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 thread *, struct trapframe *);
  76 void do_el0_sync(struct thread *, 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 thread *td, struct trapframe *frame)
 134 {
 135         struct syscall_args sa;
 136         int error;
 137
 138         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 139                 error = syscallenter(td, &sa);
 140                 syscallret(td, error, &sa);
 141         } else {
 142                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 143                 userret(td, frame);
 144         }
 145 }
 146
 147 static void
 148 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 149     uint64_t far, int lower)
 150 {
 151         struct vm_map *map;
 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         pcb = td->td_pcb;
 173
 174         /*
 175          * Special case for fuswintr and suswintr. These can't sleep so
 176          * handle them early on in the trap handler.
 177          */
 178         if (__predict_false(pcb->pcb_onfault == (vm_offset_t)&fsu_intr_fault)) {
 179                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 180                 return;
 181         }
 182
 183         p = td->td_proc;
 184         if (lower)
 185                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 186         else {
 187                 /* The top bit tells us which range to use */
 188                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 189                         map = kernel_map;
 190                 } else {
 191                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 192                         if (map == NULL)
 193                                 map = kernel_map;
 194                 }
 195         }
 196
 197         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 198                 return;
 199
 200         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 201             ("data abort with spinlock held"));
 202         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 203             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 204                 print_registers(frame);
 205                 printf(" far: %16lx\n", far);
 206                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 207                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 208         }
 209
 210         va = trunc_page(far);
 211         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 212
 213         /* Fault in the page. */
 214         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 215         if (error != KERN_SUCCESS) {
 216                 if (lower) {
 217                         sig = SIGSEGV;
 218                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 219                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 220                         else
 221                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 222                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 223                 } else {
 224                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 225                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 226                                 frame->tf_x[0] = error;
 227                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 228                                 return;
 229                         }
 230
 231                         printf("Fatal data abort:\n");
 232                         print_registers(frame);
 233                         printf(" far: %16lx\n", far);
 234                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 235
 236 #ifdef KDB
 237                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 238                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 239                                         return;
 240 #endif
 241                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 242                 }
 243         }
 244
 245         if (lower)
 246                 userret(td, frame);
 247 }
 248
 249 static void
 250 print_registers(struct trapframe *frame)
 251 {
 252         u_int reg;
 253
 254         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 255                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 256                     frame->tf_x[reg]);
 257         }
 258         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 259         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 260         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 261         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 262 }
 263
 264 void
 265 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 266 {
 267         uint32_t exception;
 268         uint64_t esr, far;
 269
 270         /* Read the esr register to get the exception details */
 271         esr = frame->tf_esr;
 272         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 273
 274 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 275         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 276                 return;
 277 #endif
 278
 279         CTR4(KTR_TRAP,
 280             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 281             esr, frame->tf_elr, frame);
 282
 283         switch(exception) {
 284         case EXCP_FP_SIMD:
 285         case EXCP_TRAP_FP:
 286 #ifdef VFP
 287                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 288                         vfp_restore_state();
 289                 } else
 290 #endif
 291                 {
 292                         print_registers(frame);
 293                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 294                         panic("VFP exception in the kernel");
 295                 }
 296                 break;
 297         case EXCP_INSN_ABORT:
 298         case EXCP_DATA_ABORT:
 299                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 300                 intr_enable();
 301                 data_abort(td, frame, esr, far, 0);
 302                 break;
 303         case EXCP_BRK:
 304 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 305                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 306                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 307                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 308                         break;
 309                 }
 310 #endif
 311                 /* FALLTHROUGH */
 312         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 313         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 314 #ifdef KDB
 315                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 316 #else
 317                 panic("No debugger in kernel.\n");
 318 #endif
 319                 break;
 320         default:
 321                 print_registers(frame);
 322                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 323                     esr);
 324         }
 325 }
 326
 327 /*
 328  * The attempted execution of an instruction bit pattern that has no allocated
 329  * instruction results in an exception with an unknown reason.
 330  */
 331 static void
 332 el0_excp_unknown(struct trapframe *frame, uint64_t far)
 333 {
 334         struct thread *td;
 335
 336         td = curthread;
 337         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 338         userret(td, frame);
 339 }
 340
 341 void
 342 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 343 {
 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         esr = frame->tf_esr;
 353         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 354         switch (exception) {
 355         case EXCP_UNKNOWN:
 356         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 357         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 358         case EXCP_DATA_ABORT:
 359                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 360         }
 361         intr_enable();
 362
 363         CTR4(KTR_TRAP,
 364             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 365             frame->tf_elr, frame);
 366
 367         switch(exception) {
 368         case EXCP_FP_SIMD:
 369         case EXCP_TRAP_FP:
 370 #ifdef VFP
 371                 vfp_restore_state();
 372 #else
 373                 panic("VFP exception in userland");
 374 #endif
 375                 break;
 376         case EXCP_SVC:
 377                 svc_handler(td, frame);
 378                 break;
 379         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 380         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 381         case EXCP_DATA_ABORT:
 382                 data_abort(td, frame, esr, far, 1);
 383                 break;
 384         case EXCP_UNKNOWN:
 385                 el0_excp_unknown(frame, far);
 386                 break;
 387         case EXCP_SP_ALIGN:
 388                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 389                 userret(td, frame);
 390                 break;
 391         case EXCP_PC_ALIGN:
 392                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 393                 userret(td, frame);
 394                 break;
 395         case EXCP_BRK:
 396                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 397                 userret(td, frame);
 398                 break;
 399         case EXCP_MSR:
 400                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 401                 userret(td, frame);
 402                 break;
 403         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 404                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 405                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 406                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 407                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 408                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 409                     (void *)frame->tf_elr);
 410                 userret(td, frame);
 411                 break;
 412         default:
 413                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 414                 userret(td, frame);
 415                 break;
 416         }
 417
 418         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 419             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 420         KASSERT(
 421             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 422             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 423 }
 424
 425 void
 426 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 427 {
 428
 429         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 430 }
 431