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