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 #ifdef KDB
 160         bool handled;
 161 #endif
 162
 163         /*
 164          * According to the ARMv8-A rev. A.g, B2.10.5 "Load-Exclusive
 165          * and Store-Exclusive instruction usage restrictions", state
 166          * of the exclusive monitors after data abort exception is unknown.
 167          */
 168         clrex();
 169
 170 #ifdef KDB
 171         if (kdb_active) {
 172                 kdb_reenter();
 173                 return;
 174         }
 175 #endif
 176
 177         pcb = td->td_pcb;
 178         p = td->td_proc;
 179         if (lower)
 180                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 181         else {
 182                 /* The top bit tells us which range to use */
 183                 if (far >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 184                         map = kernel_map;
 185                 } else {
 186                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 187                         if (map == NULL)
 188                                 map = kernel_map;
 189                 }
 190         }
 191
 192         /*
 193          * We may fault from userspace or when in a DMAP region due to
 194          * a superpage being unmapped when the access took place. In these
 195          * cases we need to wait for the pmap to be unlocked and check
 196          * if the translation is still invalid.
 197          */
 198         if (map != kernel_map || VIRT_IN_DMAP(far)) {
 199                 if (pmap_fault(map->pmap, esr, far) == KERN_SUCCESS)
 200                         return;
 201         }
 202
 203         KASSERT(td->td_md.md_spinlock_count == 0,
 204             ("data abort with spinlock held"));
 205         if (td->td_critnest != 0 || WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK |
 206             WARN_GIANTOK, NULL, "Kernel page fault") != 0) {
 207                 print_registers(frame);
 208                 printf(" far: %16lx\n", far);
 209                 printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 210                 panic("data abort in critical section or under mutex");
 211         }
 212
 213         va = trunc_page(far);
 214         ftype = ((esr >> 6) & 1) ? VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE : VM_PROT_READ;
 215
 216         /* Fault in the page. */
 217         error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 218         if (error != KERN_SUCCESS) {
 219                 if (lower) {
 220                         sig = SIGSEGV;
 221                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 222                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 223                         else
 224                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 225                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)far);
 226                 } else {
 227                         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 228                             pcb->pcb_onfault != 0) {
 229                                 frame->tf_x[0] = error;
 230                                 frame->tf_elr = pcb->pcb_onfault;
 231                                 return;
 232                         }
 233
 234                         printf("Fatal data abort:\n");
 235                         print_registers(frame);
 236                         printf(" far: %16lx\n", far);
 237                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 238
 239 #ifdef KDB
 240                         if (debugger_on_panic) {
 241                                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 242                                 handled = kdb_trap(ESR_ELx_EXCEPTION(esr), 0,
 243                                     frame);
 244                                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 245                                 if (handled)
 246                                         return;
 247                         }
 248 #endif
 249                         panic("vm_fault failed: %lx", frame->tf_elr);
 250                 }
 251         }
 252
 253         if (lower)
 254                 userret(td, frame);
 255 }
 256
 257 static void
 258 print_registers(struct trapframe *frame)
 259 {
 260         u_int reg;
 261
 262         for (reg = 0; reg < nitems(frame->tf_x); reg++) {
 263                 printf(" %sx%d: %16lx\n", (reg < 10) ? " " : "", reg,
 264                     frame->tf_x[reg]);
 265         }
 266         printf("  sp: %16lx\n", frame->tf_sp);
 267         printf("  lr: %16lx\n", frame->tf_lr);
 268         printf(" elr: %16lx\n", frame->tf_elr);
 269         printf("spsr:         %8x\n", frame->tf_spsr);
 270 }
 271
 272 void
 273 do_el1h_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 274 {
 275         struct trapframe *oframe;
 276         uint32_t exception;
 277         uint64_t esr, far;
 278
 279         /* Read the esr register to get the exception details */
 280         esr = frame->tf_esr;
 281         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 282
 283 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 284         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 285                 return;
 286 #endif
 287
 288         CTR4(KTR_TRAP,
 289             "do_el1_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td,
 290             esr, frame->tf_elr, frame);
 291
 292         oframe = td->td_frame;
 293
 294         switch (exception) {
 295         case EXCP_BRK:
 296         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 297         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 298                 break;
 299         default:
 300                 td->td_frame = frame;
 301                 break;
 302         }
 303
 304         switch(exception) {
 305         case EXCP_FP_SIMD:
 306         case EXCP_TRAP_FP:
 307 #ifdef VFP
 308                 if ((td->td_pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_KERN) != 0) {
 309                         vfp_restore_state();
 310                 } else
 311 #endif
 312                 {
 313                         print_registers(frame);
 314                         printf(" esr:         %.8lx\n", esr);
 315                         panic("VFP exception in the kernel");
 316                 }
 317                 break;
 318         case EXCP_INSN_ABORT:
 319         case EXCP_DATA_ABORT:
 320                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 321                 intr_enable();
 322                 data_abort(td, frame, esr, far, 0);
 323                 break;
 324         case EXCP_BRK:
 325 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 326                 if ((esr & ESR_ELx_ISS_MASK) == 0x40d && \
 327                     dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 328                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 329                         break;
 330                 }
 331 #endif
 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                 frame->tf_elr += 4;
 339                 break;
 340         case EXCP_WATCHPT_EL1:
 341         case EXCP_SOFTSTP_EL1:
 342 #ifdef KDB
 343                 kdb_trap(exception, 0,
 344                     (td->td_frame != NULL) ? td->td_frame : frame);
 345 #else
 346                 panic("No debugger in kernel.\n");
 347 #endif
 348                 break;
 349         case EXCP_UNKNOWN:
 350                 if (undef_insn(1, frame))
 351                         break;
 352                 /* FALLTHROUGH */
 353         default:
 354                 print_registers(frame);
 355                 panic("Unknown kernel exception %x esr_el1 %lx\n", exception,
 356                     esr);
 357         }
 358
 359         td->td_frame = oframe;
 360 }
 361
 362 void
 363 do_el0_sync(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 364 {
 365         pcpu_bp_harden bp_harden;
 366         uint32_t exception;
 367         uint64_t esr, far;
 368
 369         /* Check we have a sane environment when entering from userland */
 370         KASSERT((uintptr_t)get_pcpu() >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 371             ("Invalid pcpu address from userland: %p (tpidr %lx)",
 372              get_pcpu(), READ_SPECIALREG(tpidr_el1)));
 373
 374         esr = frame->tf_esr;
 375         exception = ESR_ELx_EXCEPTION(esr);
 376         switch (exception) {
 377         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 378                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 379
 380                 /*
 381                  * Userspace may be trying to train the branch predictor to
 382                  * attack the kernel. If we are on a CPU affected by this
 383                  * call the handler to clear the branch predictor state.
 384                  */
 385                 if (far > VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 386                         bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
 387                         if (bp_harden != NULL)
 388                                 bp_harden();
 389                 }
 390                 break;
 391         case EXCP_UNKNOWN:
 392         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 393         case EXCP_DATA_ABORT:
 394                 far = READ_SPECIALREG(far_el1);
 395                 break;
 396         }
 397         intr_enable();
 398
 399         CTR4(KTR_TRAP,
 400             "do_el0_sync: curthread: %p, esr %lx, elr: %lx, frame: %p", td, esr,
 401             frame->tf_elr, frame);
 402
 403         switch(exception) {
 404         case EXCP_FP_SIMD:
 405         case EXCP_TRAP_FP:
 406 #ifdef VFP
 407                 vfp_restore_state();
 408 #else
 409                 panic("VFP exception in userland");
 410 #endif
 411                 break;
 412         case EXCP_SVC32:
 413         case EXCP_SVC64:
 414                 svc_handler(td, frame);
 415                 break;
 416         case EXCP_INSN_ABORT_L:
 417         case EXCP_DATA_ABORT_L:
 418         case EXCP_DATA_ABORT:
 419                 data_abort(td, frame, esr, far, 1);
 420                 break;
 421         case EXCP_UNKNOWN:
 422                 if (!undef_insn(0, frame))
 423                         call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)far);
 424                 userret(td, frame);
 425                 break;
 426         case EXCP_SP_ALIGN:
 427                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_sp);
 428                 userret(td, frame);
 429                 break;
 430         case EXCP_PC_ALIGN:
 431                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *)frame->tf_elr);
 432                 userret(td, frame);
 433                 break;
 434         case EXCP_BRK:
 435                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_elr);
 436                 userret(td, frame);
 437                 break;
 438         case EXCP_MSR:
 439                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_PRVOPC, (void *)frame->tf_elr);
 440                 userret(td, frame);
 441                 break;
 442         case EXCP_SOFTSTP_EL0:
 443                 td->td_frame->tf_spsr &= ~PSR_SS;
 444                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_SINGLE_STEP;
 445                 WRITE_SPECIALREG(MDSCR_EL1,
 446                     READ_SPECIALREG(MDSCR_EL1) & ~DBG_MDSCR_SS);
 447                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_TRACE,
 448                     (void *)frame->tf_elr);
 449                 userret(td, frame);
 450                 break;
 451         default:
 452                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_OBJERR, (void *)frame->tf_elr);
 453                 userret(td, frame);
 454                 break;
 455         }
 456
 457         KASSERT((td->td_pcb->pcb_fpflags & ~PCB_FP_USERMASK) == 0,
 458             ("Kernel VFP flags set while entering userspace"));
 459         KASSERT(
 460             td->td_pcb->pcb_fpusaved == &td->td_pcb->pcb_fpustate,
 461             ("Kernel VFP state in use when entering userspace"));
 462 }
 463
 464 void
 465 do_el0_error(struct trapframe *frame)
 466 {
 467
 468         panic("ARM64TODO: do_el0_error");
 469 }
 470