sys/i386/i386/trap.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
   3  *
   4  * Copyright (C) 1994, David Greenman
   5  * Copyright (c) 1990, 1993
   6  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * the University of Utah, and William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  *      from: @(#)trap.c        7.4 (Berkeley) 5/13/91
  40  */
  41
  42 #include <sys/cdefs.h>
  43 __FBSDID("$FreeBSD$");
  44
  45 /*
  46  * 386 Trap and System call handling
  47  */
  48
  49 #include "opt_clock.h"
  50 #include "opt_compat.h"
  51 #include "opt_cpu.h"
  52 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  53 #include "opt_isa.h"
  54 #include "opt_kdb.h"
  55 #include "opt_trap.h"
  56
  57 #include <sys/param.h>
  58 #include <sys/bus.h>
  59 #include <sys/systm.h>
  60 #include <sys/proc.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/stack.h>
  99 #include <machine/trap.h>
 100 #include <machine/tss.h>
 101 #include <machine/vm86.h>
 102
 103 #ifdef POWERFAIL_NMI
 104 #include <sys/syslog.h>
 105 #include <machine/clock.h>
 106 #endif
 107
 108 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 109 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 110 #endif
 111
 112 void trap(struct trapframe *frame);
 113 void syscall(struct trapframe *frame);
 114
 115 static int trap_pfault(struct trapframe *, bool, vm_offset_t, int *, int *);
 116 static void trap_fatal(struct trapframe *, vm_offset_t);
 117 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 118 static bool trap_user_dtrace(struct trapframe *,
 119     int (**hook)(struct trapframe *));
 120 #endif
 121 void dblfault_handler(void);
 122
 123 extern inthand_t IDTVEC(bpt), IDTVEC(dbg), IDTVEC(int0x80_syscall);
 124 extern uint64_t pg_nx;
 125
 126 struct trap_data {
 127         bool            ei;
 128         const char      *msg;
 129 };
 130
 131 static const struct trap_data trap_data[] = {
 132         [T_PRIVINFLT] = { .ei = true,   .msg = "privileged instruction fault" },
 133         [T_BPTFLT] =    { .ei = false,  .msg = "breakpoint instruction fault" },
 134         [T_ARITHTRAP] = { .ei = true,   .msg = "arithmetic trap" },
 135         [T_PROTFLT] =   { .ei = true,   .msg = "general protection fault" },
 136         [T_TRCTRAP] =   { .ei = false,  .msg = "debug exception" },
 137         [T_PAGEFLT] =   { .ei = true,   .msg = "page fault" },
 138         [T_ALIGNFLT] =  { .ei = true,   .msg = "alignment fault" },
 139         [T_DIVIDE] =    { .ei = true,   .msg = "integer divide fault" },
 140         [T_NMI] =       { .ei = false,  .msg = "non-maskable interrupt trap" },
 141         [T_OFLOW] =     { .ei = true,   .msg = "overflow trap" },
 142         [T_BOUND] =     { .ei = true,   .msg = "FPU bounds check fault" },
 143         [T_DNA] =       { .ei = true,   .msg = "FPU device not available" },
 144         [T_DOUBLEFLT] = { .ei = false,  .msg = "double fault" },
 145         [T_FPOPFLT] =   { .ei = true,   .msg = "FPU operand fetch fault" },
 146         [T_TSSFLT] =    { .ei = true,   .msg = "invalid TSS fault" },
 147         [T_SEGNPFLT] =  { .ei = true,   .msg = "segment not present fault" },
 148         [T_STKFLT] =    { .ei = true,   .msg = "stack fault" },
 149         [T_MCHK] =      { .ei = true,   .msg = "machine check trap" },
 150         [T_XMMFLT] =    { .ei = true,   .msg = "SIMD floating-point exception" },
 151         [T_DTRACE_RET] ={ .ei = true,   .msg = "DTrace pid return trap" },
 152 };
 153
 154 static bool
 155 trap_enable_intr(int trapno)
 156 {
 157
 158         MPASS(trapno > 0);
 159         if (trapno < nitems(trap_data) && trap_data[trapno].msg != NULL)
 160                 return (trap_data[trapno].ei);
 161         return (false);
 162 }
 163
 164 static const char *
 165 trap_msg(int trapno)
 166 {
 167         const char *res;
 168         static const char unkn[] = "UNKNOWN";
 169
 170         res = NULL;
 171         if (trapno < nitems(trap_data))
 172                 res = trap_data[trapno].msg;
 173         if (res == NULL)
 174                 res = unkn;
 175         return (res);
 176 }
 177
 178 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 179 int has_f00f_bug = 0;           /* Initialized so that it can be patched. */
 180 #endif
 181
 182 static int uprintf_signal;
 183 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, uprintf_signal, CTLFLAG_RW,
 184     &uprintf_signal, 0,
 185     "Print debugging information on trap signal to ctty");
 186
 187
 188 #ifdef INVARIANTS
 189 static __inline register_t
 190 read_esp(void)
 191 {
 192         register_t res;
 193
 194         __asm __volatile("movl\t%%esp,%0" : "=r" (res));
 195         return (res);
 196 }
 197
 198 void
 199 trap_check_kstack(void)
 200 {
 201         struct thread *td;
 202         vm_offset_t stk;
 203
 204         td = curthread;
 205         stk = read_esp();
 206         if (stk >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS)
 207                 panic("td %p stack %#x in trampoline", td, stk);
 208         if (stk < td->td_kstack || stk >= td->td_kstack +
 209             ptoa(td->td_kstack_pages))
 210                 panic("td %p stack %#x not in kstack VA %#x %d",
 211                     td, stk, td->td_kstack, td->td_kstack_pages);
 212 }
 213 #endif
 214
 215 /*
 216  * Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
 217  * This common code is called from assembly language IDT gate entry
 218  * routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
 219  * frame after the exception has been processed.
 220  */
 221
 222 void
 223 trap(struct trapframe *frame)
 224 {
 225         ksiginfo_t ksi;
 226         struct thread *td;
 227         struct proc *p;
 228         int pf, signo, ucode;
 229         u_int type;
 230         register_t addr, dr6;
 231         vm_offset_t eva;
 232 #ifdef POWERFAIL_NMI
 233         static int lastalert = 0;
 234 #endif
 235
 236         td = curthread;
 237         p = td->td_proc;
 238         dr6 = 0;
 239
 240         VM_CNT_INC(v_trap);
 241         type = frame->tf_trapno;
 242
 243         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) == 0,
 244             ("trap: interrupts enabled, type %d frame %p", type, frame));
 245
 246 #ifdef SMP
 247         /* Handler for NMI IPIs used for stopping CPUs. */
 248         if (type == T_NMI && ipi_nmi_handler() == 0)
 249                 return;
 250 #endif /* SMP */
 251
 252 #ifdef KDB
 253         if (kdb_active) {
 254                 kdb_reenter();
 255                 return;
 256         }
 257 #endif
 258         trap_check_kstack();
 259
 260         if (type == T_RESERVED) {
 261                 trap_fatal(frame, 0);
 262                 return;
 263         }
 264
 265         if (type == T_NMI) {
 266 #ifdef HWPMC_HOOKS
 267                 /*
 268                  * CPU PMCs interrupt using an NMI so we check for that first.
 269                  * If the HWPMC module is active, 'pmc_hook' will point to
 270                  * the function to be called.  A non-zero return value from the
 271                  * hook means that the NMI was consumed by it and that we can
 272                  * return immediately.
 273                  */
 274                 if (pmc_intr != NULL &&
 275                     (*pmc_intr)(frame) != 0)
 276                         return;
 277 #endif
 278         }
 279
 280         if (type == T_MCHK) {
 281                 mca_intr();
 282                 return;
 283         }
 284
 285 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 286         /*
 287          * A trap can occur while DTrace executes a probe. Before
 288          * executing the probe, DTrace blocks re-scheduling and sets
 289          * a flag in its per-cpu flags to indicate that it doesn't
 290          * want to fault. On returning from the probe, the no-fault
 291          * flag is cleared and finally re-scheduling is enabled.
 292          */
 293         if ((type == T_PROTFLT || type == T_PAGEFLT) &&
 294             dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, type))
 295                 return;
 296 #endif
 297
 298         /*
 299          * We must not allow context switches until %cr2 is read.
 300          * Also, for some Cyrix CPUs, %cr2 is clobbered by interrupts.
 301          * All faults use interrupt gates, so %cr2 can be safely read
 302          * now, before optional enable of the interrupts below.
 303          */
 304         if (type == T_PAGEFLT)
 305                 eva = rcr2();
 306
 307         /*
 308          * Buggy application or kernel code has disabled interrupts
 309          * and then trapped.  Enabling interrupts now is wrong, but it
 310          * is better than running with interrupts disabled until they
 311          * are accidentally enabled later.
 312          */
 313         if ((frame->tf_eflags & PSL_I) == 0 && TRAPF_USERMODE(frame) &&
 314             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)
 315                 uprintf("pid %ld (%s): usermode trap %d (%s) with "
 316                     "interrupts disabled\n",
 317                     (long)curproc->p_pid, curthread->td_name, type,
 318                     trap_data[type].msg);
 319
 320         /*
 321          * Conditionally reenable interrupts.  If we hold a spin lock,
 322          * then we must not reenable interrupts.  This might be a
 323          * spurious page fault.
 324          */
 325         if (trap_enable_intr(type) && td->td_md.md_spinlock_count == 0 &&
 326             frame->tf_eip != (int)cpu_switch_load_gs)
 327                 enable_intr();
 328
 329         if (TRAPF_USERMODE(frame) && (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0) {
 330                 /* user trap */
 331
 332                 td->td_pticks = 0;
 333                 td->td_frame = frame;
 334                 addr = frame->tf_eip;
 335                 if (td->td_cowgen != p->p_cowgen)
 336                         thread_cow_update(td);
 337
 338                 switch (type) {
 339                 case T_PRIVINFLT:       /* privileged instruction fault */
 340                         signo = SIGILL;
 341                         ucode = ILL_PRVOPC;
 342                         break;
 343
 344                 case T_BPTFLT:          /* bpt instruction fault */
 345 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 346                         if (trap_user_dtrace(frame, &dtrace_pid_probe_ptr))
 347                                 return;
 348 #else
 349                         enable_intr();
 350 #endif
 351                         signo = SIGTRAP;
 352                         ucode = TRAP_BRKPT;
 353                         break;
 354
 355                 case T_TRCTRAP:         /* debug exception */
 356                         enable_intr();
 357 user_trctrap_out:
 358                         signo = SIGTRAP;
 359                         ucode = TRAP_TRACE;
 360                         dr6 = rdr6();
 361                         if ((dr6 & DBREG_DR6_BS) != 0) {
 362                                 PROC_LOCK(td->td_proc);
 363                                 if ((td->td_dbgflags & TDB_STEP) != 0) {
 364                                         td->td_frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
 365                                         td->td_dbgflags &= ~TDB_STEP;
 366                                 }
 367                                 PROC_UNLOCK(td->td_proc);
 368                         }
 369                         break;
 370
 371                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 372                         ucode = npxtrap_x87();
 373                         if (ucode == -1)
 374                                 return;
 375                         signo = SIGFPE;
 376                         break;
 377
 378                 /*
 379                  * The following two traps can happen in vm86 mode,
 380                  * and, if so, we want to handle them specially.
 381                  */
 382                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 383                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 384                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 385                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 386                                 ucode = 0;      /* XXXKIB: better code ? */
 387                                 if (signo == SIGTRAP) {
 388                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 389                                         goto user_trctrap_out;
 390                                 }
 391                                 if (signo == 0)
 392                                         goto user;
 393                                 break;
 394                         }
 395                         signo = SIGBUS;
 396                         ucode = (type == T_PROTFLT) ? BUS_OBJERR : BUS_ADRERR;
 397                         break;
 398                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 399                         signo = SIGBUS;
 400                         ucode = BUS_ADRERR;
 401                         break;
 402                 case T_TSSFLT:          /* invalid TSS fault */
 403                         signo = SIGBUS;
 404                         ucode = BUS_OBJERR;
 405                         break;
 406                 case T_ALIGNFLT:
 407                         signo = SIGBUS;
 408                         ucode = BUS_ADRALN;
 409                         break;
 410                 case T_DOUBLEFLT:       /* double fault */
 411                 default:
 412                         signo = SIGBUS;
 413                         ucode = BUS_OBJERR;
 414                         break;
 415
 416                 case T_PAGEFLT:         /* page fault */
 417                         addr = eva;
 418                         pf = trap_pfault(frame, true, eva, &signo, &ucode);
 419 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 420                         if (pf == -2) {
 421                                 /*
 422                                  * The f00f hack workaround has triggered, so
 423                                  * treat the fault as an illegal instruction
 424                                  * (T_PRIVINFLT) instead of a page fault.
 425                                  */
 426                                 type = frame->tf_trapno = T_PRIVINFLT;
 427                                 break;
 428                         }
 429 #endif
 430                         if (pf == -1)
 431                                 return;
 432                         if (pf == 0)
 433                                 goto user;
 434                         break;
 435
 436                 case T_DIVIDE:          /* integer divide fault */
 437                         ucode = FPE_INTDIV;
 438                         signo = SIGFPE;
 439                         break;
 440
 441                 case T_NMI:
 442 #ifdef POWERFAIL_NMI
 443 #ifndef TIMER_FREQ
 444 #  define TIMER_FREQ 1193182
 445 #endif
 446                         if (time_second - lastalert > 10) {
 447                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 448                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 449                                 lastalert = time_second;
 450                         }
 451                         return;
 452 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 453                         nmi_handle_intr(type, frame);
 454                         return;
 455 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 456
 457                 case T_OFLOW:           /* integer overflow fault */
 458                         ucode = FPE_INTOVF;
 459                         signo = SIGFPE;
 460                         break;
 461
 462                 case T_BOUND:           /* bounds check fault */
 463                         ucode = FPE_FLTSUB;
 464                         signo = SIGFPE;
 465                         break;
 466
 467                 case T_DNA:
 468                         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 469                             ("kernel FPU ctx has leaked"));
 470                         /* transparent fault (due to context switch "late") */
 471                         if (npxdna())
 472                                 return;
 473                         uprintf("pid %d killed due to lack of floating point\n",
 474                                 p->p_pid);
 475                         signo = SIGKILL;
 476                         ucode = 0;
 477                         break;
 478
 479                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 480                         ucode = ILL_COPROC;
 481                         signo = SIGILL;
 482                         break;
 483
 484                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 485                         ucode = npxtrap_sse();
 486                         if (ucode == -1)
 487                                 return;
 488                         signo = SIGFPE;
 489                         break;
 490 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 491                 case T_DTRACE_RET:
 492                         (void)trap_user_dtrace(frame, &dtrace_return_probe_ptr);
 493                         return;
 494 #endif
 495                 }
 496         } else {
 497                 /* kernel trap */
 498
 499                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 500                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 501                 switch (type) {
 502                 case T_PAGEFLT:                 /* page fault */
 503                         (void)trap_pfault(frame, false, eva, NULL, NULL);
 504                         return;
 505
 506                 case T_DNA:
 507                         if (PCB_USER_FPU(td->td_pcb))
 508                                 panic("Unregistered use of FPU in kernel");
 509                         if (npxdna())
 510                                 return;
 511                         break;
 512
 513                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 514                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 515                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 516                         /*
 517                          * XXXKIB for now disable any FPU traps in kernel
 518                          * handler registration seems to be overkill
 519                          */
 520                         trap_fatal(frame, 0);
 521                         return;
 522
 523                         /*
 524                          * The following two traps can happen in
 525                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
 526                          * them specially.
 527                          */
 528                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 529                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 530                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 531                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 532                                 if (signo == SIGTRAP) {
 533                                         type = T_TRCTRAP;
 534                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 535                                         goto kernel_trctrap;
 536                                 }
 537                                 if (signo != 0)
 538                                         /*
 539                                          * returns to original process
 540                                          */
 541                                         vm86_trap((struct vm86frame *)frame);
 542                                 return;
 543                         }
 544                         /* FALL THROUGH */
 545                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 546                         if (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL)
 547                                 break;
 548
 549                         /*
 550                          * Invalid %fs's and %gs's can be created using
 551                          * procfs or PT_SETREGS or by invalidating the
 552                          * underlying LDT entry.  This causes a fault
 553                          * in kernel mode when the kernel attempts to
 554                          * switch contexts.  Lose the bad context
 555                          * (XXX) so that we can continue, and generate
 556                          * a signal.
 557                          */
 558                         if (frame->tf_eip == (int)cpu_switch_load_gs) {
 559                                 curpcb->pcb_gs = 0;
 560 #if 0
 561                                 PROC_LOCK(p);
 562                                 kern_psignal(p, SIGBUS);
 563                                 PROC_UNLOCK(p);
 564 #endif
 565                                 return;
 566                         }
 567
 568                         if (td->td_intr_nesting_level != 0)
 569                                 break;
 570
 571                         /*
 572                          * Invalid segment selectors and out of bounds
 573                          * %eip's and %esp's can be set up in user mode.
 574                          * This causes a fault in kernel mode when the
 575                          * kernel tries to return to user mode.  We want
 576                          * to get this fault so that we can fix the
 577                          * problem here and not have to check all the
 578                          * selectors and pointers when the user changes
 579                          * them.
 580                          *
 581                          * N.B. Comparing to long mode, 32-bit mode
 582                          * does not push %esp on the trap frame,
 583                          * because iretl faulted while in ring 0.  As
 584                          * the consequence, there is no need to fixup
 585                          * the stack pointer for doreti_iret_fault,
 586                          * the fixup and the complimentary trap() call
 587                          * are executed on the main thread stack, not
 588                          * on the trampoline stack.
 589                          */
 590                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_iret + setidt_disp) {
 591                                 frame->tf_eip = (int)doreti_iret_fault +
 592                                     setidt_disp;
 593                                 return;
 594                         }
 595                         if (type == T_STKFLT)
 596                                 break;
 597
 598                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_ds +
 599                             setidt_disp) {
 600                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_ds_fault +
 601                                     setidt_disp;
 602                                 return;
 603                         }
 604                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_es +
 605                             setidt_disp) {
 606                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_es_fault +
 607                                     setidt_disp;
 608                                 return;
 609                         }
 610                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_fs +
 611                             setidt_disp) {
 612                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_fs_fault +
 613                                     setidt_disp;
 614                                 return;
 615                         }
 616                         if (curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 617                                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 618                                 return;
 619                         }
 620                         break;
 621
 622                 case T_TSSFLT:
 623                         /*
 624                          * PSL_NT can be set in user mode and isn't cleared
 625                          * automatically when the kernel is entered.  This
 626                          * causes a TSS fault when the kernel attempts to
 627                          * `iret' because the TSS link is uninitialized.  We
 628                          * want to get this fault so that we can fix the
 629                          * problem here and not every time the kernel is
 630                          * entered.
 631                          */
 632                         if (frame->tf_eflags & PSL_NT) {
 633                                 frame->tf_eflags &= ~PSL_NT;
 634                                 return;
 635                         }
 636                         break;
 637
 638                 case T_TRCTRAP:  /* debug exception */
 639 kernel_trctrap:
 640                         /* Clear any pending debug events. */
 641                         dr6 = rdr6();
 642                         load_dr6(0);
 643
 644                         /*
 645                          * Ignore debug register exceptions due to
 646                          * accesses in the user's address space, which
 647                          * can happen under several conditions such as
 648                          * if a user sets a watchpoint on a buffer and
 649                          * then passes that buffer to a system call.
 650                          * We still want to get TRCTRAPS for addresses
 651                          * in kernel space because that is useful when
 652                          * debugging the kernel.
 653                          */
 654                         if (user_dbreg_trap(dr6) &&
 655                            !(curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL))
 656                                 return;
 657
 658                         /*
 659                          * Malicious user code can configure a debug
 660                          * register watchpoint to trap on data access
 661                          * to the top of stack and then execute 'pop
 662                          * %ss; int 3'.  Due to exception deferral for
 663                          * 'pop %ss', the CPU will not interrupt 'int
 664                          * 3' to raise the DB# exception for the debug
 665                          * register but will postpone the DB# until
 666                          * execution of the first instruction of the
 667                          * BP# handler (in kernel mode).  Normally the
 668                          * previous check would ignore DB# exceptions
 669                          * for watchpoints on user addresses raised in
 670                          * kernel mode.  However, some CPU errata
 671                          * include cases where DB# exceptions do not
 672                          * properly set bits in %dr6, e.g. Haswell
 673                          * HSD23 and Skylake-X SKZ24.
 674                          *
 675                          * A deferred DB# can also be raised on the
 676                          * first instructions of system call entry
 677                          * points or single-step traps via similar use
 678                          * of 'pop %ss' or 'mov xxx, %ss'.
 679                          */
 680                         if (frame->tf_eip ==
 681                             (uintptr_t)IDTVEC(int0x80_syscall) + setidt_disp ||
 682                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(bpt) +
 683                             setidt_disp ||
 684                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(dbg) +
 685                             setidt_disp)
 686                                 return;
 687                         /*
 688                          * FALLTHROUGH (TRCTRAP kernel mode, kernel address)
 689                          */
 690                 case T_BPTFLT:
 691                         /*
 692                          * If KDB is enabled, let it handle the debugger trap.
 693                          * Otherwise, debugger traps "can't happen".
 694                          */
 695 #ifdef KDB
 696                         if (kdb_trap(type, dr6, frame))
 697                                 return;
 698 #endif
 699                         break;
 700
 701                 case T_NMI:
 702 #ifdef POWERFAIL_NMI
 703                         if (time_second - lastalert > 10) {
 704                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 705                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 706                                 lastalert = time_second;
 707                         }
 708                         return;
 709 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 710                         nmi_handle_intr(type, frame);
 711                         return;
 712 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 713                 }
 714
 715                 trap_fatal(frame, eva);
 716                 return;
 717         }
 718
 719         ksiginfo_init_trap(&ksi);
 720         ksi.ksi_signo = signo;
 721         ksi.ksi_code = ucode;
 722         ksi.ksi_addr = (void *)addr;
 723         ksi.ksi_trapno = type;
 724         if (uprintf_signal) {
 725                 uprintf("pid %d comm %s: signal %d err %#x code %d type %d "
 726                     "addr %#x ss %#04x esp %#08x cs %#04x eip %#08x eax %#08x"
 727                     "<%02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x>\n",
 728                     p->p_pid, p->p_comm, signo, frame->tf_err, ucode, type,
 729                     addr, frame->tf_ss, frame->tf_esp, frame->tf_cs,
 730                     frame->tf_eip, frame->tf_eax,
 731                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 0)),
 732                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 1)),
 733                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 2)),
 734                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 3)),
 735                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 4)),
 736                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 5)),
 737                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 6)),
 738                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 7)));
 739         }
 740         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) != 0, ("interrupts disabled"));
 741         trapsignal(td, &ksi);
 742
 743 user:
 744         userret(td, frame);
 745         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 746             ("Return from trap with kernel FPU ctx leaked"));
 747 }
 748
 749 /*
 750  * Handle all details of a page fault.
 751  * Returns:
 752  * -2 if the fault was caused by triggered workaround for Intel Pentium
 753  *    0xf00f bug.
 754  * -1 if this fault was fatal, typically from kernel mode
 755  *    (cannot happen, but we need to return something).
 756  * 0  if this fault was handled by updating either the user or kernel
 757  *    page table, execution can continue.
 758  * 1  if this fault was from usermode and it was not handled, a synchronous
 759  *    signal should be delivered to the thread.  *signo returns the signal
 760  *    number, *ucode gives si_code.
 761  */
 762 static int
 763 trap_pfault(struct trapframe *frame, bool usermode, vm_offset_t eva,
 764     int *signo, int *ucode)
 765 {
 766         struct thread *td;
 767         struct proc *p;
 768         vm_map_t map;
 769         int rv;
 770         vm_prot_t ftype;
 771
 772         MPASS(!usermode || (signo != NULL && ucode != NULL));
 773
 774         td = curthread;
 775         p = td->td_proc;
 776
 777         if (__predict_false((td->td_pflags & TDP_NOFAULTING) != 0)) {
 778                 /*
 779                  * Due to both processor errata and lazy TLB invalidation when
 780                  * access restrictions are removed from virtual pages, memory
 781                  * accesses that are allowed by the physical mapping layer may
 782                  * nonetheless cause one spurious page fault per virtual page.
 783                  * When the thread is executing a "no faulting" section that
 784                  * is bracketed by vm_fault_{disable,enable}_pagefaults(),
 785                  * every page fault is treated as a spurious page fault,
 786                  * unless it accesses the same virtual address as the most
 787                  * recent page fault within the same "no faulting" section.
 788                  */
 789                 if (td->td_md.md_spurflt_addr != eva ||
 790                     (td->td_pflags & TDP_RESETSPUR) != 0) {
 791                         /*
 792                          * Do nothing to the TLB.  A stale TLB entry is
 793                          * flushed automatically by a page fault.
 794                          */
 795                         td->td_md.md_spurflt_addr = eva;
 796                         td->td_pflags &= ~TDP_RESETSPUR;
 797                         return (0);
 798                 }
 799         } else {
 800                 /*
 801                  * If we get a page fault while in a critical section, then
 802                  * it is most likely a fatal kernel page fault.  The kernel
 803                  * is already going to panic trying to get a sleep lock to
 804                  * do the VM lookup, so just consider it a fatal trap so the
 805                  * kernel can print out a useful trap message and even get
 806                  * to the debugger.
 807                  *
 808                  * If we get a page fault while holding a non-sleepable
 809                  * lock, then it is most likely a fatal kernel page fault.
 810                  * If WITNESS is enabled, then it's going to whine about
 811                  * bogus LORs with various VM locks, so just skip to the
 812                  * fatal trap handling directly.
 813                  */
 814                 if (td->td_critnest != 0 ||
 815                     WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 816                     "Kernel page fault") != 0) {
 817                         trap_fatal(frame, eva);
 818                         return (-1);
 819                 }
 820         }
 821         if (eva >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS) {
 822                 /*
 823                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
 824                  * An exception:  if the faulting address is the invalid
 825                  * instruction entry in the IDT, then the Intel Pentium
 826                  * F00F bug workaround was triggered, and we need to
 827                  * treat it is as an illegal instruction, and not a page
 828                  * fault.
 829                  */
 830 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 831                 if ((eva == (unsigned int)&idt[6]) && has_f00f_bug) {
 832                         *ucode = ILL_PRVOPC;
 833                         *signo = SIGILL;
 834                         return (-2);
 835                 }
 836 #endif
 837                 if (usermode) {
 838                         *signo = SIGSEGV;
 839                         *ucode = SEGV_MAPERR;
 840                         return (1);
 841                 }
 842                 trap_fatal(frame, eva);
 843                 return (-1);
 844         } else {
 845                 map = usermode ? &p->p_vmspace->vm_map : kernel_map;
 846
 847                 /*
 848                  * Kernel cannot access a user-space address directly
 849                  * because user pages are not mapped.  Also, page
 850                  * faults must not be caused during the interrupts.
 851                  */
 852                 if (!usermode && td->td_intr_nesting_level != 0) {
 853                         trap_fatal(frame, eva);
 854                         return (-1);
 855                 }
 856         }
 857
 858         /*
 859          * If the trap was caused by errant bits in the PTE then panic.
 860          */
 861         if (frame->tf_err & PGEX_RSV) {
 862                 trap_fatal(frame, eva);
 863                 return (-1);
 864         }
 865
 866         /*
 867          * PGEX_I is defined only if the execute disable bit capability is
 868          * supported and enabled.
 869          */
 870         if (frame->tf_err & PGEX_W)
 871                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 872         else if ((frame->tf_err & PGEX_I) && pg_nx != 0)
 873                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 874         else
 875                 ftype = VM_PROT_READ;
 876
 877         /* Fault in the page. */
 878         rv = vm_fault_trap(map, eva, ftype, VM_FAULT_NORMAL, signo, ucode);
 879         if (rv == KERN_SUCCESS) {
 880 #ifdef HWPMC_HOOKS
 881                 if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
 882                         PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, all, frame);
 883                         if (ftype == VM_PROT_READ)
 884                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, read,
 885                                     frame);
 886                         else
 887                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, write,
 888                                     frame);
 889                 }
 890 #endif
 891                 return (0);
 892         }
 893         if (usermode)
 894                 return (1);
 895         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 896             curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 897                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 898                 return (0);
 899         }
 900         trap_fatal(frame, eva);
 901         return (-1);
 902 }
 903
 904 static void
 905 trap_fatal(struct trapframe *frame, vm_offset_t eva)
 906 {
 907         int code, ss, esp;
 908         u_int type;
 909         struct soft_segment_descriptor softseg;
 910 #ifdef KDB
 911         bool handled;
 912 #endif
 913
 914         code = frame->tf_err;
 915         type = frame->tf_trapno;
 916         sdtossd(&gdt[IDXSEL(frame->tf_cs & 0xffff)].sd, &softseg);
 917
 918         printf("\n\nFatal trap %d: %s while in %s mode\n", type, trap_msg(type),
 919             frame->tf_eflags & PSL_VM ? "vm86" :
 920             ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL ? "user" : "kernel");
 921 #ifdef SMP
 922         /* two separate prints in case of a trap on an unmapped page */
 923         printf("cpuid = %d; ", PCPU_GET(cpuid));
 924         printf("apic id = %02x\n", PCPU_GET(apic_id));
 925 #endif
 926         if (type == T_PAGEFLT) {
 927                 printf("fault virtual address   = 0x%x\n", eva);
 928                 printf("fault code              = %s %s%s, %s\n",
 929                         code & PGEX_U ? "user" : "supervisor",
 930                         code & PGEX_W ? "write" : "read",
 931                         pg_nx != 0 ?
 932                         (code & PGEX_I ? " instruction" : " data") :
 933                         "",
 934                         code & PGEX_RSV ? "reserved bits in PTE" :
 935                         code & PGEX_P ? "protection violation" : "page not present");
 936         } else {
 937                 printf("error code              = %#x\n", code);
 938         }
 939         printf("instruction pointer     = 0x%x:0x%x\n",
 940                frame->tf_cs & 0xffff, frame->tf_eip);
 941         if (TF_HAS_STACKREGS(frame)) {
 942                 ss = frame->tf_ss & 0xffff;
 943                 esp = frame->tf_esp;
 944         } else {
 945                 ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 946                 esp = (int)&frame->tf_esp;
 947         }
 948         printf("stack pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, esp);
 949         printf("frame pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, frame->tf_ebp);
 950         printf("code segment            = base 0x%x, limit 0x%x, type 0x%x\n",
 951                softseg.ssd_base, softseg.ssd_limit, softseg.ssd_type);
 952         printf("                        = DPL %d, pres %d, def32 %d, gran %d\n",
 953                softseg.ssd_dpl, softseg.ssd_p, softseg.ssd_def32,
 954                softseg.ssd_gran);
 955         printf("processor eflags        = ");
 956         if (frame->tf_eflags & PSL_T)
 957                 printf("trace trap, ");
 958         if (frame->tf_eflags & PSL_I)
 959                 printf("interrupt enabled, ");
 960         if (frame->tf_eflags & PSL_NT)
 961                 printf("nested task, ");
 962         if (frame->tf_eflags & PSL_RF)
 963                 printf("resume, ");
 964         if (frame->tf_eflags & PSL_VM)
 965                 printf("vm86, ");
 966         printf("IOPL = %d\n", (frame->tf_eflags & PSL_IOPL) >> 12);
 967         printf("current process         = %d (%s)\n",
 968             curproc->p_pid, curthread->td_name);
 969
 970 #ifdef KDB
 971         if (debugger_on_trap) {
 972                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 973                 frame->tf_err = eva;    /* smuggle fault address to ddb */
 974                 handled = kdb_trap(type, 0, frame);
 975                 frame->tf_err = code;   /* restore error code */
 976                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 977                 if (handled)
 978                         return;
 979         }
 980 #endif
 981         printf("trap number             = %d\n", type);
 982         if (trap_msg(type) != NULL)
 983                 panic("%s", trap_msg(type));
 984         else
 985                 panic("unknown/reserved trap");
 986 }
 987
 988 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 989 /*
 990  * Invoke a userspace DTrace hook.  The hook pointer is cleared when no
 991  * userspace probes are enabled, so we must synchronize with DTrace to ensure
 992  * that a trapping thread is able to call the hook before it is cleared.
 993  */
 994 static bool
 995 trap_user_dtrace(struct trapframe *frame, int (**hookp)(struct trapframe *))
 996 {
 997         int (*hook)(struct trapframe *);
 998
 999         hook = atomic_load_ptr(hookp);
1000         enable_intr();
1001         if (hook != NULL)
1002                 return ((hook)(frame) == 0);
1003         return (false);
1004 }
1005 #endif
1006
1007 /*
1008  * Double fault handler. Called when a fault occurs while writing
1009  * a frame for a trap/exception onto the stack. This usually occurs
1010  * when the stack overflows (such is the case with infinite recursion,
1011  * for example).
1012  *
1013  * XXX Note that the current PTD gets replaced by IdlePTD when the
1014  * task switch occurs. This means that the stack that was active at
1015  * the time of the double fault is not available at <kstack> unless
1016  * the machine was idle when the double fault occurred. The downside
1017  * of this is that "trace <ebp>" in ddb won't work.
1018  */
1019 void
1020 dblfault_handler(void)
1021 {
1022         struct i386tss *t;
1023
1024 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1025         if (dtrace_doubletrap_func != NULL)
1026                 (*dtrace_doubletrap_func)();
1027 #endif
1028         printf("\nFatal double fault:\n");
1029         t = PCPU_GET(common_tssp);
1030         printf(
1031             "eip = %#08x esp = %#08x ebp = %#08x eax = %#08x\n"
1032             "edx = %#08x ecx = %#08x edi = %#08x esi = %#08x\n"
1033             "ebx = %#08x\n"
1034             "psl = %#08x cs  = %#08x ss  = %#08x ds  = %#08x\n"
1035             "es  = %#08x fs  = %#08x gs  = %#08x cr3 = %#08x\n",
1036             t->tss_eip, t->tss_esp, t->tss_ebp, t->tss_eax,
1037             t->tss_edx, t->tss_ecx, t->tss_edi, t->tss_esi,
1038             t->tss_ebx,
1039             t->tss_eflags, t->tss_cs, t->tss_ss, t->tss_ds,
1040             t->tss_es, t->tss_fs, t->tss_gs, t->tss_cr3);
1041 #ifdef SMP
1042         printf("cpuid = %d; apic id = %02x\n", PCPU_GET(cpuid),
1043             PCPU_GET(apic_id));
1044 #endif
1045         panic("double fault");
1046 }
1047
1048 int
1049 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
1050 {
1051         struct proc *p;
1052         struct trapframe *frame;
1053         struct syscall_args *sa;
1054         caddr_t params;
1055         long tmp;
1056         int error;
1057 #ifdef COMPAT_43
1058         u_int32_t eip;
1059         int cs;
1060 #endif
1061
1062         p = td->td_proc;
1063         frame = td->td_frame;
1064         sa = &td->td_sa;
1065
1066 #ifdef COMPAT_43
1067         if (__predict_false(frame->tf_cs == 7 && frame->tf_eip == 2)) {
1068                 /*
1069                  * In lcall $7,$0 after int $0x80.  Convert the user
1070                  * frame to what it would be for a direct int 0x80 instead
1071                  * of lcall $7,$0, by popping the lcall return address.
1072                  */
1073                 error = fueword32((void *)frame->tf_esp, &eip);
1074                 if (error == -1)
1075                         return (EFAULT);
1076                 cs = fuword16((void *)(frame->tf_esp + sizeof(u_int32_t)));
1077                 if (cs == -1)
1078                         return (EFAULT);
1079
1080                 /*
1081                  * Unwind in-kernel frame after all stack frame pieces
1082                  * were successfully read.
1083                  */
1084                 frame->tf_eip = eip;
1085                 frame->tf_cs = cs;
1086                 frame->tf_esp += 2 * sizeof(u_int32_t);
1087                 frame->tf_err = 7;      /* size of lcall $7,$0 */
1088         }
1089 #endif
1090
1091         sa->code = frame->tf_eax;
1092         params = (caddr_t)frame->tf_esp + sizeof(uint32_t);
1093
1094         /*
1095          * Need to check if this is a 32 bit or 64 bit syscall.
1096          */
1097         if (sa->code == SYS_syscall) {
1098                 /*
1099                  * Code is first argument, followed by actual args.
1100                  */
1101                 error = fueword(params, &tmp);
1102                 if (error == -1)
1103                         return (EFAULT);
1104                 sa->code = tmp;
1105                 params += sizeof(uint32_t);
1106         } else if (sa->code == SYS___syscall) {
1107                 /*
1108                  * Like syscall, but code is a quad, so as to maintain
1109                  * quad alignment for the rest of the arguments.
1110                  */
1111                 error = fueword(params, &tmp);
1112                 if (error == -1)
1113                         return (EFAULT);
1114                 sa->code = tmp;
1115                 params += sizeof(quad_t);
1116         }
1117
1118         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
1119                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
1120         else
1121                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
1122
1123         if (params != NULL && sa->callp->sy_narg != 0)
1124                 error = copyin(params, (caddr_t)sa->args,
1125                     (u_int)(sa->callp->sy_narg * sizeof(uint32_t)));
1126         else
1127                 error = 0;
1128
1129         if (error == 0) {
1130                 td->td_retval[0] = 0;
1131                 td->td_retval[1] = frame->tf_edx;
1132         }
1133
1134         return (error);
1135 }
1136
1137 #include "../../kern/subr_syscall.c"
1138
1139 /*
1140  * syscall - system call request C handler.  A system call is
1141  * essentially treated as a trap by reusing the frame layout.
1142  */
1143 void
1144 syscall(struct trapframe *frame)
1145 {
1146         struct thread *td;
1147         register_t orig_tf_eflags;
1148         ksiginfo_t ksi;
1149
1150 #ifdef DIAGNOSTIC
1151         if (!(TRAPF_USERMODE(frame) &&
1152             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)) {
1153                 panic("syscall");
1154                 /* NOT REACHED */
1155         }
1156 #endif
1157         trap_check_kstack();
1158         orig_tf_eflags = frame->tf_eflags;
1159
1160         td = curthread;
1161         td->td_frame = frame;
1162
1163         syscallenter(td);
1164
1165         /*
1166          * Traced syscall.
1167          */
1168         if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
1169                 frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
1170                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
1171                 ksi.ksi_signo = SIGTRAP;
1172                 ksi.ksi_code = TRAP_TRACE;
1173                 ksi.ksi_addr = (void *)frame->tf_eip;
1174                 trapsignal(td, &ksi);
1175         }
1176
1177         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
1178             ("System call %s returning with kernel FPU ctx leaked",
1179              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1180         KASSERT(td->td_pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_td(td),
1181             ("System call %s returning with mangled pcb_save",
1182              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1183
1184         syscallret(td);
1185 }