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 /* Called from exception.S */
  77 void do_trap_supervisor(struct trapframe *);
  78 void do_trap_user(struct trapframe *);
  79
  80 static __inline void
  81 call_trapsignal(struct thread *td, int sig, int code, void *addr, int trapno)
  82 {
  83         ksiginfo_t ksi;
  84
  85         ksiginfo_init_trap(&ksi);
  86         ksi.ksi_signo = sig;
  87         ksi.ksi_code = code;
  88         ksi.ksi_addr = addr;
  89         ksi.ksi_trapno = trapno;
  90         trapsignal(td, &ksi);
  91 }
  92
  93 int
  94 cpu_fetch_syscall_args(struct thread *td)
  95 {
  96         struct proc *p;
  97         register_t *ap, *dst_ap;
  98         struct syscall_args *sa;
  99
 100         p = td->td_proc;
 101         sa = &td->td_sa;
 102         ap = &td->td_frame->tf_a[0];
 103         dst_ap = &sa->args[0];
 104
 105         sa->code = td->td_frame->tf_t[0];
 106
 107         if (__predict_false(sa->code == SYS_syscall || sa->code == SYS___syscall)) {
 108                 sa->code = *ap++;
 109         } else {
 110                 *dst_ap++ = *ap++;
 111         }
 112
 113         if (__predict_false(sa->code >= p->p_sysent->sv_size))
 114                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 115         else
 116                 sa->callp = &p->p_sysent->sv_table[sa->code];
 117
 118         KASSERT(sa->callp->sy_narg <= nitems(sa->args),
 119             ("Syscall %d takes too many arguments", sa->code));
 120
 121         memcpy(dst_ap, ap, (NARGREG - 1) * sizeof(register_t));
 122
 123         td->td_retval[0] = 0;
 124         td->td_retval[1] = 0;
 125
 126         return (0);
 127 }
 128
 129 #include "../../kern/subr_syscall.c"
 130
 131 static void
 132 dump_regs(struct trapframe *frame)
 133 {
 134         int n;
 135         int i;
 136
 137         n = nitems(frame->tf_t);
 138         for (i = 0; i < n; i++)
 139                 printf("t[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_t[i]);
 140
 141         n = nitems(frame->tf_s);
 142         for (i = 0; i < n; i++)
 143                 printf("s[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_s[i]);
 144
 145         n = nitems(frame->tf_a);
 146         for (i = 0; i < n; i++)
 147                 printf("a[%d] == 0x%016lx\n", i, frame->tf_a[i]);
 148
 149         printf("ra == 0x%016lx\n", frame->tf_ra);
 150         printf("sp == 0x%016lx\n", frame->tf_sp);
 151         printf("gp == 0x%016lx\n", frame->tf_gp);
 152         printf("tp == 0x%016lx\n", frame->tf_tp);
 153
 154         printf("sepc == 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 155         printf("sstatus == 0x%016lx\n", frame->tf_sstatus);
 156 }
 157
 158 static void
 159 ecall_handler(void)
 160 {
 161         struct thread *td;
 162
 163         td = curthread;
 164
 165         syscallenter(td);
 166         syscallret(td);
 167 }
 168
 169 static void
 170 page_fault_handler(struct trapframe *frame, int usermode)
 171 {
 172         struct vm_map *map;
 173         uint64_t stval;
 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 #ifdef KDB
 181         bool handled;
 182 #endif
 183
 184 #ifdef KDB
 185         if (kdb_active) {
 186                 kdb_reenter();
 187                 return;
 188         }
 189 #endif
 190
 191         td = curthread;
 192         p = td->td_proc;
 193         pcb = td->td_pcb;
 194         stval = frame->tf_stval;
 195
 196         if (td->td_critnest != 0 || td->td_intr_nesting_level != 0 ||
 197             WITNESS_CHECK(WARN_SLEEPOK | WARN_GIANTOK, NULL,
 198             "Kernel page fault") != 0)
 199                 goto fatal;
 200
 201         if (usermode) {
 202                 if (!VIRT_IS_VALID(stval)) {
 203                         call_trapsignal(td, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, (void *)stval,
 204                             frame->tf_scause & SCAUSE_CODE);
 205                         goto done;
 206                 }
 207                 map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 208         } else {
 209                 /*
 210                  * Enable interrupts for the duration of the page fault. For
 211                  * user faults this was done already in do_trap_user().
 212                  */
 213                 intr_enable();
 214
 215                 if (!VIRT_IS_VALID(stval))
 216                         goto fatal;
 217
 218                 if (stval >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
 219                         map = kernel_map;
 220                 } else {
 221                         if (pcb->pcb_onfault == 0)
 222                                 goto fatal;
 223                         map = &td->td_proc->p_vmspace->vm_map;
 224                 }
 225         }
 226
 227         va = trunc_page(stval);
 228
 229         if (frame->tf_scause == SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT) {
 230                 ftype = VM_PROT_WRITE;
 231         } else if (frame->tf_scause == SCAUSE_INST_PAGE_FAULT) {
 232                 ftype = VM_PROT_EXECUTE;
 233         } else {
 234                 ftype = VM_PROT_READ;
 235         }
 236
 237         if (pmap_fault(map->pmap, va, ftype))
 238                 goto done;
 239
 240         error = vm_fault_trap(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL, &sig, &ucode);
 241         if (error != KERN_SUCCESS) {
 242                 if (usermode) {
 243                         call_trapsignal(td, sig, ucode, (void *)stval,
 244                             frame->tf_scause & SCAUSE_CODE);
 245                 } else {
 246                         if (pcb->pcb_onfault != 0) {
 247                                 frame->tf_a[0] = error;
 248                                 frame->tf_sepc = pcb->pcb_onfault;
 249                                 return;
 250                         }
 251                         goto fatal;
 252                 }
 253         }
 254
 255 done:
 256         if (usermode)
 257                 userret(td, frame);
 258         return;
 259
 260 fatal:
 261         dump_regs(frame);
 262 #ifdef KDB
 263         if (debugger_on_trap) {
 264                 kdb_why = KDB_WHY_TRAP;
 265                 handled = kdb_trap(frame->tf_scause & SCAUSE_CODE, 0, frame);
 266                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 267                 if (handled)
 268                         return;
 269         }
 270 #endif
 271         panic("Fatal page fault at %#lx: %#016lx", frame->tf_sepc, stval);
 272 }
 273
 274 void
 275 do_trap_supervisor(struct trapframe *frame)
 276 {
 277         uint64_t exception;
 278
 279         /* Ensure we came from supervisor mode, interrupts disabled */
 280         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) ==
 281             SSTATUS_SPP, ("Came from S mode with interrupts enabled"));
 282
 283         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SUM)) == 0,
 284             ("Came from S mode with SUM enabled"));
 285
 286         exception = frame->tf_scause & SCAUSE_CODE;
 287         if ((frame->tf_scause & SCAUSE_INTR) != 0) {
 288                 /* Interrupt */
 289                 riscv_cpu_intr(frame);
 290                 return;
 291         }
 292
 293 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 294         if (dtrace_trap_func != NULL && (*dtrace_trap_func)(frame, exception))
 295                 return;
 296 #endif
 297
 298         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_supervisor: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 299             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 300
 301         switch (exception) {
 302         case SCAUSE_LOAD_ACCESS_FAULT:
 303         case SCAUSE_STORE_ACCESS_FAULT:
 304         case SCAUSE_INST_ACCESS_FAULT:
 305                 dump_regs(frame);
 306                 panic("Memory access exception at 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 307                 break;
 308         case SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT:
 309         case SCAUSE_LOAD_PAGE_FAULT:
 310         case SCAUSE_INST_PAGE_FAULT:
 311                 page_fault_handler(frame, 0);
 312                 break;
 313         case SCAUSE_BREAKPOINT:
 314 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 315                 if (dtrace_invop_jump_addr != NULL &&
 316                     dtrace_invop_jump_addr(frame) == 0)
 317                                 break;
 318 #endif
 319 #ifdef KDB
 320                 kdb_trap(exception, 0, frame);
 321 #else
 322                 dump_regs(frame);
 323                 panic("No debugger in kernel.\n");
 324 #endif
 325                 break;
 326         case SCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 327                 dump_regs(frame);
 328                 panic("Illegal instruction at 0x%016lx\n", frame->tf_sepc);
 329                 break;
 330         default:
 331                 dump_regs(frame);
 332                 panic("Unknown kernel exception %lx trap value %lx\n",
 333                     exception, frame->tf_stval);
 334         }
 335 }
 336
 337 void
 338 do_trap_user(struct trapframe *frame)
 339 {
 340         uint64_t exception;
 341         struct thread *td;
 342         struct pcb *pcb;
 343
 344         td = curthread;
 345         pcb = td->td_pcb;
 346
 347         KASSERT(td->td_frame == frame,
 348             ("%s: td_frame %p != frame %p", __func__, td->td_frame, frame));
 349
 350         /* Ensure we came from usermode, interrupts disabled */
 351         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SPP | SSTATUS_SIE)) == 0,
 352             ("Came from U mode with interrupts enabled"));
 353
 354         KASSERT((csr_read(sstatus) & (SSTATUS_SUM)) == 0,
 355             ("Came from U mode with SUM enabled"));
 356
 357         exception = frame->tf_scause & SCAUSE_CODE;
 358         if ((frame->tf_scause & SCAUSE_INTR) != 0) {
 359                 /* Interrupt */
 360                 riscv_cpu_intr(frame);
 361                 return;
 362         }
 363         intr_enable();
 364
 365         CTR3(KTR_TRAP, "do_trap_user: curthread: %p, sepc: %lx, frame: %p",
 366             curthread, frame->tf_sepc, frame);
 367
 368         switch (exception) {
 369         case SCAUSE_LOAD_ACCESS_FAULT:
 370         case SCAUSE_STORE_ACCESS_FAULT:
 371         case SCAUSE_INST_ACCESS_FAULT:
 372                 call_trapsignal(td, SIGBUS, BUS_ADRERR, (void *)frame->tf_sepc,
 373                     exception);
 374                 userret(td, frame);
 375                 break;
 376         case SCAUSE_STORE_PAGE_FAULT:
 377         case SCAUSE_LOAD_PAGE_FAULT:
 378         case SCAUSE_INST_PAGE_FAULT:
 379                 page_fault_handler(frame, 1);
 380                 break;
 381         case SCAUSE_ECALL_USER:
 382                 frame->tf_sepc += 4;    /* Next instruction */
 383                 ecall_handler();
 384                 break;
 385         case SCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION:
 386 #ifdef FPE
 387                 if ((pcb->pcb_fpflags & PCB_FP_STARTED) == 0) {
 388                         /*
 389                          * May be a FPE trap. Enable FPE usage
 390                          * for this thread and try again.
 391                          */
 392                         fpe_state_clear();
 393                         frame->tf_sstatus &= ~SSTATUS_FS_MASK;
 394                         frame->tf_sstatus |= SSTATUS_FS_CLEAN;
 395                         pcb->pcb_fpflags |= PCB_FP_STARTED;
 396                         break;
 397                 }
 398 #endif
 399                 call_trapsignal(td, SIGILL, ILL_ILLTRP, (void *)frame->tf_sepc,
 400                     exception);
 401                 userret(td, frame);
 402                 break;
 403         case SCAUSE_BREAKPOINT:
 404                 call_trapsignal(td, SIGTRAP, TRAP_BRKPT, (void *)frame->tf_sepc,
 405                     exception);
 406                 userret(td, frame);
 407                 break;
 408         default:
 409                 dump_regs(frame);
 410                 panic("Unknown userland exception %lx, trap value %lx\n",
 411                     exception, frame->tf_stval);
 412         }
 413 }