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