sys/kern/subr_kdb.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 The FreeBSD Project
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  *
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHORS ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include "opt_kdb.h"
  31 #include "opt_stack.h"
  32
  33 #include <sys/param.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/kdb.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37 #include <sys/malloc.h>
  38 #include <sys/pcpu.h>
  39 #include <sys/proc.h>
  40 #include <sys/smp.h>
  41 #include <sys/stack.h>
  42 #include <sys/sysctl.h>
  43
  44 #include <machine/kdb.h>
  45 #include <machine/pcb.h>
  46
  47 #ifdef SMP
  48 #include <machine/smp.h>
  49 #endif
  50
  51 int kdb_active = 0;
  52 static void *kdb_jmpbufp = NULL;
  53 struct kdb_dbbe *kdb_dbbe = NULL;
  54 static struct pcb kdb_pcb;
  55 struct pcb *kdb_thrctx = NULL;
  56 struct thread *kdb_thread = NULL;
  57 struct trapframe *kdb_frame = NULL;
  58
  59 #ifdef BREAK_TO_DEBUGGER
  60 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   1
  61 #else
  62 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   0
  63 #endif
  64
  65 #ifdef ALT_BREAK_TO_DEBUGGER
  66 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       1
  67 #else
  68 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       0
  69 #endif
  70
  71 static int      kdb_break_to_debugger = KDB_BREAK_TO_DEBUGGER;
  72 static int      kdb_alt_break_to_debugger = KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER;
  73
  74 KDB_BACKEND(null, NULL, NULL, NULL, NULL);
  75 SET_DECLARE(kdb_dbbe_set, struct kdb_dbbe);
  76
  77 static int kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  78 static int kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  79 static int kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  80 static int kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  81 static int kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  82 static int kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  83
  84 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, kdb, CTLFLAG_RW, NULL, "KDB nodes");
  85
  86 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, available, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD, NULL,
  87     0, kdb_sysctl_available, "A", "list of available KDB backends");
  88
  89 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, current, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW, NULL,
  90     0, kdb_sysctl_current, "A", "currently selected KDB backend");
  91
  92 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, enter, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
  93     kdb_sysctl_enter, "I", "set to enter the debugger");
  94
  95 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, panic, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
  96     kdb_sysctl_panic, "I", "set to panic the kernel");
  97
  98 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
  99     kdb_sysctl_trap, "I", "set to cause a page fault via data access");
 100
 101 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap_code, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
 102     kdb_sysctl_trap_code, "I", "set to cause a page fault via code access");
 103
 104 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, break_to_debugger, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW |
 105     CTLFLAG_TUN, &kdb_break_to_debugger, 0, "Enable break to debugger");
 106 TUNABLE_INT("debug.kdb.break_to_debugger", &kdb_break_to_debugger);
 107
 108 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, alt_break_to_debugger, CTLTYPE_INT |
 109     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_TUN, &kdb_alt_break_to_debugger, 0,
 110     "Enable alternative break to debugger");
 111 TUNABLE_INT("debug.kdb.alt_break_to_debugger", &kdb_alt_break_to_debugger);
 112
 113 /*
 114  * Flag indicating whether or not to IPI the other CPUs to stop them on
 115  * entering the debugger.  Sometimes, this will result in a deadlock as
 116  * stop_cpus() waits for the other cpus to stop, so we allow it to be
 117  * disabled.  In order to maximize the chances of success, use a hard
 118  * stop for that.
 119  */
 120 #ifdef SMP
 121 static int kdb_stop_cpus = 1;
 122 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, stop_cpus, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_TUN,
 123     &kdb_stop_cpus, 0, "stop other CPUs when entering the debugger");
 124 TUNABLE_INT("debug.kdb.stop_cpus", &kdb_stop_cpus);
 125 #endif
 126
 127 /*
 128  * Flag to indicate to debuggers why the debugger was entered.
 129  */
 130 const char * volatile kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 131
 132 static int
 133 kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 134 {
 135         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 136         char *avail, *p;
 137         ssize_t len, sz;
 138         int error;
 139
 140         sz = 0;
 141         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 142                 be = *iter;
 143                 if (be->dbbe_active == 0)
 144                         sz += strlen(be->dbbe_name) + 1;
 145         }
 146         sz++;
 147         avail = malloc(sz, M_TEMP, M_WAITOK);
 148         p = avail;
 149         *p = '\0';
 150
 151         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 152                 be = *iter;
 153                 if (be->dbbe_active == 0) {
 154                         len = snprintf(p, sz, "%s ", be->dbbe_name);
 155                         p += len;
 156                         sz -= len;
 157                 }
 158         }
 159         KASSERT(sz >= 0, ("%s", __func__));
 160         error = sysctl_handle_string(oidp, avail, 0, req);
 161         free(avail, M_TEMP);
 162         return (error);
 163 }
 164
 165 static int
 166 kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 167 {
 168         char buf[16];
 169         int error;
 170
 171         if (kdb_dbbe != NULL)
 172                 strlcpy(buf, kdb_dbbe->dbbe_name, sizeof(buf));
 173         else
 174                 *buf = '\0';
 175         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 176         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 177                 return (error);
 178         if (kdb_active)
 179                 return (EBUSY);
 180         return (kdb_dbbe_select(buf));
 181 }
 182
 183 static int
 184 kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 185 {
 186         int error, i;
 187
 188         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 189         if (error == 0) {
 190                 i = 0;
 191                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 192         }
 193         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 194                 return (error);
 195         if (kdb_active)
 196                 return (EBUSY);
 197         kdb_enter(KDB_WHY_SYSCTL, "sysctl debug.kdb.enter");
 198         return (0);
 199 }
 200
 201 static int
 202 kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 203 {
 204         int error, i;
 205
 206         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 207         if (error == 0) {
 208                 i = 0;
 209                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 210         }
 211         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 212                 return (error);
 213         panic("kdb_sysctl_panic");
 214         return (0);
 215 }
 216
 217 static int
 218 kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 219 {
 220         int error, i;
 221         int *addr = (int *)0x10;
 222
 223         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 224         if (error == 0) {
 225                 i = 0;
 226                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 227         }
 228         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 229                 return (error);
 230         return (*addr);
 231 }
 232
 233 static int
 234 kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 235 {
 236         int error, i;
 237         void (*fp)(u_int, u_int, u_int) = (void *)0xdeadc0de;
 238
 239         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 240         if (error == 0) {
 241                 i = 0;
 242                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 243         }
 244         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 245                 return (error);
 246         (*fp)(0x11111111, 0x22222222, 0x33333333);
 247         return (0);
 248 }
 249
 250 void
 251 kdb_panic(const char *msg)
 252 {
 253
 254         printf("KDB: panic\n");
 255         panic("%s", msg);
 256 }
 257
 258 void
 259 kdb_reboot(void)
 260 {
 261
 262         printf("KDB: reboot requested\n");
 263         shutdown_nice(0);
 264 }
 265
 266 /*
 267  * Solaris implements a new BREAK which is initiated by a character sequence
 268  * CR ~ ^b which is similar to a familiar pattern used on Sun servers by the
 269  * Remote Console.
 270  *
 271  * Note that this function may be called from almost anywhere, with interrupts
 272  * disabled and with unknown locks held, so it must not access data other than
 273  * its arguments.  Its up to the caller to ensure that the state variable is
 274  * consistent.
 275  */
 276
 277 #define KEY_CR          13      /* CR '\r' */
 278 #define KEY_TILDE       126     /* ~ */
 279 #define KEY_CRTLB       2       /* ^B */
 280 #define KEY_CRTLP       16      /* ^P */
 281 #define KEY_CRTLR       18      /* ^R */
 282
 283 int
 284 kdb_break(void)
 285 {
 286
 287         if (!kdb_break_to_debugger)
 288                 return (0);
 289         kdb_enter(KDB_WHY_BREAK, "Break to debugger");
 290         return (KDB_REQ_DEBUGGER);
 291 }
 292
 293 static int
 294 kdb_alt_break_state(int key, int *state)
 295 {
 296         int brk;
 297
 298         brk = 0;
 299         switch (*state) {
 300         case 0:
 301                 if (key == KEY_CR)
 302                         *state = 1;
 303                 break;
 304         case 1:
 305                 if (key == KEY_TILDE)
 306                         *state = 2;
 307                 break;
 308         case 2:
 309                 if (key == KEY_CRTLB)
 310                         brk = KDB_REQ_DEBUGGER;
 311                 else if (key == KEY_CRTLP)
 312                         brk = KDB_REQ_PANIC;
 313                 else if (key == KEY_CRTLR)
 314                         brk = KDB_REQ_REBOOT;
 315                 *state = 0;
 316         }
 317         return (brk);
 318 }
 319
 320 static int
 321 kdb_alt_break_internal(int key, int *state, int force_gdb)
 322 {
 323         int brk;
 324
 325         if (!kdb_alt_break_to_debugger)
 326                 return (0);
 327         brk = kdb_alt_break_state(key, state);
 328         switch (brk) {
 329         case KDB_REQ_DEBUGGER:
 330                 if (force_gdb)
 331                         kdb_dbbe_select("gdb");
 332                 kdb_enter(KDB_WHY_BREAK, "Break to debugger");
 333                 break;
 334
 335         case KDB_REQ_PANIC:
 336                 if (force_gdb)
 337                         kdb_dbbe_select("gdb");
 338                 kdb_panic("Panic sequence on console");
 339                 break;
 340
 341         case KDB_REQ_REBOOT:
 342                 kdb_reboot();
 343                 break;
 344         }
 345         return (0);
 346 }
 347
 348 int
 349 kdb_alt_break(int key, int *state)
 350 {
 351
 352         return (kdb_alt_break_internal(key, state, 0));
 353 }
 354
 355 /*
 356  * This variation on kdb_alt_break() is used only by dcons, which has its own
 357  * configuration flag to force GDB use regardless of the global KDB
 358  * configuration.
 359  */
 360 int
 361 kdb_alt_break_gdb(int key, int *state)
 362 {
 363
 364         return (kdb_alt_break_internal(key, state, 1));
 365 }
 366
 367 /*
 368  * Print a backtrace of the calling thread. The backtrace is generated by
 369  * the selected debugger, provided it supports backtraces. If no debugger
 370  * is selected or the current debugger does not support backtraces, this
 371  * function silently returns.
 372  */
 373
 374 void
 375 kdb_backtrace(void)
 376 {
 377
 378         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_dbbe->dbbe_trace != NULL) {
 379                 printf("KDB: stack backtrace:\n");
 380                 kdb_dbbe->dbbe_trace();
 381         }
 382 #ifdef STACK
 383         else {
 384                 struct stack st;
 385
 386                 printf("KDB: stack backtrace:\n");
 387                 stack_zero(&st);
 388                 stack_save(&st);
 389                 stack_print_ddb(&st);
 390         }
 391 #endif
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Similar to kdb_backtrace() except that it prints a backtrace of an
 396  * arbitrary thread rather than the calling thread.
 397  */
 398 void
 399 kdb_backtrace_thread(struct thread *td)
 400 {
 401
 402         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_dbbe->dbbe_trace_thread != NULL) {
 403                 printf("KDB: stack backtrace of thread %d:\n", td->td_tid);
 404                 kdb_dbbe->dbbe_trace_thread(td);
 405         }
 406 #ifdef STACK
 407         else {
 408                 struct stack st;
 409
 410                 printf("KDB: stack backtrace of thread %d:\n", td->td_tid);
 411                 stack_zero(&st);
 412                 stack_save_td(&st, td);
 413                 stack_print_ddb(&st);
 414         }
 415 #endif
 416 }
 417
 418 /*
 419  * Set/change the current backend.
 420  */
 421
 422 int
 423 kdb_dbbe_select(const char *name)
 424 {
 425         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 426
 427         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 428                 be = *iter;
 429                 if (be->dbbe_active == 0 && strcmp(be->dbbe_name, name) == 0) {
 430                         kdb_dbbe = be;
 431                         return (0);
 432                 }
 433         }
 434         return (EINVAL);
 435 }
 436
 437 /*
 438  * Enter the currently selected debugger. If a message has been provided,
 439  * it is printed first. If the debugger does not support the enter method,
 440  * it is entered by using breakpoint(), which enters the debugger through
 441  * kdb_trap().  The 'why' argument will contain a more mechanically usable
 442  * string than 'msg', and is relied upon by DDB scripting to identify the
 443  * reason for entering the debugger so that the right script can be run.
 444  */
 445 void
 446 kdb_enter(const char *why, const char *msg)
 447 {
 448
 449         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_active == 0) {
 450                 if (msg != NULL)
 451                         printf("KDB: enter: %s\n", msg);
 452                 kdb_why = why;
 453                 breakpoint();
 454                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 455         }
 456 }
 457
 458 /*
 459  * Initialize the kernel debugger interface.
 460  */
 461
 462 void
 463 kdb_init(void)
 464 {
 465         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 466         int cur_pri, pri;
 467
 468         kdb_active = 0;
 469         kdb_dbbe = NULL;
 470         cur_pri = -1;
 471         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 472                 be = *iter;
 473                 pri = (be->dbbe_init != NULL) ? be->dbbe_init() : -1;
 474                 be->dbbe_active = (pri >= 0) ? 0 : -1;
 475                 if (pri > cur_pri) {
 476                         cur_pri = pri;
 477                         kdb_dbbe = be;
 478                 }
 479         }
 480         if (kdb_dbbe != NULL) {
 481                 printf("KDB: debugger backends:");
 482                 SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 483                         be = *iter;
 484                         if (be->dbbe_active == 0)
 485                                 printf(" %s", be->dbbe_name);
 486                 }
 487                 printf("\n");
 488                 printf("KDB: current backend: %s\n",
 489                     kdb_dbbe->dbbe_name);
 490         }
 491 }
 492
 493 /*
 494  * Handle contexts.
 495  */
 496
 497 void *
 498 kdb_jmpbuf(jmp_buf new)
 499 {
 500         void *old;
 501
 502         old = kdb_jmpbufp;
 503         kdb_jmpbufp = new;
 504         return (old);
 505 }
 506
 507 void
 508 kdb_reenter(void)
 509 {
 510
 511         if (!kdb_active || kdb_jmpbufp == NULL)
 512                 return;
 513
 514         longjmp(kdb_jmpbufp, 1);
 515         /* NOTREACHED */
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Thread related support functions.
 520  */
 521
 522 struct pcb *
 523 kdb_thr_ctx(struct thread *thr)
 524 {
 525 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 526         struct pcpu *pc;
 527 #endif
 528
 529         if (thr == curthread)
 530                 return (&kdb_pcb);
 531
 532 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 533         SLIST_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu)  {
 534                 if (pc->pc_curthread == thr && (stopped_cpus & pc->pc_cpumask))
 535                         return (KDB_STOPPEDPCB(pc));
 536         }
 537 #endif
 538         return (thr->td_pcb);
 539 }
 540
 541 struct thread *
 542 kdb_thr_first(void)
 543 {
 544         struct proc *p;
 545         struct thread *thr;
 546
 547         p = LIST_FIRST(&allproc);
 548         while (p != NULL) {
 549                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 550                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 551                         if (thr != NULL)
 552                                 return (thr);
 553                 }
 554                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 555         }
 556         return (NULL);
 557 }
 558
 559 struct thread *
 560 kdb_thr_from_pid(pid_t pid)
 561 {
 562         struct proc *p;
 563
 564         p = LIST_FIRST(&allproc);
 565         while (p != NULL) {
 566                 if (p->p_flag & P_INMEM && p->p_pid == pid)
 567                         return (FIRST_THREAD_IN_PROC(p));
 568                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 569         }
 570         return (NULL);
 571 }
 572
 573 struct thread *
 574 kdb_thr_lookup(lwpid_t tid)
 575 {
 576         struct thread *thr;
 577
 578         thr = kdb_thr_first();
 579         while (thr != NULL && thr->td_tid != tid)
 580                 thr = kdb_thr_next(thr);
 581         return (thr);
 582 }
 583
 584 struct thread *
 585 kdb_thr_next(struct thread *thr)
 586 {
 587         struct proc *p;
 588
 589         p = thr->td_proc;
 590         thr = TAILQ_NEXT(thr, td_plist);
 591         do {
 592                 if (thr != NULL)
 593                         return (thr);
 594                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 595                 if (p != NULL && (p->p_flag & P_INMEM))
 596                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 597         } while (p != NULL);
 598         return (NULL);
 599 }
 600
 601 int
 602 kdb_thr_select(struct thread *thr)
 603 {
 604         if (thr == NULL)
 605                 return (EINVAL);
 606         kdb_thread = thr;
 607         kdb_thrctx = kdb_thr_ctx(thr);
 608         return (0);
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Enter the debugger due to a trap.
 613  */
 614
 615 int
 616 kdb_trap(int type, int code, struct trapframe *tf)
 617 {
 618         struct kdb_dbbe *be;
 619         register_t intr;
 620 #ifdef SMP
 621         int did_stop_cpus;
 622 #endif
 623         int handled;
 624
 625         be = kdb_dbbe;
 626         if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 627                 return (0);
 628
 629         /* We reenter the debugger through kdb_reenter(). */
 630         if (kdb_active)
 631                 return (0);
 632
 633         intr = intr_disable();
 634
 635 #ifdef SMP
 636         if (!SCHEDULER_STOPPED()) {
 637                 if ((did_stop_cpus = kdb_stop_cpus) != 0)
 638                         stop_cpus_hard(PCPU_GET(other_cpus));
 639         } else
 640                 did_stop_cpus = 0;
 641 #endif
 642
 643         kdb_active++;
 644
 645         kdb_frame = tf;
 646
 647         /* Let MD code do its thing first... */
 648         kdb_cpu_trap(type, code);
 649
 650         makectx(tf, &kdb_pcb);
 651         kdb_thr_select(curthread);
 652
 653         for (;;) {
 654                 handled = be->dbbe_trap(type, code);
 655                 if (be == kdb_dbbe)
 656                         break;
 657                 be = kdb_dbbe;
 658                 if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 659                         break;
 660                 printf("Switching to %s back-end\n", be->dbbe_name);
 661         }
 662
 663         kdb_active--;
 664
 665 #ifdef SMP
 666         if (did_stop_cpus)
 667                 restart_cpus(stopped_cpus);
 668 #endif
 669
 670         intr_restore(intr);
 671
 672         return (handled);
 673 }