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_cpu.h"
  51 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  52 #include "opt_isa.h"
  53 #include "opt_kdb.h"
  54 #include "opt_trap.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/bus.h>
  58 #include <sys/systm.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/ptrace.h>
  61 #include <sys/kdb.h>
  62 #include <sys/kernel.h>
  63 #include <sys/ktr.h>
  64 #include <sys/lock.h>
  65 #include <sys/mutex.h>
  66 #include <sys/resourcevar.h>
  67 #include <sys/signalvar.h>
  68 #include <sys/syscall.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/sysent.h>
  71 #include <sys/uio.h>
  72 #include <sys/vmmeter.h>
  73 #ifdef HWPMC_HOOKS
  74 #include <sys/pmckern.h>
  75 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, all);
  76 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, read);
  77 PMC_SOFT_DEFINE( , , page_fault, write);
  78 #endif
  79 #include <security/audit/audit.h>
  80
  81 #include <vm/vm.h>
  82 #include <vm/vm_param.h>
  83 #include <vm/pmap.h>
  84 #include <vm/vm_kern.h>
  85 #include <vm/vm_map.h>
  86 #include <vm/vm_page.h>
  87 #include <vm/vm_extern.h>
  88
  89 #include <machine/cpu.h>
  90 #include <machine/intr_machdep.h>
  91 #include <x86/mca.h>
  92 #include <machine/md_var.h>
  93 #include <machine/pcb.h>
  94 #ifdef SMP
  95 #include <machine/smp.h>
  96 #endif
  97 #include <machine/stack.h>
  98 #include <machine/trap.h>
  99 #include <machine/tss.h>
 100 #include <machine/vm86.h>
 101
 102 #ifdef POWERFAIL_NMI
 103 #include <sys/syslog.h>
 104 #include <machine/clock.h>
 105 #endif
 106
 107 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 108 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 109 #endif
 110
 111 void trap(struct trapframe *frame);
 112 void syscall(struct trapframe *frame);
 113
 114 static int trap_pfault(struct trapframe *, bool, vm_offset_t, int *, int *);
 115 static void trap_fatal(struct trapframe *, vm_offset_t);
 116 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 117 static bool trap_user_dtrace(struct trapframe *,
 118     int (**hook)(struct trapframe *));
 119 #endif
 120 void dblfault_handler(void);
 121
 122 extern inthand_t IDTVEC(bpt), IDTVEC(dbg), IDTVEC(int0x80_syscall);
 123 extern uint64_t pg_nx;
 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 uprintf_signal;
 182 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, uprintf_signal, CTLFLAG_RW,
 183     &uprintf_signal, 0,
 184     "Print debugging information on trap signal to ctty");
 185
 186
 187 #ifdef INVARIANTS
 188 static __inline register_t
 189 read_esp(void)
 190 {
 191         register_t res;
 192
 193         __asm __volatile("movl\t%%esp,%0" : "=r" (res));
 194         return (res);
 195 }
 196
 197 void
 198 trap_check_kstack(void)
 199 {
 200         struct thread *td;
 201         vm_offset_t stk;
 202
 203         td = curthread;
 204         stk = read_esp();
 205         if (stk >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS)
 206                 panic("td %p stack %#x in trampoline", td, stk);
 207         if (!kstack_contains(td, stk, 0))
 208                 panic("td %p stack %#x not in kstack VA %#x %d",
 209                     td, stk, td->td_kstack, td->td_kstack_pages);
 210 }
 211 #endif
 212
 213 /*
 214  * Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
 215  * This common code is called from assembly language IDT gate entry
 216  * routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
 217  * frame after the exception has been processed.
 218  */
 219
 220 void
 221 trap(struct trapframe *frame)
 222 {
 223         ksiginfo_t ksi;
 224         struct thread *td;
 225         struct proc *p;
 226         int pf, signo, ucode;
 227         u_int type;
 228         register_t addr, dr6;
 229         vm_offset_t eva;
 230 #ifdef POWERFAIL_NMI
 231         static int lastalert = 0;
 232 #endif
 233
 234         td = curthread;
 235         p = td->td_proc;
 236         dr6 = 0;
 237
 238         VM_CNT_INC(v_trap);
 239         type = frame->tf_trapno;
 240
 241         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) == 0,
 242             ("trap: interrupts enabled, type %d frame %p", type, frame));
 243
 244 #ifdef SMP
 245         /* Handler for NMI IPIs used for stopping CPUs. */
 246         if (type == T_NMI && ipi_nmi_handler() == 0)
 247                 return;
 248 #endif /* SMP */
 249
 250 #ifdef KDB
 251         if (kdb_active) {
 252                 kdb_reenter();
 253                 return;
 254         }
 255 #endif
 256         trap_check_kstack();
 257
 258         if (type == T_RESERVED) {
 259                 trap_fatal(frame, 0);
 260                 return;
 261         }
 262
 263         if (type == T_NMI) {
 264 #ifdef HWPMC_HOOKS
 265                 /*
 266                  * CPU PMCs interrupt using an NMI so we check for that first.
 267                  * If the HWPMC module is active, 'pmc_hook' will point to
 268                  * the function to be called.  A non-zero return value from the
 269                  * hook means that the NMI was consumed by it and that we can
 270                  * return immediately.
 271                  */
 272                 if (pmc_intr != NULL &&
 273                     (*pmc_intr)(frame) != 0)
 274                         return;
 275 #endif
 276         }
 277
 278         if (type == T_MCHK) {
 279                 mca_intr();
 280                 return;
 281         }
 282
 283 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 284         /*
 285          * A trap can occur while DTrace executes a probe. Before
 286          * executing the probe, DTrace blocks re-scheduling and sets
 287          * a flag in its per-cpu flags to indicate that it doesn't
 288          * want to fault. On returning from the probe, the no-fault
 289          * flag is cleared and finally re-scheduling is enabled.
 290          */
 291         if ((type == T_PROTFLT || type == T_PAGEFLT) &&
 292             dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, type))
 293                 return;
 294 #endif
 295
 296         /*
 297          * We must not allow context switches until %cr2 is read.
 298          * Also, for some Cyrix CPUs, %cr2 is clobbered by interrupts.
 299          * All faults use interrupt gates, so %cr2 can be safely read
 300          * now, before optional enable of the interrupts below.
 301          */
 302         if (type == T_PAGEFLT)
 303                 eva = rcr2();
 304
 305         /*
 306          * Buggy application or kernel code has disabled interrupts
 307          * and then trapped.  Enabling interrupts now is wrong, but it
 308          * is better than running with interrupts disabled until they
 309          * are accidentally enabled later.
 310          */
 311         if ((frame->tf_eflags & PSL_I) == 0 && TRAPF_USERMODE(frame) &&
 312             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)
 313                 uprintf("pid %ld (%s): usermode trap %d (%s) with "
 314                     "interrupts disabled\n",
 315                     (long)curproc->p_pid, curthread->td_name, type,
 316                     trap_data[type].msg);
 317
 318         /*
 319          * Conditionally reenable interrupts.  If we hold a spin lock,
 320          * then we must not reenable interrupts.  This might be a
 321          * spurious page fault.
 322          */
 323         if (trap_enable_intr(type) && td->td_md.md_spinlock_count == 0 &&
 324             frame->tf_eip != (int)cpu_switch_load_gs)
 325                 enable_intr();
 326
 327         if (TRAPF_USERMODE(frame) && (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0) {
 328                 /* user trap */
 329
 330                 td->td_pticks = 0;
 331                 td->td_frame = frame;
 332                 addr = frame->tf_eip;
 333                 if (td->td_cowgen != atomic_load_int(&p->p_cowgen))
 334                         thread_cow_update(td);
 335
 336                 switch (type) {
 337                 case T_PRIVINFLT:       /* privileged instruction fault */
 338                         signo = SIGILL;
 339                         ucode = ILL_PRVOPC;
 340                         break;
 341
 342                 case T_BPTFLT:          /* bpt instruction fault */
 343 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 344                         if (trap_user_dtrace(frame, &dtrace_pid_probe_ptr))
 345                                 return;
 346 #else
 347                         enable_intr();
 348 #endif
 349                         signo = SIGTRAP;
 350                         ucode = TRAP_BRKPT;
 351                         break;
 352
 353                 case T_TRCTRAP:         /* debug exception */
 354                         enable_intr();
 355 user_trctrap_out:
 356                         signo = SIGTRAP;
 357                         ucode = TRAP_TRACE;
 358                         dr6 = rdr6();
 359                         if ((dr6 & DBREG_DR6_BS) != 0) {
 360                                 PROC_LOCK(td->td_proc);
 361                                 if ((td->td_dbgflags & TDB_STEP) != 0) {
 362                                         td->td_frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
 363                                         td->td_dbgflags &= ~TDB_STEP;
 364                                 }
 365                                 PROC_UNLOCK(td->td_proc);
 366                         }
 367                         break;
 368
 369                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 370                         ucode = npxtrap_x87();
 371                         if (ucode == -1)
 372                                 return;
 373                         signo = SIGFPE;
 374                         break;
 375
 376                 /*
 377                  * The following two traps can happen in vm86 mode,
 378                  * and, if so, we want to handle them specially.
 379                  */
 380                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 381                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 382                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 383                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 384                                 ucode = 0;      /* XXXKIB: better code ? */
 385                                 if (signo == SIGTRAP) {
 386                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 387                                         goto user_trctrap_out;
 388                                 }
 389                                 if (signo == 0)
 390                                         goto user;
 391                                 break;
 392                         }
 393                         signo = SIGBUS;
 394                         ucode = (type == T_PROTFLT) ? BUS_OBJERR : BUS_ADRERR;
 395                         break;
 396                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 397                         signo = SIGBUS;
 398                         ucode = BUS_ADRERR;
 399                         break;
 400                 case T_TSSFLT:          /* invalid TSS fault */
 401                         signo = SIGBUS;
 402                         ucode = BUS_OBJERR;
 403                         break;
 404                 case T_ALIGNFLT:
 405                         signo = SIGBUS;
 406                         ucode = BUS_ADRALN;
 407                         break;
 408                 case T_DOUBLEFLT:       /* double fault */
 409                 default:
 410                         signo = SIGBUS;
 411                         ucode = BUS_OBJERR;
 412                         break;
 413
 414                 case T_PAGEFLT:         /* page fault */
 415                         addr = eva;
 416                         pf = trap_pfault(frame, true, eva, &signo, &ucode);
 417 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 418                         if (pf == -2) {
 419                                 /*
 420                                  * The f00f hack workaround has triggered, so
 421                                  * treat the fault as an illegal instruction
 422                                  * (T_PRIVINFLT) instead of a page fault.
 423                                  */
 424                                 type = frame->tf_trapno = T_PRIVINFLT;
 425                                 break;
 426                         }
 427 #endif
 428                         if (pf == -1)
 429                                 return;
 430                         if (pf == 0)
 431                                 goto user;
 432                         break;
 433
 434                 case T_DIVIDE:          /* integer divide fault */
 435                         ucode = FPE_INTDIV;
 436                         signo = SIGFPE;
 437                         break;
 438
 439                 case T_NMI:
 440 #ifdef POWERFAIL_NMI
 441 #ifndef TIMER_FREQ
 442 #  define TIMER_FREQ 1193182
 443 #endif
 444                         if (time_second - lastalert > 10) {
 445                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 446                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 447                                 lastalert = time_second;
 448                         }
 449                         return;
 450 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 451                         nmi_handle_intr(type, frame);
 452                         return;
 453 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 454
 455                 case T_OFLOW:           /* integer overflow fault */
 456                         ucode = FPE_INTOVF;
 457                         signo = SIGFPE;
 458                         break;
 459
 460                 case T_BOUND:           /* bounds check fault */
 461                         ucode = FPE_FLTSUB;
 462                         signo = SIGFPE;
 463                         break;
 464
 465                 case T_DNA:
 466                         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 467                             ("kernel FPU ctx has leaked"));
 468                         /* transparent fault (due to context switch "late") */
 469                         if (npxdna())
 470                                 return;
 471                         uprintf("pid %d killed due to lack of floating point\n",
 472                                 p->p_pid);
 473                         signo = SIGKILL;
 474                         ucode = 0;
 475                         break;
 476
 477                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 478                         ucode = ILL_COPROC;
 479                         signo = SIGILL;
 480                         break;
 481
 482                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 483                         ucode = npxtrap_sse();
 484                         if (ucode == -1)
 485                                 return;
 486                         signo = SIGFPE;
 487                         break;
 488 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 489                 case T_DTRACE_RET:
 490                         (void)trap_user_dtrace(frame, &dtrace_return_probe_ptr);
 491                         return;
 492 #endif
 493                 }
 494         } else {
 495                 /* kernel trap */
 496
 497                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 498                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 499                 switch (type) {
 500                 case T_PAGEFLT:                 /* page fault */
 501                         (void)trap_pfault(frame, false, eva, NULL, NULL);
 502                         return;
 503
 504                 case T_DNA:
 505                         if (PCB_USER_FPU(td->td_pcb))
 506                                 panic("Unregistered use of FPU in kernel");
 507                         if (npxdna())
 508                                 return;
 509                         break;
 510
 511                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
 512                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
 513                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
 514                         /*
 515                          * XXXKIB for now disable any FPU traps in kernel
 516                          * handler registration seems to be overkill
 517                          */
 518                         trap_fatal(frame, 0);
 519                         return;
 520
 521                         /*
 522                          * The following two traps can happen in
 523                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
 524                          * them specially.
 525                          */
 526                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
 527                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
 528                         if (frame->tf_eflags & PSL_VM) {
 529                                 signo = vm86_emulate((struct vm86frame *)frame);
 530                                 if (signo == SIGTRAP) {
 531                                         type = T_TRCTRAP;
 532                                         load_dr6(rdr6() | 0x4000);
 533                                         goto kernel_trctrap;
 534                                 }
 535                                 if (signo != 0)
 536                                         /*
 537                                          * returns to original process
 538                                          */
 539                                         vm86_trap((struct vm86frame *)frame);
 540                                 return;
 541                         }
 542                         /* FALL THROUGH */
 543                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
 544                         if (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL)
 545                                 break;
 546
 547                         /*
 548                          * Invalid %fs's and %gs's can be created using
 549                          * procfs or PT_SETREGS or by invalidating the
 550                          * underlying LDT entry.  This causes a fault
 551                          * in kernel mode when the kernel attempts to
 552                          * switch contexts.  Lose the bad context
 553                          * (XXX) so that we can continue, and generate
 554                          * a signal.
 555                          */
 556                         if (frame->tf_eip == (int)cpu_switch_load_gs) {
 557                                 curpcb->pcb_gs = 0;
 558 #if 0
 559                                 PROC_LOCK(p);
 560                                 kern_psignal(p, SIGBUS);
 561                                 PROC_UNLOCK(p);
 562 #endif
 563                                 return;
 564                         }
 565
 566                         if (td->td_intr_nesting_level != 0)
 567                                 break;
 568
 569                         /*
 570                          * Invalid segment selectors and out of bounds
 571                          * %eip's and %esp's can be set up in user mode.
 572                          * This causes a fault in kernel mode when the
 573                          * kernel tries to return to user mode.  We want
 574                          * to get this fault so that we can fix the
 575                          * problem here and not have to check all the
 576                          * selectors and pointers when the user changes
 577                          * them.
 578                          *
 579                          * N.B. Comparing to long mode, 32-bit mode
 580                          * does not push %esp on the trap frame,
 581                          * because iretl faulted while in ring 0.  As
 582                          * the consequence, there is no need to fixup
 583                          * the stack pointer for doreti_iret_fault,
 584                          * the fixup and the complimentary trap() call
 585                          * are executed on the main thread stack, not
 586                          * on the trampoline stack.
 587                          */
 588                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_iret + setidt_disp) {
 589                                 frame->tf_eip = (int)doreti_iret_fault +
 590                                     setidt_disp;
 591                                 return;
 592                         }
 593                         if (type == T_STKFLT)
 594                                 break;
 595
 596                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_ds +
 597                             setidt_disp) {
 598                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_ds_fault +
 599                                     setidt_disp;
 600                                 return;
 601                         }
 602                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_es +
 603                             setidt_disp) {
 604                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_es_fault +
 605                                     setidt_disp;
 606                                 return;
 607                         }
 608                         if (frame->tf_eip == (int)doreti_popl_fs +
 609                             setidt_disp) {
 610                                 frame->tf_eip = (int)doreti_popl_fs_fault +
 611                                     setidt_disp;
 612                                 return;
 613                         }
 614                         if (curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 615                                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 616                                 return;
 617                         }
 618                         break;
 619
 620                 case T_TSSFLT:
 621                         /*
 622                          * PSL_NT can be set in user mode and isn't cleared
 623                          * automatically when the kernel is entered.  This
 624                          * causes a TSS fault when the kernel attempts to
 625                          * `iret' because the TSS link is uninitialized.  We
 626                          * want to get this fault so that we can fix the
 627                          * problem here and not every time the kernel is
 628                          * entered.
 629                          */
 630                         if (frame->tf_eflags & PSL_NT) {
 631                                 frame->tf_eflags &= ~PSL_NT;
 632                                 return;
 633                         }
 634                         break;
 635
 636                 case T_TRCTRAP:  /* debug exception */
 637 kernel_trctrap:
 638                         /* Clear any pending debug events. */
 639                         dr6 = rdr6();
 640                         load_dr6(0);
 641
 642                         /*
 643                          * Ignore debug register exceptions due to
 644                          * accesses in the user's address space, which
 645                          * can happen under several conditions such as
 646                          * if a user sets a watchpoint on a buffer and
 647                          * then passes that buffer to a system call.
 648                          * We still want to get TRCTRAPS for addresses
 649                          * in kernel space because that is useful when
 650                          * debugging the kernel.
 651                          */
 652                         if (user_dbreg_trap(dr6) &&
 653                            !(curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL))
 654                                 return;
 655
 656                         /*
 657                          * Malicious user code can configure a debug
 658                          * register watchpoint to trap on data access
 659                          * to the top of stack and then execute 'pop
 660                          * %ss; int 3'.  Due to exception deferral for
 661                          * 'pop %ss', the CPU will not interrupt 'int
 662                          * 3' to raise the DB# exception for the debug
 663                          * register but will postpone the DB# until
 664                          * execution of the first instruction of the
 665                          * BP# handler (in kernel mode).  Normally the
 666                          * previous check would ignore DB# exceptions
 667                          * for watchpoints on user addresses raised in
 668                          * kernel mode.  However, some CPU errata
 669                          * include cases where DB# exceptions do not
 670                          * properly set bits in %dr6, e.g. Haswell
 671                          * HSD23 and Skylake-X SKZ24.
 672                          *
 673                          * A deferred DB# can also be raised on the
 674                          * first instructions of system call entry
 675                          * points or single-step traps via similar use
 676                          * of 'pop %ss' or 'mov xxx, %ss'.
 677                          */
 678                         if (frame->tf_eip ==
 679                             (uintptr_t)IDTVEC(int0x80_syscall) + setidt_disp ||
 680                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(bpt) +
 681                             setidt_disp ||
 682                             frame->tf_eip == (uintptr_t)IDTVEC(dbg) +
 683                             setidt_disp)
 684                                 return;
 685                         /*
 686                          * FALLTHROUGH (TRCTRAP kernel mode, kernel address)
 687                          */
 688                 case T_BPTFLT:
 689                         /*
 690                          * If KDB is enabled, let it handle the debugger trap.
 691                          * Otherwise, debugger traps "can't happen".
 692                          */
 693 #ifdef KDB
 694                         if (kdb_trap(type, dr6, frame))
 695                                 return;
 696 #endif
 697                         break;
 698
 699                 case T_NMI:
 700 #ifdef POWERFAIL_NMI
 701                         if (time_second - lastalert > 10) {
 702                                 log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
 703                                 sysbeep(880, SBT_1S);
 704                                 lastalert = time_second;
 705                         }
 706                         return;
 707 #else /* !POWERFAIL_NMI */
 708                         nmi_handle_intr(type, frame);
 709                         return;
 710 #endif /* POWERFAIL_NMI */
 711                 }
 712
 713                 trap_fatal(frame, eva);
 714                 return;
 715         }
 716
 717         ksiginfo_init_trap(&ksi);
 718         ksi.ksi_signo = signo;
 719         ksi.ksi_code = ucode;
 720         ksi.ksi_addr = (void *)addr;
 721         ksi.ksi_trapno = type;
 722         if (uprintf_signal) {
 723                 uprintf("pid %d comm %s: signal %d err %#x code %d type %d "
 724                     "addr %#x ss %#04x esp %#08x cs %#04x eip %#08x eax %#08x"
 725                     "<%02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x>\n",
 726                     p->p_pid, p->p_comm, signo, frame->tf_err, ucode, type,
 727                     addr, frame->tf_ss, frame->tf_esp, frame->tf_cs,
 728                     frame->tf_eip, frame->tf_eax,
 729                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 0)),
 730                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 1)),
 731                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 2)),
 732                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 3)),
 733                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 4)),
 734                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 5)),
 735                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 6)),
 736                     fubyte((void *)(frame->tf_eip + 7)));
 737         }
 738         KASSERT((read_eflags() & PSL_I) != 0, ("interrupts disabled"));
 739         trapsignal(td, &ksi);
 740
 741 user:
 742         userret(td, frame);
 743         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
 744             ("Return from trap with kernel FPU ctx leaked"));
 745 }
 746
 747 /*
 748  * Handle all details of a page fault.
 749  * Returns:
 750  * -2 if the fault was caused by triggered workaround for Intel Pentium
 751  *    0xf00f bug.
 752  * -1 if this fault was fatal, typically from kernel mode
 753  *    (cannot happen, but we need to return something).
 754  * 0  if this fault was handled by updating either the user or kernel
 755  *    page table, execution can continue.
 756  * 1  if this fault was from usermode and it was not handled, a synchronous
 757  *    signal should be delivered to the thread.  *signo returns the signal
 758  *    number, *ucode gives si_code.
 759  */
 760 static int
 761 trap_pfault(struct trapframe *frame, bool usermode, vm_offset_t eva,
 762     int *signo, int *ucode)
 763 {
 764         struct thread *td;
 765         struct proc *p;
 766         vm_map_t map;
 767         int rv;
 768         vm_prot_t ftype;
 769
 770         MPASS(!usermode || (signo != NULL && ucode != NULL));
 771
 772         td = curthread;
 773         p = td->td_proc;
 774
 775         if (__predict_false((td->td_pflags & TDP_NOFAULTING) != 0)) {
 776                 /*
 777                  * Due to both processor errata and lazy TLB invalidation when
 778                  * access restrictions are removed from virtual pages, memory
 779                  * accesses that are allowed by the physical mapping layer may
 780                  * nonetheless cause one spurious page fault per virtual page.
 781                  * When the thread is executing a "no faulting" section that
 782                  * is bracketed by vm_fault_{disable,enable}_pagefaults(),
 783                  * every page fault is treated as a spurious page fault,
 784                  * unless it accesses the same virtual address as the most
 785                  * recent page fault within the same "no faulting" section.
 786                  */
 787                 if (td->td_md.md_spurflt_addr != eva ||
 788                     (td->td_pflags & TDP_RESETSPUR) != 0) {
 789                         /*
 790                          * Do nothing to the TLB.  A stale TLB entry is
 791                          * flushed automatically by a page fault.
 792                          */
 793                         td->td_md.md_spurflt_addr = eva;
 794                         td->td_pflags &= ~TDP_RESETSPUR;
 795                         return (0);
 796                 }
 797         } else {
 798                 /*
 799                  * If we get a page fault while in a critical section, then
 800                  * it is most likely a fatal kernel page fault.  The kernel
 801                  * is already going to panic trying to get a sleep lock to
 802                  * do the VM lookup, so just consider it a fatal trap so the
 803                  * kernel can print out a useful trap message and even get
 804                  * to the debugger.
 805                  *
 806                  * If we get a page fault while holding a non-sleepable
 807                  * lock, then it is most likely a fatal kernel page fault.
 808                  * If WITNESS is enabled, then it's going to whine about
 809                  * bogus LORs with various VM locks, so just skip to the
 810                  * fatal trap handling directly.
 811                  */
 812                 if (td->td_critnest != 0 ||
 813                     WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 814                     "Kernel page fault") != 0) {
 815                         trap_fatal(frame, eva);
 816                         return (-1);
 817                 }
 818         }
 819         if (eva >= PMAP_TRM_MIN_ADDRESS) {
 820                 /*
 821                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
 822                  * An exception:  if the faulting address is the invalid
 823                  * instruction entry in the IDT, then the Intel Pentium
 824                  * F00F bug workaround was triggered, and we need to
 825                  * treat it is as an illegal instruction, and not a page
 826                  * fault.
 827                  */
 828 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 829                 if ((eva == (unsigned int)&idt[6]) && has_f00f_bug) {
 830                         *ucode = ILL_PRVOPC;
 831                         *signo = SIGILL;
 832                         return (-2);
 833                 }
 834 #endif
 835                 if (usermode) {
 836                         *signo = SIGSEGV;
 837                         *ucode = SEGV_MAPERR;
 838                         return (1);
 839                 }
 840                 trap_fatal(frame, eva);
 841                 return (-1);
 842         } else {
 843                 map = usermode ? &p->p_vmspace->vm_map : kernel_map;
 844
 845                 /*
 846                  * Kernel cannot access a user-space address directly
 847                  * because user pages are not mapped.  Also, page
 848                  * faults must not be caused during the interrupts.
 849                  */
 850                 if (!usermode && td->td_intr_nesting_level != 0) {
 851                         trap_fatal(frame, eva);
 852                         return (-1);
 853                 }
 854         }
 855
 856         /*
 857          * If the trap was caused by errant bits in the PTE then panic.
 858          */
 859         if (frame->tf_err & PGEX_RSV) {
 860                 trap_fatal(frame, eva);
 861                 return (-1);
 862         }
 863
 864         /*
 865          * PGEX_I is defined only if the execute disable bit capability is
 866          * supported and enabled.
 867          */
 868         if (frame->tf_err & PGEX_W)
 869                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 870         else if ((frame->tf_err & PGEX_I) && pg_nx != 0)
 871                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 872         else
 873                 ftype = VM_PROT_READ;
 874
 875         /* Fault in the page. */
 876         rv = vm_fault_trap(map, eva, ftype, VM_FAULT_NORMAL, signo, ucode);
 877         if (rv == KERN_SUCCESS) {
 878 #ifdef HWPMC_HOOKS
 879                 if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
 880                         PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, all, frame);
 881                         if (ftype == VM_PROT_READ)
 882                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, read,
 883                                     frame);
 884                         else
 885                                 PMC_SOFT_CALL_TF( , , page_fault, write,
 886                                     frame);
 887                 }
 888 #endif
 889                 return (0);
 890         }
 891         if (usermode)
 892                 return (1);
 893         if (td->td_intr_nesting_level == 0 &&
 894             curpcb->pcb_onfault != NULL) {
 895                 frame->tf_eip = (int)curpcb->pcb_onfault;
 896                 return (0);
 897         }
 898         trap_fatal(frame, eva);
 899         return (-1);
 900 }
 901
 902 static void
 903 trap_fatal(struct trapframe *frame, vm_offset_t eva)
 904 {
 905         int code, ss, esp;
 906         u_int type;
 907         struct soft_segment_descriptor softseg;
 908 #ifdef KDB
 909         bool handled;
 910 #endif
 911
 912         code = frame->tf_err;
 913         type = frame->tf_trapno;
 914         sdtossd(&gdt[IDXSEL(frame->tf_cs & 0xffff)].sd, &softseg);
 915
 916         printf("\n\nFatal trap %d: %s while in %s mode\n", type, trap_msg(type),
 917             frame->tf_eflags & PSL_VM ? "vm86" :
 918             ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL ? "user" : "kernel");
 919 #ifdef SMP
 920         /* two separate prints in case of a trap on an unmapped page */
 921         printf("cpuid = %d; ", PCPU_GET(cpuid));
 922         printf("apic id = %02x\n", PCPU_GET(apic_id));
 923 #endif
 924         if (type == T_PAGEFLT) {
 925                 printf("fault virtual address   = 0x%x\n", eva);
 926                 printf("fault code              = %s %s%s, %s\n",
 927                         code & PGEX_U ? "user" : "supervisor",
 928                         code & PGEX_W ? "write" : "read",
 929                         pg_nx != 0 ?
 930                         (code & PGEX_I ? " instruction" : " data") :
 931                         "",
 932                         code & PGEX_RSV ? "reserved bits in PTE" :
 933                         code & PGEX_P ? "protection violation" : "page not present");
 934         } else {
 935                 printf("error code              = %#x\n", code);
 936         }
 937         printf("instruction pointer     = 0x%x:0x%x\n",
 938                frame->tf_cs & 0xffff, frame->tf_eip);
 939         if (TF_HAS_STACKREGS(frame)) {
 940                 ss = frame->tf_ss & 0xffff;
 941                 esp = frame->tf_esp;
 942         } else {
 943                 ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 944                 esp = (int)&frame->tf_esp;
 945         }
 946         printf("stack pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, esp);
 947         printf("frame pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, frame->tf_ebp);
 948         printf("code segment            = base 0x%x, limit 0x%x, type 0x%x\n",
 949                softseg.ssd_base, softseg.ssd_limit, softseg.ssd_type);
 950         printf("                        = DPL %d, pres %d, def32 %d, gran %d\n",
 951                softseg.ssd_dpl, softseg.ssd_p, softseg.ssd_def32,
 952                softseg.ssd_gran);
 953         printf("processor eflags        = ");
 954         if (frame->tf_eflags & PSL_T)
 955                 printf("trace trap, ");
 956         if (frame->tf_eflags & PSL_I)
 957                 printf("interrupt enabled, ");
 958         if (frame->tf_eflags & PSL_NT)
 959                 printf("nested task, ");
 960         if (frame->tf_eflags & PSL_RF)
 961                 printf("resume, ");
 962         if (frame->tf_eflags & PSL_VM)
 963                 printf("vm86, ");
 964         printf("IOPL = %d\n", (frame->tf_eflags & PSL_IOPL) >> 12);
 965         printf("current process         = %d (%s)\n",
 966             curproc->p_pid, curthread->td_name);
 967
 968 #ifdef KDB
 969         if (debugger_on_trap) {
 970                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 971                 frame->tf_err = eva;    /* smuggle fault address to ddb */
 972                 handled = kdb_trap(type, 0, frame);
 973                 frame->tf_err = code;   /* restore error code */
 974                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 975                 if (handled)
 976                         return;
 977         }
 978 #endif
 979         printf("trap number             = %d\n", type);
 980         if (trap_msg(type) != NULL)
 981                 panic("%s", trap_msg(type));
 982         else
 983                 panic("unknown/reserved trap");
 984 }
 985
 986 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 987 /*
 988  * Invoke a userspace DTrace hook.  The hook pointer is cleared when no
 989  * userspace probes are enabled, so we must synchronize with DTrace to ensure
 990  * that a trapping thread is able to call the hook before it is cleared.
 991  */
 992 static bool
 993 trap_user_dtrace(struct trapframe *frame, int (**hookp)(struct trapframe *))
 994 {
 995         int (*hook)(struct trapframe *);
 996
 997         hook = atomic_load_ptr(hookp);
 998         enable_intr();
 999         if (hook != NULL)
1000                 return ((hook)(frame) == 0);
1001         return (false);
1002 }
1003 #endif
1004
1005 /*
1006  * Double fault handler. Called when a fault occurs while writing
1007  * a frame for a trap/exception onto the stack. This usually occurs
1008  * when the stack overflows (such is the case with infinite recursion,
1009  * for example).
1010  *
1011  * XXX Note that the current PTD gets replaced by IdlePTD when the
1012  * task switch occurs. This means that the stack that was active at
1013  * the time of the double fault is not available at <kstack> unless
1014  * the machine was idle when the double fault occurred. The downside
1015  * of this is that "trace <ebp>" in ddb won't work.
1016  */
1017 void
1018 dblfault_handler(void)
1019 {
1020         struct i386tss *t;
1021
1022 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1023         if (dtrace_doubletrap_func != NULL)
1024                 (*dtrace_doubletrap_func)();
1025 #endif
1026         printf("\nFatal double fault:\n");
1027         t = PCPU_GET(common_tssp);
1028         printf(
1029             "eip = %#08x esp = %#08x ebp = %#08x eax = %#08x\n"
1030             "edx = %#08x ecx = %#08x edi = %#08x esi = %#08x\n"
1031             "ebx = %#08x\n"
1032             "psl = %#08x cs  = %#08x ss  = %#08x ds  = %#08x\n"
1033             "es  = %#08x fs  = %#08x gs  = %#08x cr3 = %#08x\n",
1034             t->tss_eip, t->tss_esp, t->tss_ebp, t->tss_eax,
1035             t->tss_edx, t->tss_ecx, t->tss_edi, t->tss_esi,
1036             t->tss_ebx,
1037             t->tss_eflags, t->tss_cs, t->tss_ss, t->tss_ds,
1038             t->tss_es, t->tss_fs, t->tss_gs, t->tss_cr3);
1039 #ifdef SMP
1040         printf("cpuid = %d; apic id = %02x\n", PCPU_GET(cpuid),
1041             PCPU_GET(apic_id));
1042 #endif
1043         panic("double fault");
1044 }
1045
1046 int
1047 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
1048 {
1049         struct proc *p;
1050         struct trapframe *frame;
1051         struct syscall_args *sa;
1052         caddr_t params;
1053         long tmp;
1054         int error;
1055 #ifdef COMPAT_43
1056         u_int32_t eip;
1057         int cs;
1058 #endif
1059
1060         p = td->td_proc;
1061         frame = td->td_frame;
1062         sa = &td->td_sa;
1063
1064 #ifdef COMPAT_43
1065         if (__predict_false(frame->tf_cs == 7 && frame->tf_eip == 2)) {
1066                 /*
1067                  * In lcall $7,$0 after int $0x80.  Convert the user
1068                  * frame to what it would be for a direct int 0x80 instead
1069                  * of lcall $7,$0, by popping the lcall return address.
1070                  */
1071                 error = fueword32((void *)frame->tf_esp, &eip);
1072                 if (error == -1)
1073                         return (EFAULT);
1074                 cs = fuword16((void *)(frame->tf_esp + sizeof(u_int32_t)));
1075                 if (cs == -1)
1076                         return (EFAULT);
1077
1078                 /*
1079                  * Unwind in-kernel frame after all stack frame pieces
1080                  * were successfully read.
1081                  */
1082                 frame->tf_eip = eip;
1083                 frame->tf_cs = cs;
1084                 frame->tf_esp += 2 * sizeof(u_int32_t);
1085                 frame->tf_err = 7;      /* size of lcall $7,$0 */
1086         }
1087 #endif
1088
1089         sa->code = frame->tf_eax;
1090         sa->original_code = sa->code;
1091         params = (caddr_t)frame->tf_esp + sizeof(uint32_t);
1092
1093         /*
1094          * Need to check if this is a 32 bit or 64 bit syscall.
1095          */
1096         if (sa->code == SYS_syscall) {
1097                 /*
1098                  * Code is first argument, followed by actual args.
1099                  */
1100                 error = fueword(params, &tmp);
1101                 if (error == -1)
1102                         return (EFAULT);
1103                 sa->code = tmp;
1104                 params += sizeof(uint32_t);
1105         } else if (sa->code == SYS___syscall) {
1106                 /*
1107                  * Like syscall, but code is a quad, so as to maintain
1108                  * quad alignment for the rest of the arguments.
1109                  */
1110                 error = fueword(params, &tmp);
1111                 if (error == -1)
1112                         return (EFAULT);
1113                 sa->code = tmp;
1114                 params += sizeof(quad_t);
1115         }
1116
1117         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
1118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
1119         else
1120                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
1121
1122         if (params != NULL && sa->callp->sy_narg != 0)
1123                 error = copyin(params, (caddr_t)sa->args,
1124                     (u_int)(sa->callp->sy_narg * sizeof(uint32_t)));
1125         else
1126                 error = 0;
1127
1128         if (error == 0) {
1129                 td->td_retval[0] = 0;
1130                 td->td_retval[1] = frame->tf_edx;
1131         }
1132
1133         return (error);
1134 }
1135
1136 #include "../../kern/subr_syscall.c"
1137
1138 /*
1139  * syscall - system call request C handler.  A system call is
1140  * essentially treated as a trap by reusing the frame layout.
1141  */
1142 void
1143 syscall(struct trapframe *frame)
1144 {
1145         struct thread *td;
1146         register_t orig_tf_eflags;
1147         ksiginfo_t ksi;
1148
1149 #ifdef DIAGNOSTIC
1150         if (!(TRAPF_USERMODE(frame) &&
1151             (curpcb->pcb_flags & PCB_VM86CALL) == 0)) {
1152                 panic("syscall");
1153                 /* NOT REACHED */
1154         }
1155 #endif
1156         trap_check_kstack();
1157         orig_tf_eflags = frame->tf_eflags;
1158
1159         td = curthread;
1160         td->td_frame = frame;
1161
1162         syscallenter(td);
1163
1164         /*
1165          * Traced syscall.
1166          */
1167         if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
1168                 frame->tf_eflags &= ~PSL_T;
1169                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
1170                 ksi.ksi_signo = SIGTRAP;
1171                 ksi.ksi_code = TRAP_TRACE;
1172                 ksi.ksi_addr = (void *)frame->tf_eip;
1173                 trapsignal(td, &ksi);
1174         }
1175
1176         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb),
1177             ("System call %s returning with kernel FPU ctx leaked",
1178              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1179         KASSERT(td->td_pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_td(td),
1180             ("System call %s returning with mangled pcb_save",
1181              syscallname(td->td_proc, td->td_sa.code)));
1182
1183         syscallret(td);
1184 }