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 /*
  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_trap.h"
  53
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/bus.h>
  56 #include <sys/systm.h>
  57 #include <sys/proc.h>
  58 #include <sys/ptrace.h>
  59 #include <sys/kdb.h>
  60 #include <sys/kernel.h>
  61 #include <sys/ktr.h>
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #include <sys/mutex.h>
  64 #include <sys/resourcevar.h>
  65 #include <sys/signalvar.h>
  66 #include <sys/syscall.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68 #include <sys/sysent.h>
  69 #include <sys/uio.h>
  70 #include <sys/vmmeter.h>
  71 #ifdef HWPMC_HOOKS
  72 #include <sys/pmckern.h>
  73 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, all);
  74 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, read);
  75 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, write);
  76 #endif
  77 #include <security/audit/audit.h>
  78
  79 #include <vm/vm.h>
  80 #include <vm/vm_param.h>
  81 #include <vm/pmap.h>
  82 #include <vm/vm_kern.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vm_page.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86
  87 #include <machine/cpu.h>
  88 #include <machine/intr_machdep.h>
  89 #include <x86/mca.h>
  90 #include <machine/md_var.h>
  91 #include <machine/pcb.h>
  92 #ifdef SMP
  93 #include <machine/smp.h>
  94 #endif
  95 #include <machine/stack.h>
  96 #include <machine/trap.h>
  97 #include <machine/tss.h>
  98 #include <machine/vm86.h>
  99
 100 #ifdef POWERFAIL_NMI
 101 #include <sys/syslog.h>
 102 #include <machine/clock.h>
 103 #endif
 104
 105 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 106 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 107 #endif
 108
 109 void trap(struct trapframe *frame);
 110 void syscall(struct trapframe *frame);
 111
 112 static int trap_pfault(struct trapframe *, bool, vm_offset_t, int *, int *);
 113 static void trap_fatal(struct trapframe *, vm_offset_t);
 114 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 115 static bool trap_user_dtrace(struct trapframe *,
 116     int (**hook)(struct trapframe *));
 117 #endif
 118 void dblfault_handler(void);
 119
 120 extern inthand_t IDTVEC(bpt), IDTVEC(dbg), IDTVEC(int0x80_syscall);
 121 extern uint64_t pg_nx;
 122
 123 struct trap_data {
 124         bool            ei;
 125         const char      *msg;
 126 };
 127
 128 static const struct trap_data trap_data[] = {
 129         [T_PRIVINFLT] = { .ei = true,   .msg = "privileged instruction fault" },
 130         [T_BPTFLT] =    { .ei = false,  .msg = "breakpoint instruction fault" },
 131         [T_ARITHTRAP] = { .ei = true,   .msg = "arithmetic trap" },
 132         [T_PROTFLT] =   { .ei = true,   .msg = "general protection fault" },
 133         [T_TRCTRAP] =   { .ei = false,  .msg = "debug exception" },
 134         [T_PAGEFLT] =   { .ei = true,   .msg = "page fault" },
 135         [T_ALIGNFLT] =  { .ei = true,   .msg = "alignment fault" },
 136         [T_DIVIDE] =    { .ei = true,   .msg = "integer divide fault" },
 137         [T_NMI] =       { .ei = false,  .msg = "non-maskable interrupt trap" },
 138         [T_OFLOW] =     { .ei = true,   .msg = "overflow trap" },
 139         [T_BOUND] =     { .ei = true,   .msg = "FPU bounds check fault" },
 140         [T_DNA] =       { .ei = true,   .msg = "FPU device not available" },
 141         [T_DOUBLEFLT] = { .ei = false,  .msg = "double fault" },
 142         [T_FPOPFLT] =   { .ei = true,   .msg = "FPU operand fetch fault" },
 143         [T_TSSFLT] =    { .ei = true,   .msg = "invalid TSS fault" },
 144         [T_SEGNPFLT] =  { .ei = true,   .msg = "segment not present fault" },
 145         [T_STKFLT] =    { .ei = true,   .msg = "stack fault" },
 146         [T_MCHK] =      { .ei = true,   .msg = "machine check trap" },
 147         [T_XMMFLT] =    { .ei = true,   .msg = "SIMD floating-point exception" },
 148         [T_DTRACE_RET] ={ .ei = true,   .msg = "DTrace pid return trap" },
 149 };
 150
 151 static bool
 152 trap_enable_intr(int trapno)
 153 {
 154
 155         MPASS(trapno > 0);
 156         if (trapno < nitems(trap_data) && trap_data[trapno].msg != NULL)
 157                 return (trap_data[trapno].ei);
 158         return (false);
 159 }
 160
 161 static const char *
 162 trap_msg(int trapno)
 163 {
 164         const char *res;
 165         static const char unkn[] = "UNKNOWN";
 166
 167         res = NULL;
 168         if (trapno < nitems(trap_data))
 169                 res = trap_data[trapno].msg;
 170         if (res == NULL)
 171                 res = unkn;
 172         return (res);
 173 }
 174
 175 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 176 int has_f00f_bug = 0;           /* Initialized so that it can be patched. */
 177 #endif
 178
 179 static int uprintf_signal;
 180 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, uprintf_signal, CTLFLAG_RW,
 181     &uprintf_signal, 0,
 182     "Print debugging information on trap signal to ctty");
 183
 184
 185 #ifdef INVARIANTS
 186 static __inline register_t
 187 read_esp(void)
 188 {
 189         register_t res;
 190
 191         __asm __volatile("movl\t%%esp,%0" : "=r" (res));
 192         return (res);
 193 }
 194
 195 void
 196 trap_check_kstack(void)
 197 {
 198         struct thread *td;
 199         vm_offset_t stk;
 200
 201         td = curthread;
 202         stk = read_esp();
 203         if (stk >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS)
 204                 panic("td %p stack %#x in trampoline", td, stk);
 205         if (!kstack_contains(td, stk, 0))
 206                 panic("td %p stack %#x not in kstack VA %#x %d",
 207                     td, stk, td->td_kstack, td->td_kstack_pages);
 208 }
 209 #endif
 210
 211 /*
 212  * Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
 213  * This common code is called from assembly language IDT gate entry
 214  * routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
 215  * frame after the exception has been processed.
 216  */
 217
 218 void
 219 trap(struct trapframe *frame)
 220 {
 221         ksiginfo_t ksi;
 222         struct thread *td;
 223         struct proc *p;
 224         int pf, signo, ucode;
 225         u_int type;
 226         register_t addr, dr6;
 227         vm_offset_t eva;
 228 #ifdef POWERFAIL_NMI
 229         static int lastalert = 0;
 230 #endif
 231
 232         td = curthread;
 233         p = td->td_proc;
 234         dr6 = 0;
 235
 236         VM_CNT_INC(v_trap);
 237         type = frame->tf_trapno;
 238
 239         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) == 0,
 240             ("trap: interrupts enabled, type %d frame %p", type, frame));
 241
 242 #ifdef SMP
 243         /* Handler for NMI IPIs used for stopping CPUs. */
 244         if (type == T_NMI && ipi_nmi_handler() == 0)
 245                 return;
 246 #endif /* SMP */
 247
 248 #ifdef KDB
 249         if (kdb_active) {
 250                 kdb_reenter();
 251                 return;
 252         }
 253 #endif
 254         trap_check_kstack();
 255
 256         if (type == T_RESERVED) {
 257                 trap_fatal(frame, 0);
 258                 return;
 259         }
 260
 261         if (type == T_NMI) {
 262 #ifdef HWPMC_HOOKS
 263                 /*
 264                  * CPU PMCs interrupt using an NMI so we check for that first.
 265                  * If the HWPMC module is active, 'pmc_hook' will point to
 266                  * the function to be called.  A non-zero return value from the
 267                  * hook means that the NMI was consumed by it and that we can
 268                  * return immediately.
 269                  */
 270                 if (pmc_intr != NULL &&
 271                     (*pmc_intr)(frame) != 0)
 272                         return;
 273 #endif
 274         }
 275
 276         if (type == T_MCHK) {
 277                 mca_intr();
 278                 return;
 279         }
 280
 281 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 282         /*
 283          * A trap can occur while DTrace executes a probe. Before
 284          * executing the probe, DTrace blocks re-scheduling and sets
 285          * a flag in its per-cpu flags to indicate that it doesn't
 286          * want to fault. On returning from the probe, the no-fault
 287          * flag is cleared and finally re-scheduling is enabled.
 288          */
 289         if ((type == T_PROTFLT || type == T_PAGEFLT) &&
 290             dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, type))
 291                 return;
 292 #endif
 293
 294         /*
 295          * We must not allow context switches until %cr2 is read.
 296          * Also, for some Cyrix CPUs, %cr2 is clobbered by interrupts.
 297          * All faults use interrupt gates, so %cr2 can be safely read
 298          * now, before optional enable of the interrupts below.
 299          */
 300         if (type == T_PAGEFLT)
 301                 eva = rcr2();
 302
 303         /*
 304          * Buggy application or kernel code has disabled interrupts
 305          * and then trapped.  Enabling interrupts now is wrong, but it
 306          * is better than running with interrupts disabled until they
 307          * are accidentally enabled later.
 308          */
 309         if ((frame->tf_eflags & PSL_I) == 0 && TRAPF_USERMODE(frame) &&
 310             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)
 311                 uprintf("pid %ld (%s): usermode trap %d (%s) with "
 312                     "interrupts disabled\n",
 313                     (long)curproc->p_pid, curthread->td_name, type,
 314                     trap_data[type].msg);
 315
 316         /*
 317          * Conditionally reenable interrupts.  If we hold a spin lock,
 318          * then we must not reenable interrupts.  This might be a
 319          * spurious page fault.
 320          */
 321         if (trap_enable_intr(type) && td->td_md.md_spinlock_count == 0 &&
 322             frame->tf_eip != (int)cpu_switch_load_gs)
 323                 enable_intr();
 324
 325         if (TRAPF_USERMODE(frame) && (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0) {
 326                 /* user trap */
 327
 328                 td->td_pticks = 0;
 329                 td->td_frame = frame;
 330                 addr = frame->tf_eip;
 331                 if (td->td_cowgen != atomic_load_int(&p->p_cowgen))
 332                         thread_cow_update(td);
 333
 334                 switch (type) {
 335                 case T_PRIVINFLT:       /* privileged instruction fault */
 336                         signo = SIGILL;
 337                         ucode = ILL_PRVOPC;
 338                         break;
 339
 340                 case T_BPTFLT:          /* bpt instruction fault */
 341 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 342                         if (trap_user_dtrace(frame, &dtrace_pid_probe_ptr))
 343                                 return;
 344 #else
 345                         enable_intr();
 346 #endif
 347                         signo = SIGTRAP;
 348                         ucode = TRAP_BRKPT;
 349                         break;
 350
 351                 case T_TRCTRAP:         /* debug exception */
 352                         enable_intr();
 353 user_trctrap_out:
 354                         signo = SIGTRAP;
 355                         ucode = TRAP_TRACE;
 356                         dr6 = rdr6();
 357                         if ((dr6 & DBREG_DR6_BS) != 0) {
 358                                 PROC_LOCK(td->td_proc);
 359                                 if ((td->td_dbgflags & TDB_STEP) != 0) {
 360                                         td->td_frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
 361                                         td->td_dbgflags &= ~TDB_STEP;
 362                                 }
 363                                 PROC_UNLOCK(td->td_proc);
 364                         }
 365                         break;
 366
 367                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 368                         ucode = npxtrap_x87();
 369                         if (ucode == -1)
 370                                 return;
 371                         signo = SIGFPE;
 372                         break;
 373
 374                 /*
 375                  * The following two traps can happen in vm86 mode,
 376                  * and, if so, we want to handle them specially.
 377                  */
 378                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 379                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 380                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 381                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 382                                 ucode = 0;      /* XXXKIB: better code ? */
 383                                 if (signo == SIGTRAP) {
 384                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 385                                         goto user_trctrap_out;
 386                                 }
 387                                 if (signo == 0)
 388                                         goto user;
 389                                 break;
 390                         }
 391                         signo = SIGBUS;
 392                         ucode = (type == T_PROTFLT) ? BUS_OBJERR : BUS_ADRERR;
 393                         break;
 394                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 395                         signo = SIGBUS;
 396                         ucode = BUS_ADRERR;
 397                         break;
 398                 case T_TSSFLT:          /* invalid TSS fault */
 399                         signo = SIGBUS;
 400                         ucode = BUS_OBJERR;
 401                         break;
 402                 case T_ALIGNFLT:
 403                         signo = SIGBUS;
 404                         ucode = BUS_ADRALN;
 405                         break;
 406                 case T_DOUBLEFLT:       /* double fault */
 407                 default:
 408                         signo = SIGBUS;
 409                         ucode = BUS_OBJERR;
 410                         break;
 411
 412                 case T_PAGEFLT:         /* page fault */
 413                         addr = eva;
 414                         pf = trap_pfault(frame, true, eva, &signo, &ucode);
 415 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 416                         if (pf == -2) {
 417                                 /*
 418                                  * The f00f hack workaround has triggered, so
 419                                  * treat the fault as an illegal instruction
 420                                  * (T_PRIVINFLT) instead of a page fault.
 421                                  */
 422                                 type = frame->tf_trapno = T_PRIVINFLT;
 423                                 break;
 424                         }
 425 #endif
 426                         if (pf == -1)
 427                                 return;
 428                         if (pf == 0)
 429                                 goto user;
 430                         break;
 431
 432                 case T_DIVIDE:          /* integer divide fault */
 433                         ucode = FPE_INTDIV;
 434                         signo = SIGFPE;
 435                         break;
 436
 437                 case T_NMI:
 438 #ifdef POWERFAIL_NMI
 439 #ifndef TIMER_FREQ
 440 #  define TIMER_FREQ 1193182
 441 #endif
 442                         if (time_second - lastalert > 10) {
 443                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 444                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 445                                 lastalert = time_second;
 446                         }
 447                         return;
 448 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 449                         nmi_handle_intr(type, frame);
 450                         return;
 451 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 452
 453                 case T_OFLOW:           /* integer overflow fault */
 454                         ucode = FPE_INTOVF;
 455                         signo = SIGFPE;
 456                         break;
 457
 458                 case T_BOUND:           /* bounds check fault */
 459                         ucode = FPE_FLTSUB;
 460                         signo = SIGFPE;
 461                         break;
 462
 463                 case T_DNA:
 464                         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 465                             ("kernel FPU ctx has leaked"));
 466                         /* transparent fault (due to context switch "late") */
 467                         if (npxdna())
 468                                 return;
 469                         uprintf("pid %d killed due to lack of floating point\n",
 470                                 p->p_pid);
 471                         signo = SIGKILL;
 472                         ucode = 0;
 473                         break;
 474
 475                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 476                         ucode = ILL_COPROC;
 477                         signo = SIGILL;
 478                         break;
 479
 480                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 481                         ucode = npxtrap_sse();
 482                         if (ucode == -1)
 483                                 return;
 484                         signo = SIGFPE;
 485                         break;
 486 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 487                 case T_DTRACE_RET:
 488                         (void)trap_user_dtrace(frame, &dtrace_return_probe_ptr);
 489                         return;
 490 #endif
 491                 }
 492         } else {
 493                 /* kernel trap */
 494
 495                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 496                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 497                 switch (type) {
 498                 case T_PAGEFLT:                 /* page fault */
 499                         (void)trap_pfault(frame, false, eva, NULL, NULL);
 500                         return;
 501
 502                 case T_DNA:
 503                         if (PCB_USER_FPU(td->td_pcb))
 504                                 panic("Unregistered use of FPU in kernel");
 505                         if (npxdna())
 506                                 return;
 507                         break;
 508
 509                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 510                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 511                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 512                         /*
 513                          * XXXKIB for now disable any FPU traps in kernel
 514                          * handler registration seems to be overkill
 515                          */
 516                         trap_fatal(frame, 0);
 517                         return;
 518
 519                         /*
 520                          * The following two traps can happen in
 521                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
 522                          * them specially.
 523                          */
 524                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 525                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 526                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 527                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 528                                 if (signo == SIGTRAP) {
 529                                         type = T_TRCTRAP;
 530                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 531                                         goto kernel_trctrap;
 532                                 }
 533                                 if (signo != 0)
 534                                         /*
 535                                          * returns to original process
 536                                          */
 537                                         vm86_trap((struct vm86frame *)frame);
 538                                 return;
 539                         }
 540                         /* FALL THROUGH */
 541                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 542                         if (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL)
 543                                 break;
 544
 545                         /*
 546                          * Invalid %fs's and %gs's can be created using
 547                          * procfs or PT_SETREGS or by invalidating the
 548                          * underlying LDT entry.  This causes a fault
 549                          * in kernel mode when the kernel attempts to
 550                          * switch contexts.  Lose the bad context
 551                          * (XXX) so that we can continue, and generate
 552                          * a signal.
 553                          */
 554                         if (frame->tf_eip == (int)cpu_switch_load_gs) {
 555                                 curpcb->pcb_gs = 0;
 556 #if 0
 557                                 PROC_LOCK(p);
 558                                 kern_psignal(p, SIGBUS);
 559                                 PROC_UNLOCK(p);
 560 #endif
 561                                 return;
 562                         }
 563
 564                         if (td->td_intr_nesting_level != 0)
 565                                 break;
 566
 567                         /*
 568                          * Invalid segment selectors and out of bounds
 569                          * %eip's and %esp's can be set up in user mode.
 570                          * This causes a fault in kernel mode when the
 571                          * kernel tries to return to user mode.  We want
 572                          * to get this fault so that we can fix the
 573                          * problem here and not have to check all the
 574                          * selectors and pointers when the user changes
 575                          * them.
 576                          *
 577                          * N.B. Comparing to long mode, 32-bit mode
 578                          * does not push %esp on the trap frame,
 579                          * because iretl faulted while in ring 0.  As
 580                          * the consequence, there is no need to fixup
 581                          * the stack pointer for doreti_iret_fault,
 582                          * the fixup and the complimentary trap() call
 583                          * are executed on the main thread stack, not
 584                          * on the trampoline stack.
 585                          */
 586                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_iret + setidt_disp) {
 587                                 frame->tf_eip = (int)doreti_iret_fault +
 588                                     setidt_disp;
 589                                 return;
 590                         }
 591                         if (type == T_STKFLT)
 592                                 break;
 593
 594                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_ds +
 595                             setidt_disp) {
 596                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_ds_fault +
 597                                     setidt_disp;
 598                                 return;
 599                         }
 600                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_es +
 601                             setidt_disp) {
 602                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_es_fault +
 603                                     setidt_disp;
 604                                 return;
 605                         }
 606                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_fs +
 607                             setidt_disp) {
 608                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_fs_fault +
 609                                     setidt_disp;
 610                                 return;
 611                         }
 612                         if (curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 613                                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 614                                 return;
 615                         }
 616                         break;
 617
 618                 case T_TSSFLT:
 619                         /*
 620                          * PSL_NT can be set in user mode and isn't cleared
 621                          * automatically when the kernel is entered.  This
 622                          * causes a TSS fault when the kernel attempts to
 623                          * `iret' because the TSS link is uninitialized.  We
 624                          * want to get this fault so that we can fix the
 625                          * problem here and not every time the kernel is
 626                          * entered.
 627                          */
 628                         if (frame->tf_eflags & PSL_NT) {
 629                                 frame->tf_eflags &= ~PSL_NT;
 630                                 return;
 631                         }
 632                         break;
 633
 634                 case T_TRCTRAP:  /* debug exception */
 635 kernel_trctrap:
 636                         /* Clear any pending debug events. */
 637                         dr6 = rdr6();
 638                         load_dr6(0);
 639
 640                         /*
 641                          * Ignore debug register exceptions due to
 642                          * accesses in the user's address space, which
 643                          * can happen under several conditions such as
 644                          * if a user sets a watchpoint on a buffer and
 645                          * then passes that buffer to a system call.
 646                          * We still want to get TRCTRAPS for addresses
 647                          * in kernel space because that is useful when
 648                          * debugging the kernel.
 649                          */
 650                         if (user_dbreg_trap(dr6) &&
 651                            !(curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL))
 652                                 return;
 653
 654                         /*
 655                          * Malicious user code can configure a debug
 656                          * register watchpoint to trap on data access
 657                          * to the top of stack and then execute 'pop
 658                          * %ss; int 3'.  Due to exception deferral for
 659                          * 'pop %ss', the CPU will not interrupt 'int
 660                          * 3' to raise the DB# exception for the debug
 661                          * register but will postpone the DB# until
 662                          * execution of the first instruction of the
 663                          * BP# handler (in kernel mode).  Normally the
 664                          * previous check would ignore DB# exceptions
 665                          * for watchpoints on user addresses raised in
 666                          * kernel mode.  However, some CPU errata
 667                          * include cases where DB# exceptions do not
 668                          * properly set bits in %dr6, e.g. Haswell
 669                          * HSD23 and Skylake-X SKZ24.
 670                          *
 671                          * A deferred DB# can also be raised on the
 672                          * first instructions of system call entry
 673                          * points or single-step traps via similar use
 674                          * of 'pop %ss' or 'mov xxx, %ss'.
 675                          */
 676                         if (frame->tf_eip ==
 677                             (uintptr_t)IDTVEC(int0x80_syscall) + setidt_disp ||
 678                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(bpt) +
 679                             setidt_disp ||
 680                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(dbg) +
 681                             setidt_disp)
 682                                 return;
 683                         /*
 684                          * FALLTHROUGH (TRCTRAP kernel mode, kernel address)
 685                          */
 686                 case T_BPTFLT:
 687                         /*
 688                          * If KDB is enabled, let it handle the debugger trap.
 689                          * Otherwise, debugger traps "can't happen".
 690                          */
 691 #ifdef KDB
 692                         if (kdb_trap(type, dr6, frame))
 693                                 return;
 694 #endif
 695                         break;
 696
 697                 case T_NMI:
 698 #ifdef POWERFAIL_NMI
 699                         if (time_second - lastalert > 10) {
 700                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 701                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 702                                 lastalert = time_second;
 703                         }
 704                         return;
 705 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 706                         nmi_handle_intr(type, frame);
 707                         return;
 708 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 709                 }
 710
 711                 trap_fatal(frame, eva);
 712                 return;
 713         }
 714
 715         ksiginfo_init_trap(&ksi);
 716         ksi.ksi_signo = signo;
 717         ksi.ksi_code = ucode;
 718         ksi.ksi_addr = (void *)addr;
 719         ksi.ksi_trapno = type;
 720         if (uprintf_signal) {
 721                 uprintf("pid %d comm %s: signal %d err %#x code %d type %d "
 722                     "addr %#x ss %#04x esp %#08x cs %#04x eip %#08x eax %#08x"
 723                     "<%02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x>\n",
 724                     p->p_pid, p->p_comm, signo, frame->tf_err, ucode, type,
 725                     addr, frame->tf_ss, frame->tf_esp, frame->tf_cs,
 726                     frame->tf_eip, frame->tf_eax,
 727                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 0)),
 728                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 1)),
 729                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 2)),
 730                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 3)),
 731                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 4)),
 732                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 5)),
 733                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 6)),
 734                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 7)));
 735         }
 736         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) != 0, ("interrupts disabled"));
 737         trapsignal(td, &ksi);
 738
 739 user:
 740         userret(td, frame);
 741         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 742             ("Return from trap with kernel FPU ctx leaked"));
 743 }
 744
 745 /*
 746  * Handle all details of a page fault.
 747  * Returns:
 748  * -2 if the fault was caused by triggered workaround for Intel Pentium
 749  *    0xf00f bug.
 750  * -1 if this fault was fatal, typically from kernel mode
 751  *    (cannot happen, but we need to return something).
 752  * 0  if this fault was handled by updating either the user or kernel
 753  *    page table, execution can continue.
 754  * 1  if this fault was from usermode and it was not handled, a synchronous
 755  *    signal should be delivered to the thread.  *signo returns the signal
 756  *    number, *ucode gives si_code.
 757  */
 758 static int
 759 trap_pfault(struct trapframe *frame, bool usermode, vm_offset_t eva,
 760     int *signo, int *ucode)
 761 {
 762         struct thread *td;
 763         struct proc *p;
 764         vm_map_t map;
 765         int rv;
 766         vm_prot_t ftype;
 767
 768         MPASS(!usermode || (signo != NULL && ucode != NULL));
 769
 770         td = curthread;
 771         p = td->td_proc;
 772
 773         if (__predict_false((td->td_pflags & TDP_NOFAULTING) != 0)) {
 774                 /*
 775                  * Due to both processor errata and lazy TLB invalidation when
 776                  * access restrictions are removed from virtual pages, memory
 777                  * accesses that are allowed by the physical mapping layer may
 778                  * nonetheless cause one spurious page fault per virtual page.
 779                  * When the thread is executing a "no faulting" section that
 780                  * is bracketed by vm_fault_{disable,enable}_pagefaults(),
 781                  * every page fault is treated as a spurious page fault,
 782                  * unless it accesses the same virtual address as the most
 783                  * recent page fault within the same "no faulting" section.
 784                  */
 785                 if (td->td_md.md_spurflt_addr != eva ||
 786                     (td->td_pflags & TDP_RESETSPUR) != 0) {
 787                         /*
 788                          * Do nothing to the TLB.  A stale TLB entry is
 789                          * flushed automatically by a page fault.
 790                          */
 791                         td->td_md.md_spurflt_addr = eva;
 792                         td->td_pflags &= ~TDP_RESETSPUR;
 793                         return (0);
 794                 }
 795         } else {
 796                 /*
 797                  * If we get a page fault while in a critical section, then
 798                  * it is most likely a fatal kernel page fault.  The kernel
 799                  * is already going to panic trying to get a sleep lock to
 800                  * do the VM lookup, so just consider it a fatal trap so the
 801                  * kernel can print out a useful trap message and even get
 802                  * to the debugger.
 803                  *
 804                  * If we get a page fault while holding a non-sleepable
 805                  * lock, then it is most likely a fatal kernel page fault.
 806                  * If WITNESS is enabled, then it's going to whine about
 807                  * bogus LORs with various VM locks, so just skip to the
 808                  * fatal trap handling directly.
 809                  */
 810                 if (td->td_critnest != 0 ||
 811                     WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 812                     "Kernel page fault") != 0) {
 813                         trap_fatal(frame, eva);
 814                         return (-1);
 815                 }
 816         }
 817         if (eva >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS) {
 818                 /*
 819                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
 820                  * An exception:  if the faulting address is the invalid
 821                  * instruction entry in the IDT, then the Intel Pentium
 822                  * F00F bug workaround was triggered, and we need to
 823                  * treat it is as an illegal instruction, and not a page
 824                  * fault.
 825                  */
 826 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 827                 if ((eva == (unsigned int)&idt[6]) && has_f00f_bug) {
 828                         *ucode = ILL_PRVOPC;
 829                         *signo = SIGILL;
 830                         return (-2);
 831                 }
 832 #endif
 833                 if (usermode) {
 834                         *signo = SIGSEGV;
 835                         *ucode = SEGV_MAPERR;
 836                         return (1);
 837                 }
 838                 trap_fatal(frame, eva);
 839                 return (-1);
 840         } else {
 841                 map = usermode ? &p->p_vmspace->vm_map : kernel_map;
 842
 843                 /*
 844                  * Kernel cannot access a user-space address directly
 845                  * because user pages are not mapped.  Also, page
 846                  * faults must not be caused during the interrupts.
 847                  */
 848                 if (!usermode && td->td_intr_nesting_level != 0) {
 849                         trap_fatal(frame, eva);
 850                         return (-1);
 851                 }
 852         }
 853
 854         /*
 855          * If the trap was caused by errant bits in the PTE then panic.
 856          */
 857         if (frame->tf_err & PGEX_RSV) {
 858                 trap_fatal(frame, eva);
 859                 return (-1);
 860         }
 861
 862         /*
 863          * PGEX_I is defined only if the execute disable bit capability is
 864          * supported and enabled.
 865          */
 866         if (frame->tf_err & PGEX_W)
 867                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 868         else if ((frame->tf_err & PGEX_I) && pg_nx != 0)
 869                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 870         else
 871                 ftype = VM_PROT_READ;
 872
 873         /* Fault in the page. */
 874         rv = vm_fault_trap(map, eva, ftype, VM_FAULT_NORMAL, signo, ucode);
 875         if (rv == KERN_SUCCESS) {
 876 #ifdef HWPMC_HOOKS
 877                 if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
 878                         PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, all, frame);
 879                         if (ftype == VM_PROT_READ)
 880                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, read,
 881                                     frame);
 882                         else
 883                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, write,
 884                                     frame);
 885                 }
 886 #endif
 887                 return (0);
 888         }
 889         if (usermode)
 890                 return (1);
 891         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 892             curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 893                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 894                 return (0);
 895         }
 896         trap_fatal(frame, eva);
 897         return (-1);
 898 }
 899
 900 static void
 901 trap_fatal(struct trapframe *frame, vm_offset_t eva)
 902 {
 903         int code, ss, esp;
 904         u_int type;
 905         struct soft_segment_descriptor softseg;
 906 #ifdef KDB
 907         bool handled;
 908 #endif
 909
 910         code = frame->tf_err;
 911         type = frame->tf_trapno;
 912         sdtossd(&gdt[IDXSEL(frame->tf_cs & 0xffff)].sd, &softseg);
 913
 914         printf("\n\nFatal trap %d: %s while in %s mode\n", type, trap_msg(type),
 915             frame->tf_eflags & PSL_VM ? "vm86" :
 916             ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL ? "user" : "kernel");
 917 #ifdef SMP
 918         /* two separate prints in case of a trap on an unmapped page */
 919         printf("cpuid = %d; ", PCPU_GET(cpuid));
 920         printf("apic id = %02x\n", PCPU_GET(apic_id));
 921 #endif
 922         if (type == T_PAGEFLT) {
 923                 printf("fault virtual address   = 0x%x\n", eva);
 924                 printf("fault code              = %s %s%s, %s\n",
 925                         code & PGEX_U ? "user" : "supervisor",
 926                         code & PGEX_W ? "write" : "read",
 927                         pg_nx != 0 ?
 928                         (code & PGEX_I ? " instruction" : " data") :
 929                         "",
 930                         code & PGEX_RSV ? "reserved bits in PTE" :
 931                         code & PGEX_P ? "protection violation" : "page not present");
 932         } else {
 933                 printf("error code              = %#x\n", code);
 934         }
 935         printf("instruction pointer     = 0x%x:0x%x\n",
 936                frame->tf_cs & 0xffff, frame->tf_eip);
 937         if (TF_HAS_STACKREGS(frame)) {
 938                 ss = frame->tf_ss & 0xffff;
 939                 esp = frame->tf_esp;
 940         } else {
 941                 ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 942                 esp = (int)&frame->tf_esp;
 943         }
 944         printf("stack pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, esp);
 945         printf("frame pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, frame->tf_ebp);
 946         printf("code segment            = base 0x%x, limit 0x%x, type 0x%x\n",
 947                softseg.ssd_base, softseg.ssd_limit, softseg.ssd_type);
 948         printf("                        = DPL %d, pres %d, def32 %d, gran %d\n",
 949                softseg.ssd_dpl, softseg.ssd_p, softseg.ssd_def32,
 950                softseg.ssd_gran);
 951         printf("processor eflags        = ");
 952         if (frame->tf_eflags & PSL_T)
 953                 printf("trace trap, ");
 954         if (frame->tf_eflags & PSL_I)
 955                 printf("interrupt enabled, ");
 956         if (frame->tf_eflags & PSL_NT)
 957                 printf("nested task, ");
 958         if (frame->tf_eflags & PSL_RF)
 959                 printf("resume, ");
 960         if (frame->tf_eflags & PSL_VM)
 961                 printf("vm86, ");
 962         printf("IOPL = %d\n", (frame->tf_eflags & PSL_IOPL) >> 12);
 963         printf("current process         = %d (%s)\n",
 964             curproc->p_pid, curthread->td_name);
 965
 966 #ifdef KDB
 967         if (debugger_on_trap) {
 968                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 969                 frame->tf_err = eva;    /* smuggle fault address to ddb */
 970                 handled = kdb_trap(type, 0, frame);
 971                 frame->tf_err = code;   /* restore error code */
 972                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 973                 if (handled)
 974                         return;
 975         }
 976 #endif
 977         printf("trap number             = %d\n", type);
 978         if (trap_msg(type) != NULL)
 979                 panic("%s", trap_msg(type));
 980         else
 981                 panic("unknown/reserved trap");
 982 }
 983
 984 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 985 /*
 986  * Invoke a userspace DTrace hook.  The hook pointer is cleared when no
 987  * userspace probes are enabled, so we must synchronize with DTrace to ensure
 988  * that a trapping thread is able to call the hook before it is cleared.
 989  */
 990 static bool
 991 trap_user_dtrace(struct trapframe *frame, int (**hookp)(struct trapframe *))
 992 {
 993         int (*hook)(struct trapframe *);
 994
 995         hook = atomic_load_ptr(hookp);
 996         enable_intr();
 997         if (hook != NULL)
 998                 return ((hook)(frame) == 0);
 999         return (false);
1000 }
1001 #endif
1002
1003 /*
1004  * Double fault handler. Called when a fault occurs while writing
1005  * a frame for a trap/exception onto the stack. This usually occurs
1006  * when the stack overflows (such is the case with infinite recursion,
1007  * for example).
1008  *
1009  * XXX Note that the current PTD gets replaced by IdlePTD when the
1010  * task switch occurs. This means that the stack that was active at
1011  * the time of the double fault is not available at <kstack> unless
1012  * the machine was idle when the double fault occurred. The downside
1013  * of this is that "trace <ebp>" in ddb won't work.
1014  */
1015 void
1016 dblfault_handler(void)
1017 {
1018         struct i386tss *t;
1019
1020 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1021         if (dtrace_doubletrap_func != NULL)
1022                 (*dtrace_doubletrap_func)();
1023 #endif
1024         printf("\nFatal double fault:\n");
1025         t = PCPU_GET(common_tssp);
1026         printf(
1027             "eip = %#08x esp = %#08x ebp = %#08x eax = %#08x\n"
1028             "edx = %#08x ecx = %#08x edi = %#08x esi = %#08x\n"
1029             "ebx = %#08x\n"
1030             "psl = %#08x cs  = %#08x ss  = %#08x ds  = %#08x\n"
1031             "es  = %#08x fs  = %#08x gs  = %#08x cr3 = %#08x\n",
1032             t->tss_eip, t->tss_esp, t->tss_ebp, t->tss_eax,
1033             t->tss_edx, t->tss_ecx, t->tss_edi, t->tss_esi,
1034             t->tss_ebx,
1035             t->tss_eflags, t->tss_cs, t->tss_ss, t->tss_ds,
1036             t->tss_es, t->tss_fs, t->tss_gs, t->tss_cr3);
1037 #ifdef SMP
1038         printf("cpuid = %d; apic id = %02x\n", PCPU_GET(cpuid),
1039             PCPU_GET(apic_id));
1040 #endif
1041         panic("double fault");
1042 }
1043
1044 int
1045 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
1046 {
1047         struct proc *p;
1048         struct trapframe *frame;
1049         struct syscall_args *sa;
1050         caddr_t params;
1051         long tmp;
1052         int error;
1053 #ifdef COMPAT_43
1054         u_int32_t eip;
1055         int cs;
1056 #endif
1057
1058         p = td->td_proc;
1059         frame = td->td_frame;
1060         sa = &td->td_sa;
1061
1062 #ifdef COMPAT_43
1063         if (__predict_false(frame->tf_cs == 7 && frame->tf_eip == 2)) {
1064                 /*
1065                  * In lcall $7,$0 after int $0x80.  Convert the user
1066                  * frame to what it would be for a direct int 0x80 instead
1067                  * of lcall $7,$0, by popping the lcall return address.
1068                  */
1069                 error = fueword32((void *)frame->tf_esp, &eip);
1070                 if (error == -1)
1071                         return (EFAULT);
1072                 cs = fuword16((void *)(frame->tf_esp + sizeof(u_int32_t)));
1073                 if (cs == -1)
1074                         return (EFAULT);
1075
1076                 /*
1077                  * Unwind in-kernel frame after all stack frame pieces
1078                  * were successfully read.
1079                  */
1080                 frame->tf_eip = eip;
1081                 frame->tf_cs = cs;
1082                 frame->tf_esp += 2 * sizeof(u_int32_t);
1083                 frame->tf_err = 7;      /* size of lcall $7,$0 */
1084         }
1085 #endif
1086
1087         sa->code = frame->tf_eax;
1088         sa->original_code = sa->code;
1089         params = (caddr_t)frame->tf_esp + sizeof(uint32_t);
1090
1091         /*
1092          * Need to check if this is a 32 bit or 64 bit syscall.
1093          */
1094         if (sa->code == SYS_syscall) {
1095                 /*
1096                  * Code is first argument, followed by actual args.
1097                  */
1098                 error = fueword(params, &tmp);
1099                 if (error == -1)
1100                         return (EFAULT);
1101                 sa->code = tmp;
1102                 params += sizeof(uint32_t);
1103         } else if (sa->code == SYS___syscall) {
1104                 /*
1105                  * Like syscall, but code is a quad, so as to maintain
1106                  * quad alignment for the rest of the arguments.
1107                  */
1108                 error = fueword(params, &tmp);
1109                 if (error == -1)
1110                         return (EFAULT);
1111                 sa->code = tmp;
1112                 params += sizeof(quad_t);
1113         }
1114
1115         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
1116                 sa->callp = &nosys_sysent;
1117         else
1118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
1119
1120         if (params != NULL && sa->callp->sy_narg != 0)
1121                 error = copyin(params, (caddr_t)sa->args,
1122                     (u_int)(sa->callp->sy_narg * sizeof(uint32_t)));
1123         else
1124                 error = 0;
1125
1126         if (error == 0) {
1127                 td->td_retval[0] = 0;
1128                 td->td_retval[1] = frame->tf_edx;
1129         }
1130
1131         return (error);
1132 }
1133
1134 #include "../../kern/subr_syscall.c"
1135
1136 /*
1137  * syscall - system call request C handler.  A system call is
1138  * essentially treated as a trap by reusing the frame layout.
1139  */
1140 void
1141 syscall(struct trapframe *frame)
1142 {
1143         struct thread *td;
1144         register_t orig_tf_eflags;
1145         ksiginfo_t ksi;
1146
1147 #ifdef DIAGNOSTIC
1148         if (!(TRAPF_USERMODE(frame) &&
1149             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)) {
1150                 panic("syscall");
1151                 /* NOT REACHED */
1152         }
1153 #endif
1154         trap_check_kstack();
1155         orig_tf_eflags = frame->tf_eflags;
1156
1157         td = curthread;
1158         td->td_frame = frame;
1159
1160         syscallenter(td);
1161
1162         /*
1163          * Traced syscall.
1164          */
1165         if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
1166                 frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
1167                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
1168                 ksi.ksi_signo = SIGTRAP;
1169                 ksi.ksi_code = TRAP_TRACE;
1170                 ksi.ksi_addr = (void *)frame->tf_eip;
1171                 trapsignal(td, &ksi);
1172         }
1173
1174         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
1175             ("System call %s returning with kernel FPU ctx leaked",
1176              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1177         KASSERT(td->td_pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_td(td),
1178             ("System call %s returning with mangled pcb_save",
1179              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1180
1181         syscallret(td);
1182 }