sys/i386/i386/trap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 1994, David Greenman
   3  * Copyright (c) 1990, 1993
   4  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   7  * the University of Utah, and William Jolitz.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  18  *    must display the following acknowledgement:
  19  *      This product includes software developed by the University of
  20  *      California, Berkeley and its contributors.
  21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  23  *    without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  *      from: @(#)trap.c        7.4 (Berkeley) 5/13/91
  38  */
  39
  40 #include <sys/cdefs.h>
  41 __FBSDID("$FreeBSD$");
  42
  43 /*
  44  * 386 Trap and System call handling
  45  */
  46
  47 #include "opt_clock.h"
  48 #include "opt_cpu.h"
  49 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  50 #include "opt_isa.h"
  51 #include "opt_kdb.h"
  52 #include "opt_kdtrace.h"
  53 #include "opt_npx.h"
  54 #include "opt_trap.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/bus.h>
  58 #include <sys/systm.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/pioctl.h>
  61 #include <sys/ptrace.h>
  62 #include <sys/kdb.h>
  63 #include <sys/kernel.h>
  64 #include <sys/ktr.h>
  65 #include <sys/lock.h>
  66 #include <sys/mutex.h>
  67 #include <sys/resourcevar.h>
  68 #include <sys/signalvar.h>
  69 #include <sys/syscall.h>
  70 #include <sys/sysctl.h>
  71 #include <sys/sysent.h>
  72 #include <sys/uio.h>
  73 #include <sys/vmmeter.h>
  74 #ifdef HWPMC_HOOKS
  75 #include <sys/pmckern.h>
  76 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, all);
  77 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, read);
  78 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, write);
  79 #endif
  80 #include <security/audit/audit.h>
  81
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <vm/pmap.h>
  85 #include <vm/vm_kern.h>
  86 #include <vm/vm_map.h>
  87 #include <vm/vm_page.h>
  88 #include <vm/vm_extern.h>
  89
  90 #include <machine/cpu.h>
  91 #include <machine/intr_machdep.h>
  92 #include <x86/mca.h>
  93 #include <machine/md_var.h>
  94 #include <machine/pcb.h>
  95 #ifdef SMP
  96 #include <machine/smp.h>
  97 #endif
  98 #include <machine/tss.h>
  99 #include <machine/vm86.h>
 100
 101 #ifdef POWERFAIL_NMI
 102 #include <sys/syslog.h>
 103 #include <machine/clock.h>
 104 #endif
 105
 106 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 107 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 108
 109 /*
 110  * This is a hook which is initialised by the dtrace module
 111  * to handle traps which might occur during DTrace probe
 112  * execution.
 113  */
 114 dtrace_trap_func_t      dtrace_trap_func;
 115
 116 dtrace_doubletrap_func_t        dtrace_doubletrap_func;
 117
 118 /*
 119  * This is a hook which is initialised by the systrace module
 120  * when it is loaded. This keeps the DTrace syscall provider
 121  * implementation opaque.
 122  */
 123 systrace_probe_func_t   systrace_probe_func;
 124
 125 /*
 126  * These hooks are necessary for the pid, usdt and fasttrap providers.
 127  */
 128 dtrace_fasttrap_probe_ptr_t     dtrace_fasttrap_probe_ptr;
 129 dtrace_pid_probe_ptr_t          dtrace_pid_probe_ptr;
 130 dtrace_return_probe_ptr_t       dtrace_return_probe_ptr;
 131 #endif
 132
 133 extern void trap(struct trapframe *frame);
 134 extern void syscall(struct trapframe *frame);
 135
 136 static int trap_pfault(struct trapframe *, int, vm_offset_t);
 137 static void trap_fatal(struct trapframe *, vm_offset_t);
 138 void dblfault_handler(void);
 139
 140 extern inthand_t IDTVEC(lcall_syscall);
 141
 142 #define MAX_TRAP_MSG            33
 143 static char *trap_msg[] = {
 144         "",                                     /*  0 unused */
 145         "privileged instruction fault",         /*  1 T_PRIVINFLT */
 146         "",                                     /*  2 unused */
 147         "breakpoint instruction fault",         /*  3 T_BPTFLT */
 148         "",                                     /*  4 unused */
 149         "",                                     /*  5 unused */
 150         "arithmetic trap",                      /*  6 T_ARITHTRAP */
 151         "",                                     /*  7 unused */
 152         "",                                     /*  8 unused */
 153         "general protection fault",             /*  9 T_PROTFLT */
 154         "trace trap",                           /* 10 T_TRCTRAP */
 155         "",                                     /* 11 unused */
 156         "page fault",                           /* 12 T_PAGEFLT */
 157         "",                                     /* 13 unused */
 158         "alignment fault",                      /* 14 T_ALIGNFLT */
 159         "",                                     /* 15 unused */
 160         "",                                     /* 16 unused */
 161         "",                                     /* 17 unused */
 162         "integer divide fault",                 /* 18 T_DIVIDE */
 163         "non-maskable interrupt trap",          /* 19 T_NMI */
 164         "overflow trap",                        /* 20 T_OFLOW */
 165         "FPU bounds check fault",               /* 21 T_BOUND */
 166         "FPU device not available",             /* 22 T_DNA */
 167         "double fault",                         /* 23 T_DOUBLEFLT */
 168         "FPU operand fetch fault",              /* 24 T_FPOPFLT */
 169         "invalid TSS fault",                    /* 25 T_TSSFLT */
 170         "segment not present fault",            /* 26 T_SEGNPFLT */
 171         "stack fault",                          /* 27 T_STKFLT */
 172         "machine check trap",                   /* 28 T_MCHK */
 173         "SIMD floating-point exception",        /* 29 T_XMMFLT */
 174         "reserved (unknown) fault",             /* 30 T_RESERVED */
 175         "",                                     /* 31 unused (reserved) */
 176         "DTrace pid return trap",               /* 32 T_DTRACE_RET */
 177         "DTrace fasttrap probe trap",           /* 33 T_DTRACE_PROBE */
 178
 179 };
 180
 181 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 182 extern int has_f00f_bug;
 183 #endif
 184
 185 #ifdef KDB
 186 static int kdb_on_nmi = 1;
 187 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, kdb_on_nmi, CTLFLAG_RW,
 188         &kdb_on_nmi, 0, "Go to KDB on NMI");
 189 TUNABLE_INT("machdep.kdb_on_nmi", &kdb_on_nmi);
 190 #endif
 191 static int panic_on_nmi = 1;
 192 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, panic_on_nmi, CTLFLAG_RW,
 193         &panic_on_nmi, 0, "Panic on NMI");
 194 TUNABLE_INT("machdep.panic_on_nmi", &panic_on_nmi);
 195 static int prot_fault_translation = 0;
 196 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, prot_fault_translation, CTLFLAG_RW,
 197         &prot_fault_translation, 0, "Select signal to deliver on protection fault");
 198 static int uprintf_signal;
 199 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, uprintf_signal, CTLFLAG_RW,
 200     &uprintf_signal, 0,
 201     "Print debugging information on trap signal to ctty");
 202
 203 /*
 204  * Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
 205  * This common code is called from assembly language IDT gate entry
 206  * routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
 207  * frame after the exception has been processed.
 208  */
 209
 210 void
 211 trap(struct trapframe *frame)
 212 {
 213         struct thread *td = curthread;
 214         struct proc *p = td->td_proc;
 215         int i = 0, ucode = 0, code;
 216         u_int type;
 217         register_t addr = 0;
 218         vm_offset_t eva;
 219         ksiginfo_t ksi;
 220 #ifdef POWERFAIL_NMI
 221         static int lastalert = 0;
 222 #endif
 223
 224         PCPU_INC(cnt.v_trap);
 225         type = frame->tf_trapno;
 226
 227 #ifdef SMP
 228         /* Handler for NMI IPIs used for stopping CPUs. */
 229         if (type == T_NMI) {
 230                  if (ipi_nmi_handler() == 0)
 231                            goto out;
 232         }
 233 #endif /* SMP */
 234
 235 #ifdef KDB
 236         if (kdb_active) {
 237                 kdb_reenter();
 238                 goto out;
 239         }
 240 #endif
 241
 242         if (type == T_RESERVED) {
 243                 trap_fatal(frame, 0);
 244                 goto out;
 245         }
 246
 247 #ifdef  HWPMC_HOOKS
 248         /*
 249          * CPU PMCs interrupt using an NMI so we check for that first.
 250          * If the HWPMC module is active, 'pmc_hook' will point to
 251          * the function to be called.  A return value of '1' from the
 252          * hook means that the NMI was handled by it and that we can
 253          * return immediately.
 254          */
 255         if (type == T_NMI && pmc_intr &&
 256             (*pmc_intr)(PCPU_GET(cpuid), frame))
 257             goto out;
 258 #endif
 259
 260         if (type == T_MCHK) {
 261                 mca_intr();
 262                 goto out;
 263         }
 264
 265 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 266         /*
 267          * A trap can occur while DTrace executes a probe. Before
 268          * executing the probe, DTrace blocks re-scheduling and sets
 269          * a flag in it's per-cpu flags to indicate that it doesn't
 270          * want to fault. On returning from the probe, the no-fault
 271          * flag is cleared and finally re-scheduling is enabled.
 272          *
 273          * If the DTrace kernel module has registered a trap handler,
 274          * call it and if it returns non-zero, assume that it has
 275          * handled the trap and modified the trap frame so that this
 276          * function can return normally.
 277          */
 278         if (type == T_DTRACE_PROBE || type == T_DTRACE_RET ||
 279             type == T_BPTFLT) {
 280                 struct reg regs;
 281
 282                 fill_frame_regs(frame, &regs);
 283                 if (type == T_DTRACE_PROBE &&
 284                     dtrace_fasttrap_probe_ptr != NULL &&
 285                     dtrace_fasttrap_probe_ptr(&regs) == 0)
 286                         goto out;
 287                 if (type == T_BPTFLT &&
 288                     dtrace_pid_probe_ptr != NULL &&
 289                     dtrace_pid_probe_ptr(&regs) == 0)
 290                         goto out;
 291                 if (type == T_DTRACE_RET &&
 292                     dtrace_return_probe_ptr != NULL &&
 293                     dtrace_return_probe_ptr(&regs) == 0)
 294                         goto out;
 295         }
 296         if ((type == T_PROTFLT || type == T_PAGEFLT) &&
 297             dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, type))
 298                 goto out;
 299 #endif
 300
 301         if ((frame->tf_eflags & PSL_I) == 0) {
 302                 /*
 303                  * Buggy application or kernel code has disabled
 304                  * interrupts and then trapped.  Enabling interrupts
 305                  * now is wrong, but it is better than running with
 306                  * interrupts disabled until they are accidentally
 307                  * enabled later.
 308                  */
 309                 if (ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL || (frame->tf_eflags & PSL_VM))
 310                         uprintf(
 311                             "pid %ld (%s): trap %d with interrupts disabled\n",
 312                             (long)curproc->p_pid, curthread->td_name, type);
 313                 else if (type != T_NMI && type != T_BPTFLT &&
 314                     type != T_TRCTRAP &&
 315                     frame->tf_eip != (int)cpu_switch_load_gs) {
 316                         /*
 317                          * XXX not quite right, since this may be for a
 318                          * multiple fault in user mode.
 319                          */
 320                         printf("kernel trap %d with interrupts disabled\n",
 321                             type);
 322                         /*
 323                          * Page faults need interrupts disabled until later,
 324                          * and we shouldn't enable interrupts while holding
 325                          * a spin lock.
 326                          */
 327                         if (type != T_PAGEFLT &&
 328                             td->td_md.md_spinlock_count == 0)
 329                                 enable_intr();
 330                 }
 331         }
 332         eva = 0;
 333         code = frame->tf_err;
 334         if (type == T_PAGEFLT) {
 335                 /*
 336                  * For some Cyrix CPUs, %cr2 is clobbered by
 337                  * interrupts.  This problem is worked around by using
 338                  * an interrupt gate for the pagefault handler.  We
 339                  * are finally ready to read %cr2 and conditionally
 340                  * reenable interrupts.  If we hold a spin lock, then
 341                  * we must not reenable interrupts.  This might be a
 342                  * spurious page fault.
 343                  */
 344                 eva = rcr2();
 345                 if (td->td_md.md_spinlock_count == 0)
 346                         enable_intr();
 347         }
 348
 349         if ((ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL) ||
 350             ((frame->tf_eflags & PSL_VM) &&
 351                 !(curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL))) {
 352                 /* user trap */
 353
 354                 td->td_pticks = 0;
 355                 td->td_frame = frame;
 356                 addr = frame->tf_eip;
 357                 if (td->td_ucred != p->p_ucred)
 358                         cred_update_thread(td);
 359
 360                 switch (type) {
 361                 case T_PRIVINFLT:       /* privileged instruction fault */
 362                         i = SIGILL;
 363                         ucode = ILL_PRVOPC;
 364                         break;
 365
 366                 case T_BPTFLT:          /* bpt instruction fault */
 367                 case T_TRCTRAP:         /* trace trap */
 368                         enable_intr();
 369                         frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
 370                         i = SIGTRAP;
 371                         ucode = (type == T_TRCTRAP ? TRAP_TRACE : TRAP_BRKPT);
 372                         break;
 373
 374                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 375 #ifdef DEV_NPX
 376                         ucode = npxtrap_x87();
 377                         if (ucode == -1)
 378                                 goto userout;
 379 #else
 380                         ucode = 0;
 381 #endif
 382                         i = SIGFPE;
 383                         break;
 384
 385                         /*
 386                          * The following two traps can happen in
 387                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
 388                          * them specially.
 389                          */
 390                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 391                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 392                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 393                                 i = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 394                                 if (i == 0)
 395                                         goto user;
 396                                 break;
 397                         }
 398                         i = SIGBUS;
 399                         ucode = (type == T_PROTFLT) ? BUS_OBJERR : BUS_ADRERR;
 400                         break;
 401                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 402                         i = SIGBUS;
 403                         ucode = BUS_ADRERR;
 404                         break;
 405                 case T_TSSFLT:          /* invalid TSS fault */
 406                         i = SIGBUS;
 407                         ucode = BUS_OBJERR;
 408                         break;
 409                 case T_DOUBLEFLT:       /* double fault */
 410                 default:
 411                         i = SIGBUS;
 412                         ucode = BUS_OBJERR;
 413                         break;
 414
 415                 case T_PAGEFLT:         /* page fault */
 416
 417                         i = trap_pfault(frame, TRUE, eva);
 418 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 419                         if (i == -2) {
 420                                 /*
 421                                  * The f00f hack workaround has triggered, so
 422                                  * treat the fault as an illegal instruction
 423                                  * (T_PRIVINFLT) instead of a page fault.
 424                                  */
 425                                 type = frame->tf_trapno = T_PRIVINFLT;
 426
 427                                 /* Proceed as in that case. */
 428                                 ucode = ILL_PRVOPC;
 429                                 i = SIGILL;
 430                                 break;
 431                         }
 432 #endif
 433                         if (i == -1)
 434                                 goto userout;
 435                         if (i == 0)
 436                                 goto user;
 437
 438                         if (i == SIGSEGV)
 439                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 440                         else {
 441                                 if (prot_fault_translation == 0) {
 442                                         /*
 443                                          * Autodetect.
 444                                          * This check also covers the images
 445                                          * without the ABI-tag ELF note.
 446                                          */
 447                                         if (SV_CURPROC_ABI() == SV_ABI_FREEBSD
 448                                             && p->p_osrel >= P_OSREL_SIGSEGV) {
 449                                                 i = SIGSEGV;
 450                                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 451                                         } else {
 452                                                 i = SIGBUS;
 453                                                 ucode = BUS_PAGE_FAULT;
 454                                         }
 455                                 } else if (prot_fault_translation == 1) {
 456                                         /*
 457                                          * Always compat mode.
 458                                          */
 459                                         i = SIGBUS;
 460                                         ucode = BUS_PAGE_FAULT;
 461                                 } else {
 462                                         /*
 463                                          * Always SIGSEGV mode.
 464                                          */
 465                                         i = SIGSEGV;
 466                                         ucode = SEGV_ACCERR;
 467                                 }
 468                         }
 469                         addr = eva;
 470                         break;
 471
 472                 case T_DIVIDE:          /* integer divide fault */
 473                         ucode = FPE_INTDIV;
 474                         i = SIGFPE;
 475                         break;
 476
 477 #ifdef DEV_ISA
 478                 case T_NMI:
 479 #ifdef POWERFAIL_NMI
 480 #ifndef TIMER_FREQ
 481 #  define TIMER_FREQ 1193182
 482 #endif
 483                         if (time_second - lastalert > 10) {
 484                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 485                                 sysbeep(880, hz);
 486                                 lastalert = time_second;
 487                         }
 488                         goto userout;
 489 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 490                         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
 491                         if (isa_nmi(code) == 0) {
 492 #ifdef KDB
 493                                 /*
 494                                  * NMI can be hooked up to a pushbutton
 495                                  * for debugging.
 496                                  */
 497                                 if (kdb_on_nmi) {
 498                                         printf ("NMI ... going to debugger\n");
 499                                         kdb_trap(type, 0, frame);
 500                                 }
 501 #endif /* KDB */
 502                                 goto userout;
 503                         } else if (panic_on_nmi)
 504                                 panic("NMI indicates hardware failure");
 505                         break;
 506 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 507 #endif /* DEV_ISA */
 508
 509                 case T_OFLOW:           /* integer overflow fault */
 510                         ucode = FPE_INTOVF;
 511                         i = SIGFPE;
 512                         break;
 513
 514                 case T_BOUND:           /* bounds check fault */
 515                         ucode = FPE_FLTSUB;
 516                         i = SIGFPE;
 517                         break;
 518
 519                 case T_DNA:
 520 #ifdef DEV_NPX
 521                         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 522                             ("kernel FPU ctx has leaked"));
 523                         /* transparent fault (due to context switch "late") */
 524                         if (npxdna())
 525                                 goto userout;
 526 #endif
 527                         uprintf("pid %d killed due to lack of floating point\n",
 528                                 p->p_pid);
 529                         i = SIGKILL;
 530                         ucode = 0;
 531                         break;
 532
 533                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 534                         ucode = ILL_COPROC;
 535                         i = SIGILL;
 536                         break;
 537
 538                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 539 #if defined(DEV_NPX) && !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
 540                         ucode = npxtrap_sse();
 541                         if (ucode == -1)
 542                                 goto userout;
 543 #else
 544                         ucode = 0;
 545 #endif
 546                         i = SIGFPE;
 547                         break;
 548                 }
 549         } else {
 550                 /* kernel trap */
 551
 552                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 553                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 554                 switch (type) {
 555                 case T_PAGEFLT:                 /* page fault */
 556                         (void) trap_pfault(frame, FALSE, eva);
 557                         goto out;
 558
 559                 case T_DNA:
 560 #ifdef DEV_NPX
 561                         KASSERT(!PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 562                             ("Unregistered use of FPU in kernel"));
 563                         if (npxdna())
 564                                 goto out;
 565 #endif
 566                         break;
 567
 568                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 569                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 570                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 571                         /*
 572                          * XXXKIB for now disable any FPU traps in kernel
 573                          * handler registration seems to be overkill
 574                          */
 575                         trap_fatal(frame, 0);
 576                         goto out;
 577
 578                         /*
 579                          * The following two traps can happen in
 580                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
 581                          * them specially.
 582                          */
 583                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 584                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 585                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 586                                 i = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 587                                 if (i != 0)
 588                                         /*
 589                                          * returns to original process
 590                                          */
 591                                         vm86_trap((struct vm86frame *)frame);
 592                                 goto out;
 593                         }
 594                         if (type == T_STKFLT)
 595                                 break;
 596
 597                         /* FALL THROUGH */
 598
 599                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 600                         if (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL)
 601                                 break;
 602
 603                         /*
 604                          * Invalid %fs's and %gs's can be created using
 605                          * procfs or PT_SETREGS or by invalidating the
 606                          * underlying LDT entry.  This causes a fault
 607                          * in kernel mode when the kernel attempts to
 608                          * switch contexts.  Lose the bad context
 609                          * (XXX) so that we can continue, and generate
 610                          * a signal.
 611                          */
 612                         if (frame->tf_eip == (int)cpu_switch_load_gs) {
 613                                 curpcb->pcb_gs = 0;
 614 #if 0
 615                                 PROC_LOCK(p);
 616                                 kern_psignal(p, SIGBUS);
 617                                 PROC_UNLOCK(p);
 618 #endif
 619                                 goto out;
 620                         }
 621
 622                         if (td->td_intr_nesting_level != 0)
 623                                 break;
 624
 625                         /*
 626                          * Invalid segment selectors and out of bounds
 627                          * %eip's and %esp's can be set up in user mode.
 628                          * This causes a fault in kernel mode when the
 629                          * kernel tries to return to user mode.  We want
 630                          * to get this fault so that we can fix the
 631                          * problem here and not have to check all the
 632                          * selectors and pointers when the user changes
 633                          * them.
 634                          */
 635                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_iret) {
 636                                 frame->tf_eip = (int)doreti_iret_fault;
 637                                 goto out;
 638                         }
 639                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_ds) {
 640                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_ds_fault;
 641                                 goto out;
 642                         }
 643                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_es) {
 644                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_es_fault;
 645                                 goto out;
 646                         }
 647                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_fs) {
 648                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_fs_fault;
 649                                 goto out;
 650                         }
 651                         if (curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 652                                 frame->tf_eip =
 653                                     (int)curpcb->pcb_onfault;
 654                                 goto out;
 655                         }
 656                         break;
 657
 658                 case T_TSSFLT:
 659                         /*
 660                          * PSL_NT can be set in user mode and isn't cleared
 661                          * automatically when the kernel is entered.  This
 662                          * causes a TSS fault when the kernel attempts to
 663                          * `iret' because the TSS link is uninitialized.  We
 664                          * want to get this fault so that we can fix the
 665                          * problem here and not every time the kernel is
 666                          * entered.
 667                          */
 668                         if (frame->tf_eflags & PSL_NT) {
 669                                 frame->tf_eflags &= ~PSL_NT;
 670                                 goto out;
 671                         }
 672                         break;
 673
 674                 case T_TRCTRAP:  /* trace trap */
 675                         if (frame->tf_eip == (int)IDTVEC(lcall_syscall)) {
 676                                 /*
 677                                  * We've just entered system mode via the
 678                                  * syscall lcall.  Continue single stepping
 679                                  * silently until the syscall handler has
 680                                  * saved the flags.
 681                                  */
 682                                 goto out;
 683                         }
 684                         if (frame->tf_eip == (int)IDTVEC(lcall_syscall) + 1) {
 685                                 /*
 686                                  * The syscall handler has now saved the
 687                                  * flags.  Stop single stepping it.
 688                                  */
 689                                 frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
 690                                 goto out;
 691                         }
 692                         /*
 693                          * Ignore debug register trace traps due to
 694                          * accesses in the user's address space, which
 695                          * can happen under several conditions such as
 696                          * if a user sets a watchpoint on a buffer and
 697                          * then passes that buffer to a system call.
 698                          * We still want to get TRCTRAPS for addresses
 699                          * in kernel space because that is useful when
 700                          * debugging the kernel.
 701                          */
 702                         if (user_dbreg_trap() &&
 703                            !(curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL)) {
 704                                 /*
 705                                  * Reset breakpoint bits because the
 706                                  * processor doesn't
 707                                  */
 708                                 load_dr6(rdr6() & 0xfffffff0);
 709                                 goto out;
 710                         }
 711                         /*
 712                          * FALLTHROUGH (TRCTRAP kernel mode, kernel address)
 713                          */
 714                 case T_BPTFLT:
 715                         /*
 716                          * If KDB is enabled, let it handle the debugger trap.
 717                          * Otherwise, debugger traps "can't happen".
 718                          */
 719 #ifdef KDB
 720                         if (kdb_trap(type, 0, frame))
 721                                 goto out;
 722 #endif
 723                         break;
 724
 725 #ifdef DEV_ISA
 726                 case T_NMI:
 727 #ifdef POWERFAIL_NMI
 728                         if (time_second - lastalert > 10) {
 729                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 730                                 sysbeep(880, hz);
 731                                 lastalert = time_second;
 732                         }
 733                         goto out;
 734 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 735                         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
 736                         if (isa_nmi(code) == 0) {
 737 #ifdef KDB
 738                                 /*
 739                                  * NMI can be hooked up to a pushbutton
 740                                  * for debugging.
 741                                  */
 742                                 if (kdb_on_nmi) {
 743                                         printf ("NMI ... going to debugger\n");
 744                                         kdb_trap(type, 0, frame);
 745                                 }
 746 #endif /* KDB */
 747                                 goto out;
 748                         } else if (panic_on_nmi == 0)
 749                                 goto out;
 750                         /* FALLTHROUGH */
 751 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 752 #endif /* DEV_ISA */
 753                 }
 754
 755                 trap_fatal(frame, eva);
 756                 goto out;
 757         }
 758
 759         /* Translate fault for emulators (e.g. Linux) */
 760         if (*p->p_sysent->sv_transtrap)
 761                 i = (*p->p_sysent->sv_transtrap)(i, type);
 762
 763         ksiginfo_init_trap(&ksi);
 764         ksi.ksi_signo = i;
 765         ksi.ksi_code = ucode;
 766         ksi.ksi_addr = (void *)addr;
 767         ksi.ksi_trapno = type;
 768         if (uprintf_signal) {
 769                 uprintf("pid %d comm %s: signal %d err %x code %d type %d "
 770                     "addr 0x%x eip 0x%08x "
 771                     "<%02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x>\n",
 772                     p->p_pid, p->p_comm, i, frame->tf_err, ucode, type, addr,
 773                     frame->tf_eip,
 774                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 0)),
 775                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 1)),
 776                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 2)),
 777                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 3)),
 778                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 4)),
 779                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 5)),
 780                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 6)),
 781                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 7)));
 782         }
 783         trapsignal(td, &ksi);
 784
 785 #ifdef DEBUG
 786         if (type <= MAX_TRAP_MSG) {
 787                 uprintf("fatal process exception: %s",
 788                         trap_msg[type]);
 789                 if ((type == T_PAGEFLT) || (type == T_PROTFLT))
 790                         uprintf(", fault VA = 0x%lx", (u_long)eva);
 791                 uprintf("\n");
 792         }
 793 #endif
 794
 795 user:
 796         userret(td, frame);
 797         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 798             ("Return from trap with kernel FPU ctx leaked"));
 799 userout:
 800 out:
 801         return;
 802 }
 803
 804 static int
 805 trap_pfault(frame, usermode, eva)
 806         struct trapframe *frame;
 807         int usermode;
 808         vm_offset_t eva;
 809 {
 810         vm_offset_t va;
 811         struct vmspace *vm;
 812         vm_map_t map;
 813         int rv = 0;
 814         vm_prot_t ftype;
 815         struct thread *td = curthread;
 816         struct proc *p = td->td_proc;
 817
 818         if (__predict_false((td->td_pflags & TDP_NOFAULTING) != 0)) {
 819                 /*
 820                  * Due to both processor errata and lazy TLB invalidation when
 821                  * access restrictions are removed from virtual pages, memory
 822                  * accesses that are allowed by the physical mapping layer may
 823                  * nonetheless cause one spurious page fault per virtual page.
 824                  * When the thread is executing a "no faulting" section that
 825                  * is bracketed by vm_fault_{disable,enable}_pagefaults(),
 826                  * every page fault is treated as a spurious page fault,
 827                  * unless it accesses the same virtual address as the most
 828                  * recent page fault within the same "no faulting" section.
 829                  */
 830                 if (td->td_md.md_spurflt_addr != eva ||
 831                     (td->td_pflags & TDP_RESETSPUR) != 0) {
 832                         /*
 833                          * Do nothing to the TLB.  A stale TLB entry is
 834                          * flushed automatically by a page fault.
 835                          */
 836                         td->td_md.md_spurflt_addr = eva;
 837                         td->td_pflags &= ~TDP_RESETSPUR;
 838                         return (0);
 839                 }
 840         } else {
 841                 /*
 842                  * If we get a page fault while in a critical section, then
 843                  * it is most likely a fatal kernel page fault.  The kernel
 844                  * is already going to panic trying to get a sleep lock to
 845                  * do the VM lookup, so just consider it a fatal trap so the
 846                  * kernel can print out a useful trap message and even get
 847                  * to the debugger.
 848                  *
 849                  * If we get a page fault while holding a non-sleepable
 850                  * lock, then it is most likely a fatal kernel page fault.
 851                  * If WITNESS is enabled, then it's going to whine about
 852                  * bogus LORs with various VM locks, so just skip to the
 853                  * fatal trap handling directly.
 854                  */
 855                 if (td->td_critnest != 0 ||
 856                     WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 857                     "Kernel page fault") != 0) {
 858                         trap_fatal(frame, eva);
 859                         return (-1);
 860                 }
 861         }
 862         va = trunc_page(eva);
 863         if (va >= KERNBASE) {
 864                 /*
 865                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
 866                  * An exception:  if the faulting address is the invalid
 867                  * instruction entry in the IDT, then the Intel Pentium
 868                  * F00F bug workaround was triggered, and we need to
 869                  * treat it is as an illegal instruction, and not a page
 870                  * fault.
 871                  */
 872 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 873                 if ((eva == (unsigned int)&idt[6]) && has_f00f_bug)
 874                         return (-2);
 875 #endif
 876                 if (usermode)
 877                         goto nogo;
 878
 879                 map = kernel_map;
 880         } else {
 881                 /*
 882                  * This is a fault on non-kernel virtual memory.  If either
 883                  * p or p->p_vmspace is NULL, then the fault is fatal.
 884                  */
 885                 if (p == NULL || (vm = p->p_vmspace) == NULL)
 886                         goto nogo;
 887
 888                 map = &vm->vm_map;
 889
 890                 /*
 891                  * When accessing a user-space address, kernel must be
 892                  * ready to accept the page fault, and provide a
 893                  * handling routine.  Since accessing the address
 894                  * without the handler is a bug, do not try to handle
 895                  * it normally, and panic immediately.
 896                  */
 897                 if (!usermode && (td->td_intr_nesting_level != 0 ||
 898                     curpcb->pcb_onfault == NULL)) {
 899                         trap_fatal(frame, eva);
 900                         return (-1);
 901                 }
 902         }
 903
 904         /*
 905          * PGEX_I is defined only if the execute disable bit capability is
 906          * supported and enabled.
 907          */
 908         if (frame->tf_err & PGEX_W)
 909                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 910 #ifdef PAE
 911         else if ((frame->tf_err & PGEX_I) && pg_nx != 0)
 912                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 913 #endif
 914         else
 915                 ftype = VM_PROT_READ;
 916
 917         if (map != kernel_map) {
 918                 /*
 919                  * Keep swapout from messing with us during this
 920                  *      critical time.
 921                  */
 922                 PROC_LOCK(p);
 923                 ++p->p_lock;
 924                 PROC_UNLOCK(p);
 925
 926                 /* Fault in the user page: */
 927                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 928
 929                 PROC_LOCK(p);
 930                 --p->p_lock;
 931                 PROC_UNLOCK(p);
 932         } else {
 933                 /*
 934                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 935                  * kernel.
 936                  */
 937                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 938         }
 939         if (rv == KERN_SUCCESS) {
 940 #ifdef HWPMC_HOOKS
 941                 if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
 942                         PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, all, frame);
 943                         if (ftype == VM_PROT_READ)
 944                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, read,
 945                                     frame);
 946                         else
 947                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, write,
 948                                     frame);
 949                 }
 950 #endif
 951                 return (0);
 952         }
 953 nogo:
 954         if (!usermode) {
 955                 if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 956                     curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 957                         frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 958                         return (0);
 959                 }
 960                 trap_fatal(frame, eva);
 961                 return (-1);
 962         }
 963         return ((rv == KERN_PROTECTION_FAILURE) ? SIGBUS : SIGSEGV);
 964 }
 965
 966 static void
 967 trap_fatal(frame, eva)
 968         struct trapframe *frame;
 969         vm_offset_t eva;
 970 {
 971         int code, ss, esp;
 972         u_int type;
 973         struct soft_segment_descriptor softseg;
 974         char *msg;
 975
 976         code = frame->tf_err;
 977         type = frame->tf_trapno;
 978         sdtossd(&gdt[IDXSEL(frame->tf_cs & 0xffff)].sd, &softseg);
 979
 980         if (type <= MAX_TRAP_MSG)
 981                 msg = trap_msg[type];
 982         else
 983                 msg = "UNKNOWN";
 984         printf("\n\nFatal trap %d: %s while in %s mode\n", type, msg,
 985             frame->tf_eflags & PSL_VM ? "vm86" :
 986             ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL ? "user" : "kernel");
 987 #ifdef SMP
 988         /* two separate prints in case of a trap on an unmapped page */
 989         printf("cpuid = %d; ", PCPU_GET(cpuid));
 990         printf("apic id = %02x\n", PCPU_GET(apic_id));
 991 #endif
 992         if (type == T_PAGEFLT) {
 993                 printf("fault virtual address   = 0x%x\n", eva);
 994                 printf("fault code              = %s %s, %s\n",
 995                         code & PGEX_U ? "user" : "supervisor",
 996                         code & PGEX_W ? "write" : "read",
 997                         code & PGEX_P ? "protection violation" : "page not present");
 998         }
 999         printf("instruction pointer     = 0x%x:0x%x\n",
1000                frame->tf_cs & 0xffff, frame->tf_eip);
1001         if ((ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL) || (frame->tf_eflags & PSL_VM)) {
1002                 ss = frame->tf_ss & 0xffff;
1003                 esp = frame->tf_esp;
1004         } else {
1005                 ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
1006                 esp = (int)&frame->tf_esp;
1007         }
1008         printf("stack pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, esp);
1009         printf("frame pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, frame->tf_ebp);
1010         printf("code segment            = base 0x%x, limit 0x%x, type 0x%x\n",
1011                softseg.ssd_base, softseg.ssd_limit, softseg.ssd_type);
1012         printf("                        = DPL %d, pres %d, def32 %d, gran %d\n",
1013                softseg.ssd_dpl, softseg.ssd_p, softseg.ssd_def32,
1014                softseg.ssd_gran);
1015         printf("processor eflags        = ");
1016         if (frame->tf_eflags & PSL_T)
1017                 printf("trace trap, ");
1018         if (frame->tf_eflags & PSL_I)
1019                 printf("interrupt enabled, ");
1020         if (frame->tf_eflags & PSL_NT)
1021                 printf("nested task, ");
1022         if (frame->tf_eflags & PSL_RF)
1023                 printf("resume, ");
1024         if (frame->tf_eflags & PSL_VM)
1025                 printf("vm86, ");
1026         printf("IOPL = %d\n", (frame->tf_eflags & PSL_IOPL) >> 12);
1027         printf("current process         = ");
1028         if (curproc) {
1029                 printf("%lu (%s)\n", (u_long)curproc->p_pid, curthread->td_name);
1030         } else {
1031                 printf("Idle\n");
1032         }
1033
1034 #ifdef KDB
1035         if (debugger_on_panic || kdb_active) {
1036                 frame->tf_err = eva;    /* smuggle fault address to ddb */
1037                 if (kdb_trap(type, 0, frame)) {
1038                         frame->tf_err = code;   /* restore error code */
1039                         return;
1040                 }
1041                 frame->tf_err = code;           /* restore error code */
1042         }
1043 #endif
1044         printf("trap number             = %d\n", type);
1045         if (type <= MAX_TRAP_MSG)
1046                 panic("%s", trap_msg[type]);
1047         else
1048                 panic("unknown/reserved trap");
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Double fault handler. Called when a fault occurs while writing
1053  * a frame for a trap/exception onto the stack. This usually occurs
1054  * when the stack overflows (such is the case with infinite recursion,
1055  * for example).
1056  *
1057  * XXX Note that the current PTD gets replaced by IdlePTD when the
1058  * task switch occurs. This means that the stack that was active at
1059  * the time of the double fault is not available at <kstack> unless
1060  * the machine was idle when the double fault occurred. The downside
1061  * of this is that "trace <ebp>" in ddb won't work.
1062  */
1063 void
1064 dblfault_handler()
1065 {
1066 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1067         if (dtrace_doubletrap_func != NULL)
1068                 (*dtrace_doubletrap_func)();
1069 #endif
1070         printf("\nFatal double fault:\n");
1071         printf("eip = 0x%x\n", PCPU_GET(common_tss.tss_eip));
1072         printf("esp = 0x%x\n", PCPU_GET(common_tss.tss_esp));
1073         printf("ebp = 0x%x\n", PCPU_GET(common_tss.tss_ebp));
1074 #ifdef SMP
1075         /* two separate prints in case of a trap on an unmapped page */
1076         printf("cpuid = %d; ", PCPU_GET(cpuid));
1077         printf("apic id = %02x\n", PCPU_GET(apic_id));
1078 #endif
1079         panic("double fault");
1080 }
1081
1082 int
1083 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td, struct syscall_args *sa)
1084 {
1085         struct proc *p;
1086         struct trapframe *frame;
1087         caddr_t params;
1088         int error;
1089
1090         p = td->td_proc;
1091         frame = td->td_frame;
1092
1093         params = (caddr_t)frame->tf_esp + sizeof(int);
1094         sa->code = frame->tf_eax;
1095
1096         /*
1097          * Need to check if this is a 32 bit or 64 bit syscall.
1098          */
1099         if (sa->code == SYS_syscall) {
1100                 /*
1101                  * Code is first argument, followed by actual args.
1102                  */
1103                 sa->code = fuword(params);
1104                 params += sizeof(int);
1105         } else if (sa->code == SYS___syscall) {
1106                 /*
1107                  * Like syscall, but code is a quad, so as to maintain
1108                  * quad alignment for the rest of the arguments.
1109                  */
1110                 sa->code = fuword(params);
1111                 params += sizeof(quad_t);
1112         }
1113
1114         if (p->p_sysent->sv_mask)
1115                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
1116         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
1117                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
1118         else
1119                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
1120         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
1121
1122         if (params != NULL && sa->narg != 0)
1123                 error = copyin(params, (caddr_t)sa->args,
1124                     (u_int)(sa->narg * sizeof(int)));
1125         else
1126                 error = 0;
1127
1128         if (error == 0) {
1129                 td->td_retval[0] = 0;
1130                 td->td_retval[1] = frame->tf_edx;
1131         }
1132
1133         return (error);
1134 }
1135
1136 #include "../../kern/subr_syscall.c"
1137
1138 /*
1139  * syscall - system call request C handler.  A system call is
1140  * essentially treated as a trap by reusing the frame layout.
1141  */
1142 void
1143 syscall(struct trapframe *frame)
1144 {
1145         struct thread *td;
1146         struct syscall_args sa;
1147         register_t orig_tf_eflags;
1148         int error;
1149         ksiginfo_t ksi;
1150
1151 #ifdef DIAGNOSTIC
1152         if (ISPL(frame->tf_cs) != SEL_UPL) {
1153                 panic("syscall");
1154                 /* NOT REACHED */
1155         }
1156 #endif
1157         orig_tf_eflags = frame->tf_eflags;
1158
1159         td = curthread;
1160         td->td_frame = frame;
1161
1162         error = syscallenter(td, &sa);
1163
1164         /*
1165          * Traced syscall.
1166          */
1167         if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
1168                 frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
1169                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
1170                 ksi.ksi_signo = SIGTRAP;
1171                 ksi.ksi_code = TRAP_TRACE;
1172                 ksi.ksi_addr = (void *)frame->tf_eip;
1173                 trapsignal(td, &ksi);
1174         }
1175
1176         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
1177             ("System call %s returning with kernel FPU ctx leaked",
1178              syscallname(td->td_proc, sa.code)));
1179         KASSERT(td->td_pcb->pcb_save == &td->td_pcb->pcb_user_save,
1180             ("System call %s returning with mangled pcb_save",
1181              syscallname(td->td_proc, sa.code)));
1182
1183         syscallret(td, error, &sa);
1184 }