sys/riscv/riscv/trap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2015-2018 Ruslan Bukin <br@bsdpad.com>
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Portions of this software were developed by SRI International and the
   6  * University of Cambridge Computer Laboratory under DARPA/AFRL contract
   7  * FA8750-10-C-0237 ("CTSRD"), as part of the DARPA CRASH research programme.
   8  *
   9  * Portions of this software were developed by the University of Cambridge
  10  * Computer Laboratory as part of the CTSRD Project, with support from the
  11  * UK Higher Education Innovation Fund (HEIF).
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 #include <sys/cdefs.h>
  36 __FBSDID("$FreeBSD$");
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/lock.h>
  42 #include <sys/mutex.h>
  43 #include <sys/pioctl.h>
  44 #include <sys/bus.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/ptrace.h>
  47 #include <sys/syscall.h>
  48 #include <sys/sysent.h>
  49 #ifdef KDB
  50 #include <sys/kdb.h>
  51 #endif
  52
  53 #include <vm/vm.h>
  54 #include <vm/pmap.h>
  55 #include <vm/vm_kern.h>
  56 #include <vm/vm_map.h>
  57 #include <vm/vm_param.h>
  58 #include <vm/vm_extern.h>
  59
  60 #ifdef FPE
  61 #include <machine/fpe.h>
  62 #endif
  63 #include <machine/frame.h>
  64 #include <machine/pcb.h>
  65 #include <machine/pcpu.h>
  66
  67 #include <machine/resource.h>
  68 #include <machine/intr.h>
  69
  70 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  71 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  72 #endif
  73
  74 int (*dtrace_invop_jump_addr)(struct trapframe *);
  75
  76 extern register_t fsu_intr_fault;
  77
  78 /* Called from exception.S */
  79 void do_trap_supervisor(struct trapframe *);
  80 void do_trap_user(struct trapframe *);
  81
  82 static __inline void
  83 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr)
  84 {
  85         ksiginfo_t ksi;
  86
  87         ksiginfo_init_trap(&ksi);
  88         ksi.ksi_signo = sig;
  89         ksi.ksi_code = code;
  90         ksi.ksi_addr = addr;
  91         trapsignal(td, &ksi);
  92 }
  93
  94 int
  95 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
  96 {
  97         struct proc *p;
  98         register_t *ap;
  99         struct syscall_args *sa;
 100         int nap;
 101
 102         nap = NARGREG;
 103         p = td->td_proc;
 104         sa = &td->td_sa;
 105         ap = &td->td_frame->tf_a[0];
 106
 107         sa->code = td->td_frame->tf_t[0];
 108
 109         if (sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall) {
 110                 sa->code = *ap++;
 111                 nap--;
 112         }
 113
 114         if (p->p_sysent->sv_mask)
 115                 sa->code &= p->p_sysent->sv_mask;
 116         if (sa->code >= p->p_sysent->sv_size)
 117                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 118         else
 119                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 120
 121         sa->narg = sa->callp->sy_narg;
 122         memcpy(sa->args, ap, nap * sizeof(register_t));
 123         if (sa->narg > nap)
 124                 panic("TODO: Could we have more then %d args?", NARGREG);
 125
 126         td->td_retval[0] = 0;
 127         td->td_retval[1] = 0;
 128
 129         return (0);
 130 }
 131
 132 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 133
 134 static void
 135 dump_regs(struct trapframe *frame)
 136 {
 137         int n;
 138         int i;
 139
 140         n = (sizeof(frame->tf_t) / sizeof(frame->tf_t[0]));
 141         for (i = 0; i < n; i++)
 142                 printf("t[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_t[i]);
 143
 144         n = (sizeof(frame->tf_s) / sizeof(frame->tf_s[0]));
 145         for (i = 0; i < n; i++)
 146                 printf("s[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_s[i]);
 147
 148         n = (sizeof(frame->tf_a) / sizeof(frame->tf_a[0]));
 149         for (i = 0; i < n; i++)
 150                 printf("a[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_a[i]);
 151
 152         printf("sepc == 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 153         printf("sstatus == 0x%016lx\n", frame->tf_sstatus);
 154 }
 155
 156 static void
 157 svc_handler(struct trapframe *frame)
 158 {
 159         struct thread *td;
 160         int error;
 161
 162         td = curthread;
 163         td->td_frame = frame;
 164
 165         error = syscallenter(td);
 166         syscallret(td, error);
 167 }
 168
 169 static void
 170 data_abort(struct trapframe *frame, int usermode)
 171 {
 172         struct vm_map *map;
 173         uint64_t sbadaddr;
 174         struct thread *td;
 175         struct pcb *pcb;
 176         vm_prot_t ftype;
 177         vm_offset_t va;
 178         struct proc *p;
 179         int error, sig, ucode;
 180
 181 #ifdef KDB
 182         if (kdb_active) {
 183                 kdb_reenter();
 184                 return;
 185         }
 186 #endif
 187
 188         td = curthread;
 189         p = td->td_proc;
 190         pcb = td->td_pcb;
 191         sbadaddr = frame->tf_sbadaddr;
 192
 193         if (td->td_critnest != 0 || td->td_intr_nesting_level != 0 ||
 194             WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 195             "Kernel page fault") != 0)
 196                 goto fatal;
 197
 198         if (usermode)
 199                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 200         else if (sbadaddr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
 201                 map = kernel_map;
 202         else {
 203                 if (pcb->pcb_onfault == 0)
 204                         goto fatal;
 205                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 206         }
 207
 208         va = trunc_page(sbadaddr);
 209
 210         if ((frame->tf_scause == EXCP_FAULT_STORE) ||
 211             (frame->tf_scause == EXCP_STORE_PAGE_FAULT)) {
 212                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 213         } else if (frame->tf_scause == EXCP_INST_PAGE_FAULT) {
 214                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 215         } else {
 216                 ftype = VM_PROT_READ;
 217         }
 218
 219         if (pmap_fault_fixup(map->pmap, va, ftype))
 220                 goto done;
 221
 222         if (map != kernel_map) {
 223                 /*
 224                  * Keep swapout from messing with us during this
 225                  *      critical time.
 226                  */
 227                 PROC_LOCK(p);
 228                 ++p->p_lock;
 229                 PROC_UNLOCK(p);
 230
 231                 /* Fault in the user page: */
 232                 error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 233
 234                 PROC_LOCK(p);
 235                 --p->p_lock;
 236                 PROC_UNLOCK(p);
 237         } else {
 238                 /*
 239                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 240                  * kernel.
 241                  */
 242                 error = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 243         }
 244
 245         if (error != KERN_SUCCESS) {
 246                 if (usermode) {
 247                         sig = SIGSEGV;
 248                         if (error == KERN_PROTECTION_FAILURE)
 249                                 ucode = SEGV_ACCERR;
 250                         else
 251                                 ucode = SEGV_MAPERR;
 252                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)sbadaddr);
 253                 } else {
 254                         if (pcb->pcb_onfault != 0) {
 255                                 frame->tf_a[0] = error;
 256                                 frame->tf_sepc = pcb->pcb_onfault;
 257                                 return;
 258                         }
 259                         goto fatal;
 260                 }
 261         }
 262
 263 done:
 264         if (usermode)
 265                 userret(td, frame);
 266         return;
 267
 268 fatal:
 269         dump_regs(frame);
 270         panic("Fatal page fault at %#lx: %#016lx", frame->tf_sepc, sbadaddr);
 271 }
 272
 273 void
 274 do_trap_supervisor(struct trapframe *frame)
 275 {
 276         uint64_t exception;
 277         uint64_t sstatus;
 278
 279         /* Ensure we came from supervisor mode, interrupts disabled */
 280         __asm __volatile("csrr %0, sstatus" : "=&r" (sstatus));
 281         KASSERT((sstatus & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) == SSTATUS_SPP,
 282                         ("We must came from S mode with interrupts disabled"));
 283
 284         exception = (frame->tf_scause & EXCP_MASK);
 285         if (frame->tf_scause & EXCP_INTR) {
 286                 /* Interrupt */
 287                 riscv_cpu_intr(frame);
 288                 return;
 289         }
 290
 291 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 292         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 293                 return;
 294 #endif
 295
 296         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_supervisor: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 297             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 298
 299         switch(exception) {
 300         case EXCP_FAULT_LOAD:
 301         case EXCP_FAULT_STORE:
 302         case EXCP_FAULT_FETCH:
 303         case EXCP_STORE_PAGE_FAULT:
 304         case EXCP_LOAD_PAGE_FAULT:
 305                 data_abort(frame, 0);
 306                 break;
 307         case EXCP_BREAKPOINT:
 308 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 309                 if (dtrace_invop_jump_addr != 0) {
 310                         dtrace_invop_jump_addr(frame);
 311                         break;
 312                 }
 313 #endif
 314 #ifdef KDB
 315                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 316 #else
 317                 dump_regs(frame);
 318                 panic("No debugger in kernel.\n");
 319 #endif
 320                 break;
 321         case EXCP_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 322                 dump_regs(frame);
 323                 panic("Illegal instruction at 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 324                 break;
 325         default:
 326                 dump_regs(frame);
 327                 panic("Unknown kernel exception %x badaddr %lx\n",
 328                         exception, frame->tf_sbadaddr);
 329         }
 330 }
 331
 332 void
 333 do_trap_user(struct trapframe *frame)
 334 {
 335         uint64_t exception;
 336         struct thread *td;
 337         uint64_t sstatus;
 338         struct pcb *pcb;
 339
 340         td = curthread;
 341         td->td_frame = frame;
 342         pcb = td->td_pcb;
 343
 344         /* Ensure we came from usermode, interrupts disabled */
 345         __asm __volatile("csrr %0, sstatus" : "=&r" (sstatus));
 346         KASSERT((sstatus & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) == 0,
 347                         ("We must came from U mode with interrupts disabled"));
 348
 349         exception = (frame->tf_scause & EXCP_MASK);
 350         if (frame->tf_scause & EXCP_INTR) {
 351                 /* Interrupt */
 352                 riscv_cpu_intr(frame);
 353                 return;
 354         }
 355
 356         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_user: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 357             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 358
 359         switch(exception) {
 360         case EXCP_FAULT_LOAD:
 361         case EXCP_FAULT_STORE:
 362         case EXCP_FAULT_FETCH:
 363         case EXCP_STORE_PAGE_FAULT:
 364         case EXCP_LOAD_PAGE_FAULT:
 365         case EXCP_INST_PAGE_FAULT:
 366                 data_abort(frame, 1);
 367                 break;
 368         case EXCP_USER_ECALL:
 369                 frame->tf_sepc += 4;    /* Next instruction */
 370                 svc_handler(frame);
 371                 break;
 372         case EXCP_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 373 #ifdef FPE
 374                 if ((pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_STARTED) == 0) {
 375                         /*
 376                          * May be a FPE trap. Enable FPE usage
 377                          * for this thread and try again.
 378                          */
 379                         fpe_state_clear();
 380                         frame->tf_sstatus &= ~SSTATUS_FS_MASK;
 381                         frame->tf_sstatus |= SSTATUS_FS_CLEAN;
 382                         pcb->pcb_fpflags |= PCB_FP_STARTED;
 383                         break;
 384                 }
 385 #endif
 386                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)frame->tf_sepc);
 387                 userret(td, frame);
 388                 break;
 389         case EXCP_BREAKPOINT:
 390                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_sepc);
 391                 userret(td, frame);
 392                 break;
 393         default:
 394                 dump_regs(frame);
 395                 panic("Unknown userland exception %x, badaddr %lx\n",
 396                         exception, frame->tf_sbadaddr);
 397         }
 398 }