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/ktr.h>
  42 #include <sys/lock.h>
  43 #include <sys/mutex.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, int trapno)
  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         ksi.ksi_trapno = trapno;
  92         trapsignal(td, &ksi);
  93 }
  94
  95 int
  96 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
  97 {
  98         struct proc *p;
  99         register_t *ap, *dst_ap;
 100         struct syscall_args *sa;
 101
 102         p = td->td_proc;
 103         sa = &td->td_sa;
 104         ap = &td->td_frame->tf_a[0];
 105         dst_ap = &sa->args[0];
 106
 107         sa->code = td->td_frame->tf_t[0];
 108
 109         if (__predict_false(sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall)) {
 110                 sa->code = *ap++;
 111         } else {
 112                 *dst_ap++ = *ap++;
 113         }
 114
 115         if (__predict_false(sa->code >= p->p_sysent->sv_size))
 116                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 117         else
 118                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 119
 120         KASSERT(sa->callp->sy_narg <= nitems(sa->args),
 121             ("Syscall %d takes too many arguments", sa->code));
 122
 123         memcpy(dst_ap, ap, (NARGREG - 1) * sizeof(register_t));
 124
 125         td->td_retval[0] = 0;
 126         td->td_retval[1] = 0;
 127
 128         return (0);
 129 }
 130
 131 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 132
 133 static void
 134 dump_regs(struct trapframe *frame)
 135 {
 136         int n;
 137         int i;
 138
 139         n = nitems(frame->tf_t);
 140         for (i = 0; i < n; i++)
 141                 printf("t[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_t[i]);
 142
 143         n = nitems(frame->tf_s);
 144         for (i = 0; i < n; i++)
 145                 printf("s[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_s[i]);
 146
 147         n = nitems(frame->tf_a);
 148         for (i = 0; i < n; i++)
 149                 printf("a[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_a[i]);
 150
 151         printf("ra == 0x%016lx\n", frame->tf_ra);
 152         printf("sp == 0x%016lx\n", frame->tf_sp);
 153         printf("gp == 0x%016lx\n", frame->tf_gp);
 154         printf("tp == 0x%016lx\n", frame->tf_tp);
 155
 156         printf("sepc == 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 157         printf("sstatus == 0x%016lx\n", frame->tf_sstatus);
 158 }
 159
 160 static void
 161 ecall_handler(void)
 162 {
 163         struct thread *td;
 164
 165         td = curthread;
 166
 167         syscallenter(td);
 168         syscallret(td);
 169 }
 170
 171 static void
 172 page_fault_handler(struct trapframe *frame, int usermode)
 173 {
 174         struct vm_map *map;
 175         uint64_t stval;
 176         struct thread *td;
 177         struct pcb *pcb;
 178         vm_prot_t ftype;
 179         vm_offset_t va;
 180         struct proc *p;
 181         int error, sig, ucode;
 182 #ifdef KDB
 183         bool handled;
 184 #endif
 185
 186 #ifdef KDB
 187         if (kdb_active) {
 188                 kdb_reenter();
 189                 return;
 190         }
 191 #endif
 192
 193         td = curthread;
 194         p = td->td_proc;
 195         pcb = td->td_pcb;
 196         stval = frame->tf_stval;
 197
 198         if (td->td_critnest != 0 || td->td_intr_nesting_level != 0 ||
 199             WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 200             "Kernel page fault") != 0)
 201                 goto fatal;
 202
 203         if (usermode) {
 204                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 205         } else {
 206                 /*
 207                  * Enable interrupts for the duration of the page fault. For
 208                  * user faults this was done already in do_trap_user().
 209                  */
 210                 intr_enable();
 211
 212                 if (stval >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
 213                         map = kernel_map;
 214                 } else {
 215                         if (pcb->pcb_onfault == 0)
 216                                 goto fatal;
 217                         map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 218                 }
 219         }
 220
 221         va = trunc_page(stval);
 222
 223         if (frame->tf_scause == SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT) {
 224                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 225         } else if (frame->tf_scause == SCAUSE_INST_PAGE_FAULT) {
 226                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 227         } else {
 228                 ftype = VM_PROT_READ;
 229         }
 230
 231         if (pmap_fault_fixup(map->pmap, va, ftype))
 232                 goto done;
 233
 234         error = vm_fault_trap(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL, &sig, &ucode);
 235         if (error != KERN_SUCCESS) {
 236                 if (usermode) {
 237                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)stval,
 238                             frame->tf_scause & SCAUSE_CODE);
 239                 } else {
 240                         if (pcb->pcb_onfault != 0) {
 241                                 frame->tf_a[0] = error;
 242                                 frame->tf_sepc = pcb->pcb_onfault;
 243                                 return;
 244                         }
 245                         goto fatal;
 246                 }
 247         }
 248
 249 done:
 250         if (usermode)
 251                 userret(td, frame);
 252         return;
 253
 254 fatal:
 255         dump_regs(frame);
 256 #ifdef KDB
 257         if (debugger_on_trap) {
 258                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 259                 handled = kdb_trap(frame->tf_scause & SCAUSE_CODE, 0, frame);
 260                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 261                 if (handled)
 262                         return;
 263         }
 264 #endif
 265         panic("Fatal page fault at %#lx: %#016lx", frame->tf_sepc, stval);
 266 }
 267
 268 void
 269 do_trap_supervisor(struct trapframe *frame)
 270 {
 271         uint64_t exception;
 272
 273         /* Ensure we came from supervisor mode, interrupts disabled */
 274         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) ==
 275             SSTATUS_SPP, ("Came from S mode with interrupts enabled"));
 276
 277         exception = frame->tf_scause & SCAUSE_CODE;
 278         if ((frame->tf_scause & SCAUSE_INTR) != 0) {
 279                 /* Interrupt */
 280                 riscv_cpu_intr(frame);
 281                 return;
 282         }
 283
 284 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 285         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 286                 return;
 287 #endif
 288
 289         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_supervisor: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 290             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 291
 292         switch (exception) {
 293         case SCAUSE_LOAD_ACCESS_FAULT:
 294         case SCAUSE_STORE_ACCESS_FAULT:
 295         case SCAUSE_INST_ACCESS_FAULT:
 296                 dump_regs(frame);
 297                 panic("Memory access exception at 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 298                 break;
 299         case SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT:
 300         case SCAUSE_LOAD_PAGE_FAULT:
 301         case SCAUSE_INST_PAGE_FAULT:
 302                 page_fault_handler(frame, 0);
 303                 break;
 304         case SCAUSE_BREAKPOINT:
 305 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 306                 if (dtrace_invop_jump_addr != NULL &&
 307                     dtrace_invop_jump_addr(frame) == 0)
 308                                 break;
 309 #endif
 310 #ifdef KDB
 311                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 312 #else
 313                 dump_regs(frame);
 314                 panic("No debugger in kernel.\n");
 315 #endif
 316                 break;
 317         case SCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 318                 dump_regs(frame);
 319                 panic("Illegal instruction at 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 320                 break;
 321         default:
 322                 dump_regs(frame);
 323                 panic("Unknown kernel exception %lx trap value %lx\n",
 324                     exception, frame->tf_stval);
 325         }
 326 }
 327
 328 void
 329 do_trap_user(struct trapframe *frame)
 330 {
 331         uint64_t exception;
 332         struct thread *td;
 333         struct pcb *pcb;
 334
 335         td = curthread;
 336         pcb = td->td_pcb;
 337
 338         KASSERT(td->td_frame == frame,
 339             ("%s: td_frame %p != frame %p", __func__, td->td_frame, frame));
 340
 341         /* Ensure we came from usermode, interrupts disabled */
 342         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) == 0,
 343             ("Came from U mode with interrupts enabled"));
 344
 345         exception = frame->tf_scause & SCAUSE_CODE;
 346         if ((frame->tf_scause & SCAUSE_INTR) != 0) {
 347                 /* Interrupt */
 348                 riscv_cpu_intr(frame);
 349                 return;
 350         }
 351         intr_enable();
 352
 353         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_user: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 354             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 355
 356         switch (exception) {
 357         case SCAUSE_LOAD_ACCESS_FAULT:
 358         case SCAUSE_STORE_ACCESS_FAULT:
 359         case SCAUSE_INST_ACCESS_FAULT:
 360                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRERR, (void *)frame->tf_sepc,
 361                     exception);
 362                 userret(td, frame);
 363                 break;
 364         case SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT:
 365         case SCAUSE_LOAD_PAGE_FAULT:
 366         case SCAUSE_INST_PAGE_FAULT:
 367                 page_fault_handler(frame, 1);
 368                 break;
 369         case SCAUSE_ECALL_USER:
 370                 frame->tf_sepc += 4;    /* Next instruction */
 371                 ecall_handler();
 372                 break;
 373         case SCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 374 #ifdef FPE
 375                 if ((pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_STARTED) == 0) {
 376                         /*
 377                          * May be a FPE trap. Enable FPE usage
 378                          * for this thread and try again.
 379                          */
 380                         fpe_state_clear();
 381                         frame->tf_sstatus &= ~SSTATUS_FS_MASK;
 382                         frame->tf_sstatus |= SSTATUS_FS_CLEAN;
 383                         pcb->pcb_fpflags |= PCB_FP_STARTED;
 384                         break;
 385                 }
 386 #endif
 387                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)frame->tf_sepc,
 388                     exception);
 389                 userret(td, frame);
 390                 break;
 391         case SCAUSE_BREAKPOINT:
 392                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_sepc,
 393                     exception);
 394                 userret(td, frame);
 395                 break;
 396         default:
 397                 dump_regs(frame);
 398                 panic("Unknown userland exception %lx, trap value %lx\n",
 399                     exception, frame->tf_stval);
 400         }
 401 }