sys/powerpc/booke/trap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
   3  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  15  *    must display the following acknowledgement:
  16  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  17  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  18  *    derived from this software without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  21  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  22  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  23  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  25  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  26  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  27  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  28  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  29  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  * $NetBSD: trap.c,v 1.58 2002/03/04 04:07:35 dbj Exp $
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include "opt_fpu_emu.h"
  38 #include "opt_ktrace.h"
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/kdb.h>
  42 #include <sys/proc.h>
  43 #include <sys/ktr.h>
  44 #include <sys/lock.h>
  45 #include <sys/mutex.h>
  46 #include <sys/pioctl.h>
  47 #include <sys/ptrace.h>
  48 #include <sys/reboot.h>
  49 #include <sys/syscall.h>
  50 #include <sys/sysent.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/uio.h>
  53 #include <sys/signalvar.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/ktrace.h>
  56 #endif
  57 #include <sys/vmmeter.h>
  58
  59 #include <security/audit/audit.h>
  60
  61 #include <vm/vm.h>
  62 #include <vm/pmap.h>
  63 #include <vm/vm_extern.h>
  64 #include <vm/vm_param.h>
  65 #include <vm/vm_kern.h>
  66 #include <vm/vm_map.h>
  67 #include <vm/vm_page.h>
  68
  69 #include <machine/cpu.h>
  70 #include <machine/db_machdep.h>
  71 #include <machine/frame.h>
  72 #include <machine/pcb.h>
  73 #include <machine/pmap.h>
  74 #include <machine/psl.h>
  75 #include <machine/trap.h>
  76 #include <machine/spr.h>
  77
  78 #ifdef FPU_EMU
  79 #include <powerpc/fpu/fpu_extern.h>
  80 #endif
  81
  82 #define FAULTBUF_LR     0
  83 #define FAULTBUF_R1     1
  84 #define FAULTBUF_R2     2
  85 #define FAULTBUF_CR     3
  86 #define FAULTBUF_CTR    4
  87 #define FAULTBUF_XER    5
  88 #define FAULTBUF_R13    6
  89
  90 static void     trap_fatal(struct trapframe *frame);
  91 static void     printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal,
  92     int user);
  93 static int      trap_pfault(struct trapframe *frame, int user);
  94 static int      fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame);
  95 static int      handle_onfault(struct trapframe *frame);
  96 static void     syscall(struct trapframe *frame);
  97
  98 int     setfault(faultbuf);             /* defined in locore.S */
  99
 100 /* Why are these not defined in a header? */
 101 int     badaddr(void *, size_t);
 102 int     badaddr_read(void *, size_t, int *);
 103
 104 extern char     *syscallnames[];
 105
 106 extern char interrupt_vector_base[];
 107 extern char interrupt_vector_top[];
 108
 109 struct powerpc_exception {
 110         u_int   vector;
 111         char    *name;
 112 };
 113
 114 static struct powerpc_exception powerpc_exceptions[] = {
 115         { EXC_CRIT,     "critical input" },
 116         { EXC_MCHK,     "machine check" },
 117         { EXC_DSI,      "data storage interrupt" },
 118         { EXC_ISI,      "instruction storage interrupt" },
 119         { EXC_EXI,      "external interrupt" },
 120         { EXC_ALI,      "alignment" },
 121         { EXC_PGM,      "program" },
 122         { EXC_SC,       "system call" },
 123         { EXC_APU,      "auxiliary proc unavailable" },
 124         { EXC_DECR,     "decrementer" },
 125         { EXC_FIT,      "fixed-interval timer" },
 126         { EXC_WDOG,     "watchdog timer" },
 127         { EXC_DTMISS,   "data tlb miss" },
 128         { EXC_ITMISS,   "instruction tlb miss" },
 129         { EXC_DEBUG,    "debug" },
 130         { EXC_PERF,     "performance monitoring" },
 131         { EXC_LAST,     NULL }
 132 };
 133
 134 static const char *
 135 trapname(u_int vector)
 136 {
 137         struct  powerpc_exception *pe;
 138
 139         for (pe = powerpc_exceptions; pe->vector != EXC_LAST; pe++) {
 140                 if (pe->vector == vector)
 141                         return (pe->name);
 142         }
 143
 144         return ("unknown");
 145 }
 146
 147 void
 148 trap(struct trapframe *frame)
 149 {
 150         struct thread   *td;
 151         struct proc     *p;
 152         int             sig, type, user;
 153         ksiginfo_t      ksi;
 154
 155         PCPU_INC(cnt.v_trap);
 156
 157         td = PCPU_GET(curthread);
 158         p = td->td_proc;
 159
 160         type = frame->exc;
 161         sig = 0;
 162         user = (frame->srr1 & PSL_PR) ? 1 : 0;
 163
 164         CTR3(KTR_TRAP, "trap: %s type=%s (%s)", p->p_comm,
 165             trapname(type), user ? "user" : "kernel");
 166
 167         if (user) {
 168                 td->td_frame = frame;
 169                 if (td->td_ucred != p->p_ucred)
 170                         cred_update_thread(td);
 171
 172                 /* User Mode Traps */
 173                 switch (type) {
 174                 case EXC_DSI:
 175                 case EXC_ISI:
 176                         sig = trap_pfault(frame, 1);
 177                         break;
 178
 179                 case EXC_SC:
 180                         syscall(frame);
 181                         break;
 182
 183                 case EXC_ALI:
 184                         if (fix_unaligned(td, frame) != 0)
 185                                 sig = SIGBUS;
 186                         else
 187                                 frame->srr0 += 4;
 188                         break;
 189
 190                 case EXC_DEBUG: /* Single stepping */
 191                         mtspr(SPR_DBSR, mfspr(SPR_DBSR));
 192                         frame->srr1 &= ~PSL_DE;
 193                         sig = SIGTRAP;
 194                         break;
 195
 196                 case EXC_PGM:   /* Program exception */
 197 #ifdef FPU_EMU
 198                         sig = fpu_emulate(frame,
 199                             (struct fpreg *)&td->td_pcb->pcb_fpu);
 200 #else
 201                         /* XXX SIGILL for non-trap instructions. */
 202                         sig = SIGTRAP;
 203 #endif
 204                         break;
 205
 206                 default:
 207                         trap_fatal(frame);
 208                 }
 209         } else {
 210                 /* Kernel Mode Traps */
 211                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 212                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 213
 214                 switch (type) {
 215                 case EXC_DEBUG:
 216                         mtspr(SPR_DBSR, mfspr(SPR_DBSR));
 217                         kdb_trap(frame->exc, 0, frame);
 218                         return;
 219
 220                 case EXC_DSI:
 221                         if (trap_pfault(frame, 0) == 0)
 222                                 return;
 223                         break;
 224
 225                 case EXC_MCHK:
 226                         if (handle_onfault(frame))
 227                                 return;
 228                         break;
 229 #ifdef KDB
 230                 case EXC_PGM:
 231                         if (frame->cpu.booke.esr & ESR_PTR)
 232                                 kdb_trap(EXC_PGM, 0, frame);
 233                         return;
 234 #endif
 235                 default:
 236                         break;
 237                 }
 238                 trap_fatal(frame);
 239         }
 240
 241         if (sig != 0) {
 242                 if (p->p_sysent->sv_transtrap != NULL)
 243                         sig = (p->p_sysent->sv_transtrap)(sig, type);
 244                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 245                 ksi.ksi_signo = sig;
 246                 ksi.ksi_code = type; /* XXX, not POSIX */
 247                 /* ksi.ksi_addr = ? */
 248                 ksi.ksi_trapno = type;
 249                 trapsignal(td, &ksi);
 250         }
 251
 252         userret(td, frame);
 253         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 254 }
 255
 256 static void
 257 trap_fatal(struct trapframe *frame)
 258 {
 259
 260         printtrap(frame->exc, frame, 1, (frame->srr1 & PSL_PR));
 261 #ifdef KDB
 262         if ((debugger_on_panic || kdb_active) &&
 263             kdb_trap(frame->exc, 0, frame))
 264                 return;
 265 #endif
 266         panic("%s trap", trapname(frame->exc));
 267 }
 268
 269 static void
 270 printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal, int user)
 271 {
 272         register_t va = 0;
 273
 274         printf("\n");
 275         printf("%s %s trap:\n", isfatal ? "fatal" : "handled",
 276             user ? "user" : "kernel");
 277         printf("\n");
 278         printf("   exception       = 0x%x (%s)\n", vector, trapname(vector));
 279
 280         switch (vector) {
 281         case EXC_DTMISS:
 282         case EXC_DSI:
 283                 va = frame->cpu.booke.dear;
 284                 break;
 285
 286         case EXC_ITMISS:
 287         case EXC_ISI:
 288                 va = frame->srr0;
 289                 break;
 290         }
 291
 292         printf("   virtual address = 0x%08x\n", va);
 293         printf("   srr0            = 0x%08x\n", frame->srr0);
 294         printf("   srr1            = 0x%08x\n", frame->srr1);
 295         printf("   curthread       = %p\n", curthread);
 296         if (curthread != NULL)
 297                 printf("          pid = %d, comm = %s\n",
 298                     curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_proc->p_comm);
 299         printf("\n");
 300 }
 301
 302 /*
 303  * Handles a fatal fault when we have onfault state to recover.  Returns
 304  * non-zero if there was onfault recovery state available.
 305  */
 306 static int
 307 handle_onfault(struct trapframe *frame)
 308 {
 309         struct          thread *td;
 310         faultbuf        *fb;
 311
 312         td = curthread;
 313         fb = td->td_pcb->pcb_onfault;
 314         if (fb != NULL) {
 315                 frame->srr0 = (*fb)[FAULTBUF_LR];
 316                 frame->fixreg[1] = (*fb)[FAULTBUF_R1];
 317                 frame->fixreg[2] = (*fb)[FAULTBUF_R2];
 318                 frame->fixreg[3] = 1;
 319                 frame->cr = (*fb)[FAULTBUF_CR];
 320                 frame->ctr = (*fb)[FAULTBUF_CTR];
 321                 frame->xer = (*fb)[FAULTBUF_XER];
 322                 bcopy(&(*fb)[FAULTBUF_R13], &frame->fixreg[13],
 323                     19 * sizeof(register_t));
 324                 return (1);
 325         }
 326         return (0);
 327 }
 328
 329 void
 330 syscall(struct trapframe *frame)
 331 {
 332         caddr_t         params;
 333         struct          sysent *callp;
 334         struct          thread *td;
 335         struct          proc *p;
 336         int             error, n;
 337         size_t          narg;
 338         register_t      args[10];
 339         u_int           code;
 340
 341         td = PCPU_GET(curthread);
 342         p = td->td_proc;
 343
 344         PCPU_INC(cnt.v_syscall);
 345
 346         code = frame->fixreg[0];
 347         params = (caddr_t)(frame->fixreg + FIRSTARG);
 348         n = NARGREG;
 349
 350         if (p->p_sysent->sv_prepsyscall) {
 351                 /*
 352                  * The prep code is MP aware.
 353                  */
 354                 (*p->p_sysent->sv_prepsyscall)(frame, args, &code, &params);
 355         } else if (code == SYS_syscall) {
 356                 /*
 357                  * code is first argument,
 358                  * followed by actual args.
 359                  */
 360                 code = *(u_int *) params;
 361                 params += sizeof(register_t);
 362                 n -= 1;
 363         } else if (code == SYS___syscall) {
 364                 /*
 365                  * Like syscall, but code is a quad,
 366                  * so as to maintain quad alignment
 367                  * for the rest of the args.
 368                  */
 369                 params += sizeof(register_t);
 370                 code = *(u_int *) params;
 371                 params += sizeof(register_t);
 372                 n -= 2;
 373         }
 374
 375         if (p->p_sysent->sv_mask)
 376                 code &= p->p_sysent->sv_mask;
 377
 378         if (code >= p->p_sysent->sv_size)
 379                 callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 380         else
 381                 callp = &p->p_sysent->sv_table[code];
 382
 383         narg = callp->sy_narg;
 384
 385         if (narg > n) {
 386                 bcopy(params, args, n * sizeof(register_t));
 387                 error = copyin(MOREARGS(frame->fixreg[1]), args + n,
 388                     (narg - n) * sizeof(register_t));
 389                 params = (caddr_t)args;
 390         } else
 391                 error = 0;
 392
 393         CTR5(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s(%x %x %x)", p->p_comm,
 394              syscallnames[code],
 395              frame->fixreg[FIRSTARG],
 396              frame->fixreg[FIRSTARG+1],
 397              frame->fixreg[FIRSTARG+2]);
 398
 399 #ifdef  KTRACE
 400         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
 401                 ktrsyscall(code, narg, (register_t *)params);
 402 #endif
 403
 404         td->td_syscalls++;
 405
 406         if (error == 0) {
 407                 td->td_retval[0] = 0;
 408                 td->td_retval[1] = frame->fixreg[FIRSTARG + 1];
 409
 410                 STOPEVENT(p, S_SCE, narg);
 411
 412                 PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCE);
 413
 414                 AUDIT_SYSCALL_ENTER(code, td);
 415                 error = (*callp->sy_call)(td, params);
 416                 AUDIT_SYSCALL_EXIT(error, td);
 417
 418                 CTR3(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s ret=%x", p->p_comm,
 419                      syscallnames[code], td->td_retval[0]);
 420         }
 421
 422         switch (error) {
 423         case 0:
 424                 if (frame->fixreg[0] == SYS___syscall && SYS_lseek) {
 425                         /*
 426                          * 64-bit return, 32-bit syscall. Fixup byte order
 427                          */
 428                         frame->fixreg[FIRSTARG] = 0;
 429                         frame->fixreg[FIRSTARG + 1] = td->td_retval[0];
 430                 } else {
 431                         frame->fixreg[FIRSTARG] = td->td_retval[0];
 432                         frame->fixreg[FIRSTARG + 1] = td->td_retval[1];
 433                 }
 434                 /* XXX: Magic number */
 435                 frame->cr &= ~0x10000000;
 436                 break;
 437         case ERESTART:
 438                 /*
 439                  * Set user's pc back to redo the system call.
 440                  */
 441                 frame->srr0 -= 4;
 442                 break;
 443         case EJUSTRETURN:
 444                 /* nothing to do */
 445                 break;
 446         default:
 447                 if (p->p_sysent->sv_errsize) {
 448                         if (error >= p->p_sysent->sv_errsize)
 449                                 error = -1;     /* XXX */
 450                         else
 451                                 error = p->p_sysent->sv_errtbl[error];
 452                 }
 453                 frame->fixreg[FIRSTARG] = error;
 454                 /* XXX: Magic number: Carry Flag Equivalent? */
 455                 frame->cr |= 0x10000000;
 456                 break;
 457         }
 458
 459         /*
 460          * Check for misbehavior.
 461          */
 462         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "System call %s returning",
 463             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???");
 464         KASSERT(td->td_critnest == 0,
 465             ("System call %s returning in a critical section",
 466             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???"));
 467         KASSERT(td->td_locks == 0,
 468             ("System call %s returning with %d locks held",
 469             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???",
 470             td->td_locks));
 471
 472 #ifdef  KTRACE
 473         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
 474                 ktrsysret(code, error, td->td_retval[0]);
 475 #endif
 476
 477         /*
 478          * Does the comment in the i386 code about errno apply here?
 479          */
 480         STOPEVENT(p, S_SCX, code);
 481
 482         PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCX);
 483 }
 484
 485 static int
 486 trap_pfault(struct trapframe *frame, int user)
 487 {
 488         vm_offset_t     eva, va;
 489         struct          thread *td;
 490         struct          proc *p;
 491         vm_map_t        map;
 492         vm_prot_t       ftype;
 493         int             rv;
 494
 495         td = curthread;
 496         p = td->td_proc;
 497
 498         if (frame->exc == EXC_ISI) {
 499                 eva = frame->srr0;
 500                 ftype = VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE;
 501
 502         } else {
 503                 eva = frame->cpu.booke.dear;
 504                 if (frame->cpu.booke.esr & ESR_ST)
 505                         ftype = VM_PROT_WRITE;
 506                 else
 507                         ftype = VM_PROT_READ;
 508         }
 509
 510         if (user) {
 511                 KASSERT(p->p_vmspace != NULL, ("trap_pfault: vmspace  NULL"));
 512                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 513         } else {
 514                 if (eva < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 515
 516                         if (p->p_vmspace == NULL)
 517                                 return (SIGSEGV);
 518
 519                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 520
 521                 } else {
 522                         map = kernel_map;
 523                 }
 524         }
 525         va = trunc_page(eva);
 526
 527         if (map != kernel_map) {
 528                 /*
 529                  * Keep swapout from messing with us during this
 530                  *      critical time.
 531                  */
 532                 PROC_LOCK(p);
 533                 ++p->p_lock;
 534                 PROC_UNLOCK(p);
 535
 536                 /* Fault in the user page: */
 537                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
 538                     (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY : VM_FAULT_NORMAL);
 539
 540                 PROC_LOCK(p);
 541                 --p->p_lock;
 542                 PROC_UNLOCK(p);
 543         } else {
 544                 /*
 545                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 546                  * kernel.
 547                  */
 548                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 549         }
 550
 551         if (rv == KERN_SUCCESS)
 552                 return (0);
 553
 554         if (!user && handle_onfault(frame))
 555                 return (0);
 556
 557         return ((rv == KERN_PROTECTION_FAILURE) ? SIGBUS : SIGSEGV);
 558 }
 559
 560 int
 561 badaddr(void *addr, size_t size)
 562 {
 563
 564         return (badaddr_read(addr, size, NULL));
 565 }
 566
 567 int
 568 badaddr_read(void *addr, size_t size, int *rptr)
 569 {
 570         struct thread   *td;
 571         faultbuf        env;
 572         int             x;
 573
 574         /* Get rid of any stale machine checks that have been waiting.  */
 575         __asm __volatile ("sync; isync");
 576
 577         td = PCPU_GET(curthread);
 578
 579         if (setfault(env)) {
 580                 td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 581                 __asm __volatile ("sync");
 582                 return (1);
 583         }
 584
 585         __asm __volatile ("sync");
 586
 587         switch (size) {
 588         case 1:
 589                 x = *(volatile int8_t *)addr;
 590                 break;
 591         case 2:
 592                 x = *(volatile int16_t *)addr;
 593                 break;
 594         case 4:
 595                 x = *(volatile int32_t *)addr;
 596                 break;
 597         default:
 598                 panic("badaddr: invalid size (%d)", size);
 599         }
 600
 601         /* Make sure we took the machine check, if we caused one. */
 602         __asm __volatile ("sync; isync");
 603
 604         td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 605         __asm __volatile ("sync");      /* To be sure. */
 606
 607         /* Use the value to avoid reorder. */
 608         if (rptr)
 609                 *rptr = x;
 610
 611         return (0);
 612 }
 613
 614 /*
 615  * For now, this only deals with the particular unaligned access case
 616  * that gcc tends to generate.  Eventually it should handle all of the
 617  * possibilities that can happen on a 32-bit PowerPC in big-endian mode.
 618  */
 619
 620 static int
 621 fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 622 {
 623 #if 0
 624         struct thread   *fputhread;
 625         int             indicator, reg;
 626         double          *fpr;
 627
 628         indicator = EXC_ALI_OPCODE_INDICATOR(frame->dsisr);
 629
 630         switch (indicator) {
 631         case EXC_ALI_LFD:
 632         case EXC_ALI_STFD:
 633                 reg = EXC_ALI_RST(frame->dsisr);
 634                 fpr = &td->td_pcb->pcb_fpu.fpr[reg];
 635                 fputhread = PCPU_GET(fputhread);
 636                 /* Juggle the FPU to ensure that we've initialized
 637                  * the FPRs, and that their current state is in
 638                  * the PCB.
 639                  */
 640                 if (fputhread != td) {
 641                         if (fputhread)
 642                                 save_fpu(fputhread);
 643                         enable_fpu(td);
 644                 }
 645                 save_fpu(td);
 646
 647                 if (indicator == EXC_ALI_LFD) {
 648                         if (copyin((void *)frame->dar, fpr,
 649                             sizeof(double)) != 0)
 650                                 return -1;
 651                         enable_fpu(td);
 652                 } else {
 653                         if (copyout(fpr, (void *)frame->dar,
 654                             sizeof(double)) != 0)
 655                                 return -1;
 656                 }
 657                 return 0;
 658                 break;
 659         }
 660
 661 #endif
 662         return (-1);
 663 }
 664
 665 #ifdef KDB
 666 int db_trap_glue(struct trapframe *);
 667 int
 668 db_trap_glue(struct trapframe *tf)
 669 {
 670         if (!(tf->srr1 & PSL_PR))
 671                 return (kdb_trap(tf->exc, 0, tf));
 672         return (0);
 673 }
 674 #endif