sys/i386/i386/exception.s

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1989, 1990 William F. Jolitz.
   3  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2007 The FreeBSD Foundation
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Portions of this software were developed by A. Joseph Koshy under
   8  * sponsorship from the FreeBSD Foundation and Google, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #include "opt_apic.h"
  38 #include "opt_atpic.h"
  39 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  40 #include "opt_kdtrace.h"
  41 #include "opt_npx.h"
  42
  43 #include <machine/asmacros.h>
  44 #include <machine/psl.h>
  45 #include <machine/trap.h>
  46
  47 #include "assym.s"
  48
  49 #define SEL_RPL_MASK    0x0003
  50 #define GSEL_KPL        0x0020  /* GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) */
  51
  52 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  53         .bss
  54         .globl  dtrace_invop_jump_addr
  55         .align  4
  56         .type   dtrace_invop_jump_addr, @object
  57         .size   dtrace_invop_jump_addr, 4
  58 dtrace_invop_jump_addr:
  59         .zero   4
  60         .globl  dtrace_invop_calltrap_addr
  61         .align  4
  62         .type   dtrace_invop_calltrap_addr, @object
  63         .size   dtrace_invop_calltrap_addr, 4
  64 dtrace_invop_calltrap_addr:
  65         .zero   8
  66 #endif
  67         .text
  68 #ifdef HWPMC_HOOKS
  69         ENTRY(start_exceptions)
  70 #endif
  71 /*****************************************************************************/
  72 /* Trap handling                                                             */
  73 /*****************************************************************************/
  74 /*
  75  * Trap and fault vector routines.
  76  *
  77  * Most traps are 'trap gates', SDT_SYS386TGT.  A trap gate pushes state on
  78  * the stack that mostly looks like an interrupt, but does not disable
  79  * interrupts.  A few of the traps we are use are interrupt gates,
  80  * SDT_SYS386IGT, which are nearly the same thing except interrupts are
  81  * disabled on entry.
  82  *
  83  * The cpu will push a certain amount of state onto the kernel stack for
  84  * the current process.  The amount of state depends on the type of trap
  85  * and whether the trap crossed rings or not.  See i386/include/frame.h.
  86  * At the very least the current EFLAGS (status register, which includes
  87  * the interrupt disable state prior to the trap), the code segment register,
  88  * and the return instruction pointer are pushed by the cpu.  The cpu
  89  * will also push an 'error' code for certain traps.  We push a dummy
  90  * error code for those traps where the cpu doesn't in order to maintain
  91  * a consistent frame.  We also push a contrived 'trap number'.
  92  *
  93  * The cpu does not push the general registers, we must do that, and we
  94  * must restore them prior to calling 'iret'.  The cpu adjusts the %cs and
  95  * %ss segment registers, but does not mess with %ds, %es, or %fs.  Thus we
  96  * must load them with appropriate values for supervisor mode operation.
  97  */
  98
  99 MCOUNT_LABEL(user)
 100 MCOUNT_LABEL(btrap)
 101
 102 #define TRAP(a)         pushl $(a) ; jmp alltraps
 103
 104 IDTVEC(div)
 105         pushl $0; TRAP(T_DIVIDE)
 106 IDTVEC(dbg)
 107         pushl $0; TRAP(T_TRCTRAP)
 108 IDTVEC(nmi)
 109         pushl $0; TRAP(T_NMI)
 110 IDTVEC(bpt)
 111         pushl $0; TRAP(T_BPTFLT)
 112 IDTVEC(dtrace_ret)
 113         pushl $0; TRAP(T_DTRACE_RET)
 114 IDTVEC(ofl)
 115         pushl $0; TRAP(T_OFLOW)
 116 IDTVEC(bnd)
 117         pushl $0; TRAP(T_BOUND)
 118 #ifndef KDTRACE_HOOKS
 119 IDTVEC(ill)
 120         pushl $0; TRAP(T_PRIVINFLT)
 121 #endif
 122 IDTVEC(dna)
 123         pushl $0; TRAP(T_DNA)
 124 IDTVEC(fpusegm)
 125         pushl $0; TRAP(T_FPOPFLT)
 126 IDTVEC(tss)
 127         TRAP(T_TSSFLT)
 128 IDTVEC(missing)
 129         TRAP(T_SEGNPFLT)
 130 IDTVEC(stk)
 131         TRAP(T_STKFLT)
 132 IDTVEC(prot)
 133         TRAP(T_PROTFLT)
 134 IDTVEC(page)
 135         TRAP(T_PAGEFLT)
 136 IDTVEC(mchk)
 137         pushl $0; TRAP(T_MCHK)
 138 IDTVEC(rsvd)
 139         pushl $0; TRAP(T_RESERVED)
 140 IDTVEC(fpu)
 141         pushl $0; TRAP(T_ARITHTRAP)
 142 IDTVEC(align)
 143         TRAP(T_ALIGNFLT)
 144 IDTVEC(xmm)
 145         pushl $0; TRAP(T_XMMFLT)
 146
 147         /*
 148          * alltraps entry point.  Interrupts are enabled if this was a trap
 149          * gate (TGT), else disabled if this was an interrupt gate (IGT).
 150          * Note that int0x80_syscall is a trap gate.   Interrupt gates are
 151          * used by page faults, non-maskable interrupts, debug and breakpoint
 152          * exceptions.
 153          */
 154
 155         SUPERALIGN_TEXT
 156         .globl  alltraps
 157         .type   alltraps,@function
 158 alltraps:
 159         pushal
 160         pushl   %ds
 161         pushl   %es
 162         pushl   %fs
 163 alltraps_with_regs_pushed:
 164         SET_KERNEL_SREGS
 165         cld
 166         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 167 calltrap:
 168         pushl   %esp
 169         call    trap
 170         add     $4, %esp
 171
 172         /*
 173          * Return via doreti to handle ASTs.
 174          */
 175         MEXITCOUNT
 176         jmp     doreti
 177
 178 /*
 179  * Privileged instruction fault.
 180  */
 181 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 182         SUPERALIGN_TEXT
 183 IDTVEC(ill)
 184         /* Check if there is no DTrace hook registered. */
 185         cmpl    $0,dtrace_invop_jump_addr
 186         je      norm_ill
 187
 188         /* Check if this is a user fault. */
 189         cmpl    $GSEL_KPL, 4(%esp)      /* Check the code segment. */
 190
 191         /* If so, just handle it as a normal trap. */
 192         jne     norm_ill
 193
 194         /*
 195          * This is a kernel instruction fault that might have been caused
 196          * by a DTrace provider.
 197          */
 198         pushal                          /* Push all registers onto the stack. */
 199
 200         /*
 201          * Set our jump address for the jump back in the event that
 202          * the exception wasn't caused by DTrace at all.
 203          */
 204         movl    $norm_ill, dtrace_invop_calltrap_addr
 205
 206         /* Jump to the code hooked in by DTrace. */
 207         jmpl    *dtrace_invop_jump_addr
 208
 209         /*
 210          * Process the instruction fault in the normal way.
 211          */
 212 norm_ill:
 213         pushl $0
 214         TRAP(T_PRIVINFLT)
 215 #endif
 216
 217 /*
 218  * SYSCALL CALL GATE (old entry point for a.out binaries)
 219  *
 220  * The intersegment call has been set up to specify one dummy parameter.
 221  *
 222  * This leaves a place to put eflags so that the call frame can be
 223  * converted to a trap frame. Note that the eflags is (semi-)bogusly
 224  * pushed into (what will be) tf_err and then copied later into the
 225  * final spot. It has to be done this way because esp can't be just
 226  * temporarily altered for the pushfl - an interrupt might come in
 227  * and clobber the saved cs/eip.
 228  */
 229         SUPERALIGN_TEXT
 230 IDTVEC(lcall_syscall)
 231         pushfl                          /* save eflags */
 232         popl    8(%esp)                 /* shuffle into tf_eflags */
 233         pushl   $7                      /* sizeof "lcall 7,0" */
 234         subl    $4,%esp                 /* skip over tf_trapno */
 235         pushal
 236         pushl   %ds
 237         pushl   %es
 238         pushl   %fs
 239         SET_KERNEL_SREGS
 240         cld
 241         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 242         pushl   %esp
 243         call    syscall
 244         add     $4, %esp
 245         MEXITCOUNT
 246         jmp     doreti
 247
 248 /*
 249  * Call gate entry for FreeBSD ELF and Linux/NetBSD syscall (int 0x80)
 250  *
 251  * Even though the name says 'int0x80', this is actually a TGT (trap gate)
 252  * rather then an IGT (interrupt gate).  Thus interrupts are enabled on
 253  * entry just as they are for a normal syscall.
 254  */
 255         SUPERALIGN_TEXT
 256 IDTVEC(int0x80_syscall)
 257         pushl   $2                      /* sizeof "int 0x80" */
 258         subl    $4,%esp                 /* skip over tf_trapno */
 259         pushal
 260         pushl   %ds
 261         pushl   %es
 262         pushl   %fs
 263         SET_KERNEL_SREGS
 264         cld
 265         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 266         pushl   %esp
 267         call    syscall
 268         add     $4, %esp
 269         MEXITCOUNT
 270         jmp     doreti
 271
 272 ENTRY(fork_trampoline)
 273         pushl   %esp                    /* trapframe pointer */
 274         pushl   %ebx                    /* arg1 */
 275         pushl   %esi                    /* function */
 276         call    fork_exit
 277         addl    $12,%esp
 278         /* cut from syscall */
 279
 280         /*
 281          * Return via doreti to handle ASTs.
 282          */
 283         MEXITCOUNT
 284         jmp     doreti
 285
 286
 287 /*
 288  * To efficiently implement classification of trap and interrupt handlers
 289  * for profiling, there must be only trap handlers between the labels btrap
 290  * and bintr, and only interrupt handlers between the labels bintr and
 291  * eintr.  This is implemented (partly) by including files that contain
 292  * some of the handlers.  Before including the files, set up a normal asm
 293  * environment so that the included files doen't need to know that they are
 294  * included.
 295  */
 296
 297         .data
 298         .p2align 4
 299         .text
 300         SUPERALIGN_TEXT
 301 MCOUNT_LABEL(bintr)
 302
 303 #ifdef DEV_ATPIC
 304 #include <i386/i386/atpic_vector.s>
 305 #endif
 306
 307 #if defined(DEV_APIC) && defined(DEV_ATPIC)
 308         .data
 309         .p2align 4
 310         .text
 311         SUPERALIGN_TEXT
 312 #endif
 313
 314 #ifdef DEV_APIC
 315 #include <i386/i386/apic_vector.s>
 316 #endif
 317
 318         .data
 319         .p2align 4
 320         .text
 321         SUPERALIGN_TEXT
 322 #include <i386/i386/vm86bios.s>
 323
 324         .text
 325 MCOUNT_LABEL(eintr)
 326
 327 /*
 328  * void doreti(struct trapframe)
 329  *
 330  * Handle return from interrupts, traps and syscalls.
 331  */
 332         .text
 333         SUPERALIGN_TEXT
 334         .type   doreti,@function
 335 doreti:
 336         FAKE_MCOUNT($bintr)             /* init "from" bintr -> doreti */
 337 doreti_next:
 338         /*
 339          * Check if ASTs can be handled now.  ASTs cannot be safely
 340          * processed when returning from an NMI.
 341          */
 342         cmpb    $T_NMI,TF_TRAPNO(%esp)
 343 #ifdef HWPMC_HOOKS
 344         je      doreti_nmi
 345 #else
 346         je      doreti_exit
 347 #endif
 348         /*
 349          * PSL_VM must be checked first since segment registers only
 350          * have an RPL in non-VM86 mode.
 351          */
 352         testl   $PSL_VM,TF_EFLAGS(%esp) /* are we in vm86 mode? */
 353         jz      doreti_notvm86
 354         movl    PCPU(CURPCB),%ecx
 355         testl   $PCB_VM86CALL,PCB_FLAGS(%ecx)   /* are we in a vm86 call? */
 356         jz      doreti_ast              /* can handle ASTS now if not */
 357         jmp     doreti_exit
 358
 359 doreti_notvm86:
 360         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%esp) /* are we returning to user mode? */
 361         jz      doreti_exit             /* can't handle ASTs now if not */
 362
 363 doreti_ast:
 364         /*
 365          * Check for ASTs atomically with returning.  Disabling CPU
 366          * interrupts provides sufficient locking even in the SMP case,
 367          * since we will be informed of any new ASTs by an IPI.
 368          */
 369         cli
 370         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax
 371         testl   $TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDRESCHED,TD_FLAGS(%eax)
 372         je      doreti_exit
 373         sti
 374         pushl   %esp                    /* pass a pointer to the trapframe */
 375         call    ast
 376         add     $4,%esp
 377         jmp     doreti_ast
 378
 379         /*
 380          * doreti_exit: pop registers, iret.
 381          *
 382          *      The segment register pop is a special case, since it may
 383          *      fault if (for example) a sigreturn specifies bad segment
 384          *      registers.  The fault is handled in trap.c.
 385          */
 386 doreti_exit:
 387         MEXITCOUNT
 388
 389         .globl  doreti_popl_fs
 390 doreti_popl_fs:
 391         popl    %fs
 392         .globl  doreti_popl_es
 393 doreti_popl_es:
 394         popl    %es
 395         .globl  doreti_popl_ds
 396 doreti_popl_ds:
 397         popl    %ds
 398         popal
 399         addl    $8,%esp
 400         .globl  doreti_iret
 401 doreti_iret:
 402         iret
 403
 404         /*
 405          * doreti_iret_fault and friends.  Alternative return code for
 406          * the case where we get a fault in the doreti_exit code
 407          * above.  trap() (i386/i386/trap.c) catches this specific
 408          * case, sends the process a signal and continues in the
 409          * corresponding place in the code below.
 410          */
 411         ALIGN_TEXT
 412         .globl  doreti_iret_fault
 413 doreti_iret_fault:
 414         subl    $8,%esp
 415         pushal
 416         pushl   %ds
 417         .globl  doreti_popl_ds_fault
 418 doreti_popl_ds_fault:
 419         pushl   %es
 420         .globl  doreti_popl_es_fault
 421 doreti_popl_es_fault:
 422         pushl   %fs
 423         .globl  doreti_popl_fs_fault
 424 doreti_popl_fs_fault:
 425         movl    $0,TF_ERR(%esp) /* XXX should be the error code */
 426         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%esp)
 427         jmp     alltraps_with_regs_pushed
 428 #ifdef HWPMC_HOOKS
 429 doreti_nmi:
 430         /*
 431          * Since we are returning from an NMI, check if the current trap
 432          * was from user mode and if so whether the current thread
 433          * needs a user call chain capture.
 434          */
 435         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%esp)
 436         jz      doreti_exit
 437         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax    /* curthread present? */
 438         orl     %eax,%eax
 439         jz      doreti_exit
 440         testl   $TDP_CALLCHAIN,TD_PFLAGS(%eax) /* flagged for capture? */
 441         jz      doreti_exit
 442         /*
 443          * Take the processor out of NMI mode by executing a fake "iret".
 444          */
 445         pushfl
 446         pushl   %cs
 447         pushl   $outofnmi
 448         iret
 449 outofnmi:
 450         /*
 451          * Call the callchain capture hook after turning interrupts back on.
 452          */
 453         movl    pmc_hook,%ecx
 454         orl     %ecx,%ecx
 455         jz      doreti_exit
 456         pushl   %esp                    /* frame pointer */
 457         pushl   $PMC_FN_USER_CALLCHAIN  /* command */
 458         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax
 459         pushl   %eax                    /* curthread */
 460         sti
 461         call    *%ecx
 462         addl    $12,%esp
 463         jmp     doreti_ast
 464         ENTRY(end_exceptions)
 465 #endif