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 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)
  97 {
  98         struct proc *p;
  99         register_t *ap;
 100         struct syscall_args *sa;
 101         int nap;
 102
 103         nap = 8;
 104         p = td->td_proc;
 105         ap = td->td_frame->tf_x;
 106         sa = &td->td_sa;
 107
 108         sa->code = td->td_frame->tf_x[8];
 109
 110         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 111                 sa->code = *ap++;
 112                 nap--;
 113         }
 114
 115         if (p->p_sysent->sv_mask)
 116                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 117         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 119         else
 120                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 121
 122         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 123         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 124         if (sa->narg > nap)
 125                 panic("ARM64TODO: Could we have more than 8 args?");
 126
 127         td->td_retval[0] = 0;
 128         td->td_retval[1] = 0;
 129
 130         return (0);
 131 }
 132
 133 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 134
 135 static void
 136 svc_handler(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 137 {
 138         int error;
 139
 140         if ((frame->tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0) {
 141                 error = syscallenter(td);
 142                 syscallret(td, error);
 143         } else {
 144                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLOPN, (void *)frame->tf_elr);
 145                 userret(td, frame);
 146         }
 147 }
 148
 149 static void
 150 data_abort(struct thread *td, struct trapframe *frame, uint64_t esr,
 151     uint64_t far, int lower)
 152 {
 153         struct vm_map *map;
 154         struct proc *p;
 155         struct pcb *pcb;
 156         vm_prot_t ftype;
 157         vm_offset_t va;
 158         int error, sig, ucode;
 159
 160         /*
 161          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 162          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 163          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 164          */
 165         clrex();
 166
 167 #ifdef KDB
 168         if (kdb_active) {
 169                 kdb_reenter();
 170                 return;
 171         }
 172 #endif
 173
 174         pcb = td->td_pcb;
 175
 176         /*
 177          * Special case for fuswintr and suswintr. These can't sleep so
 178          * handle them early on in the trap handler.
 179          */
 180         if (__predict_false(pcb->pcb_onfault == (vm_offset_t)&fsu_intr_fault)) {
 181                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 182                 return;
 183         }
 184
 185         p = td->td_proc;
 186         if (lower)
 187                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 188         else {
 189                 /* The top bit tells us which range to use */
 190                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 191                         map = kernel_map;
 192                 } else {
 193                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 194                         if (map == NULL)
 195                                 map = kernel_map;
 196                 }
 197         }
 198
 199         if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 200                 return;
 201
 202         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 203             ("data abort with spinlock held"));
 204         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 205             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 206                 print_registers(frame);
 207                 printf(" far: %16lx\n", far);
 208                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 209                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 210         }
 211
 212         va = trunc_page(far);
 213         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 214
 215         /* Fault in the page. */
 216         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 217         if (error != KERN_SUCCESS) {
 218                 if (lower) {
 219                         sig = SIGSEGV;
 220                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 221                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 222                         else
 223                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 224                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 225                 } else {
 226                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 227                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 228                                 frame->tf_x[0] = error;
 229                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 230                                 return;
 231                         }
 232
 233                         printf("Fatal data abort:\n");
 234                         print_registers(frame);
 235                         printf(" far: %16lx\n", far);
 236                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 237
 238 #ifdef KDB
 239                         if (debugger_on_panic || kdb_active)
 240                                 if (kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0, frame))
 241                                         return;
 242 #endif
 243                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 244                 }
 245         }
 246
 247         if (lower)
 248                 userret(td, frame);
 249 }
 250
 251 static void
 252 print_registers(struct trapframe *frame)
 253 {
 254         u_int reg;
 255
 256         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 257                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 258                     frame->tf_x[reg]);
 259         }
 260         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 261         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 262         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 263         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 264 }
 265
 266 void
 267 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 268 {
 269         struct trapframe *oframe;
 270         uint32_t exception;
 271         uint64_t esr, far;
 272
 273         /* Read the esr register to get the exception details */
 274         esr = frame->tf_esr;
 275         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 276
 277 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 278         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 279                 return;
 280 #endif
 281
 282         CTR4(KTR_TRAP,
 283             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 284             esr, frame->tf_elr, frame);
 285
 286         oframe = td->td_frame;
 287
 288         switch (exception) {
 289         case EXCP_BRK:
 290         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 291         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 292                 break;
 293         default:
 294                 td->td_frame = frame;
 295                 break;
 296         }
 297
 298         switch(exception) {
 299         case EXCP_FP_SIMD:
 300         case EXCP_TRAP_FP:
 301 #ifdef VFP
 302                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 303                         vfp_restore_state();
 304                 } else
 305 #endif
 306                 {
 307                         print_registers(frame);
 308                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 309                         panic("VFP exception in the kernel");
 310                 }
 311                 break;
 312         case EXCP_INSN_ABORT:
 313         case EXCP_DATA_ABORT:
 314                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 315                 intr_enable();
 316                 data_abort(td, frame, esr, far, 0);
 317                 break;
 318         case EXCP_BRK:
 319 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 320                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 321                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 322                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 323                         break;
 324                 }
 325 #endif
 326                 kdb_trap(exception, 0,
 327                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 328                 frame->tf_elr += 4;
 329                 break;
 330         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 331         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 332 #ifdef KDB
 333                 kdb_trap(exception, 0,
 334                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 335 #else
 336                 panic("No debugger in kernel.\n");
 337 #endif
 338                 break;
 339         case EXCP_UNKNOWN:
 340                 if (undef_insn(1, frame))
 341                         break;
 342                 /* FALLTHROUGH */
 343         default:
 344                 print_registers(frame);
 345                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 346                     esr);
 347         }
 348
 349         td->td_frame = oframe;
 350 }
 351
 352 void
 353 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 354 {
 355         pcpu_bp_harden bp_harden;
 356         uint32_t exception;
 357         uint64_t esr, far;
 358
 359         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 360         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 361             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 362              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 363
 364         esr = frame->tf_esr;
 365         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 366         switch (exception) {
 367         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 368                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 369
 370                 /*
 371                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 372                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 373                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 374                  */
 375                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 376                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 377                         if (bp_harden != NULL)
 378                                 bp_harden();
 379                 }
 380                 break;
 381         case EXCP_UNKNOWN:
 382         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 383         case EXCP_DATA_ABORT:
 384                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 385                 break;
 386         }
 387         intr_enable();
 388
 389         CTR4(KTR_TRAP,
 390             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 391             frame->tf_elr, frame);
 392
 393         switch(exception) {
 394         case EXCP_FP_SIMD:
 395         case EXCP_TRAP_FP:
 396 #ifdef VFP
 397                 vfp_restore_state();
 398 #else
 399                 panic("VFP exception in userland");
 400 #endif
 401                 break;
 402         case EXCP_SVC32:
 403         case EXCP_SVC64:
 404                 svc_handler(td, frame);
 405                 break;
 406         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 407         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 408         case EXCP_DATA_ABORT:
 409                 data_abort(td, frame, esr, far, 1);
 410                 break;
 411         case EXCP_UNKNOWN:
 412                 if (!undef_insn(0, frame))
 413                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 414                 userret(td, frame);
 415                 break;
 416         case EXCP_SP_ALIGN:
 417                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 418                 userret(td, frame);
 419                 break;
 420         case EXCP_PC_ALIGN:
 421                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 422                 userret(td, frame);
 423                 break;
 424         case EXCP_BRK:
 425                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 426                 userret(td, frame);
 427                 break;
 428         case EXCP_MSR:
 429                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 430                 userret(td, frame);
 431                 break;
 432         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 433                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 434                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 435                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 436                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 437                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 438                     (void *)frame->tf_elr);
 439                 userret(td, frame);
 440                 break;
 441         default:
 442                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 443                 userret(td, frame);
 444                 break;
 445         }
 446
 447         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 448             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 449         KASSERT(
 450             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 451             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 452 }
 453
 454 void
 455 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 456 {
 457
 458         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 459 }
 460