
 371 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 372 {
 373         pcpu_bp_harden bp_harden;
 374         uint32_t exception;
 375         uint64_t esr, far;
 376
 377         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 378         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 379             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 380              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 381
 382         esr = frame->tf_esr;
 383         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 384         switch (exception) {
 385         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 386                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 387
 388                 /*
 389                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 390                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 391                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 392                  */
 393                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 394                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 395                         if (bp_harden != NULL)
 396                                 bp_harden();
 397                 }
 398                 break;
 399         case EXCP_UNKNOWN:
 400         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 401         case EXCP_DATA_ABORT:
 402                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 403                 break;
 404         }
 405         intr_enable();
 406
 407         CTR4(KTR_TRAP,
 408             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 409             frame->tf_elr, frame);
 410
 411         switch(exception) {
 412         case EXCP_FP_SIMD:
 413         case EXCP_TRAP_FP:
 414 #ifdef VFP
 415                 vfp_restore_state();
 416 #else
 417                 panic("VFP exception in userland");
 418 #endif
 419                 break;
 420         case EXCP_SVC32:
 421         case EXCP_SVC64:
 422                 svc_handler(td, frame);
 423                 break;
 424         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 425         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 426         case EXCP_DATA_ABORT:
 427                 data_abort(td, frame, esr, far, 1,
 428                     exception == EXCP_INSN_ABORT_L);
 429                 break;
 430         case EXCP_UNKNOWN:
 431                 if (!undef_insn(0, frame))
 432                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 433                 userret(td, frame);
 434                 break;
 435         case EXCP_SP_ALIGN:
 436                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 437                 userret(td, frame);
 438                 break;
 439         case EXCP_PC_ALIGN:
 440                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 441                 userret(td, frame);
 442                 break;
 443         case EXCP_BRK:
 444                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 445                 userret(td, frame);
 446                 break;
 447         case EXCP_MSR:
 448                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 449                 userret(td, frame);
 450                 break;
 451         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 452                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 453                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 454                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 455                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 456                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 457                     (void *)frame->tf_elr);
 458                 userret(td, frame);
 459                 break;
 460         default:
 461                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 462                 userret(td, frame);
 463                 break;
 464         }
 465
 466         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 467             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 468         KASSERT(
 469             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 470             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 471 }
 472
 473 /*
 474  * TODO: We will need to handle these later when we support ARMv8.2 RAS.
 475  */
 476 void
 477 do_serror(struct trapframe *frame)
 478 {
 479         uint64_t esr, far;
 480
 481         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 482         esr = frame->tf_esr;
 483
 484         print_registers(frame);
 485         printf(" far: %16lx\n", far);
 486         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 487         panic("Unhandled System Error");
 488 }
 489
 490 void
 491 unhandled_exception(struct trapframe *frame)
 492 {
 493         uint64_t esr, far;
 494
 495         far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 496         esr = frame->tf_esr;
 497
 498         print_registers(frame);
 499         printf(" far: %16lx\n", far);
 500         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 501         panic("Unhandled exception");
 502 }