sys/i386/i386/exception.s

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1989, 1990 William F. Jolitz.
   3  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2007 The FreeBSD Foundation
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Portions of this software were developed by A. Joseph Koshy under
   8  * sponsorship from the FreeBSD Foundation and Google, Inc.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS 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 REGENTS 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  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #include "opt_apic.h"
  38 #include "opt_atpic.h"
  39 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  40 #include "opt_kdtrace.h"
  41 #include "opt_npx.h"
  42
  43 #include <machine/asmacros.h>
  44 #include <machine/psl.h>
  45 #include <machine/trap.h>
  46
  47 #include "assym.s"
  48
  49 #define SEL_RPL_MASK    0x0003
  50 #define GSEL_KPL        0x0020  /* GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) */
  51
  52 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  53         .bss
  54         .globl  dtrace_invop_jump_addr
  55         .align  4
  56         .type   dtrace_invop_jump_addr, @object
  57         .size   dtrace_invop_jump_addr, 4
  58 dtrace_invop_jump_addr:
  59         .zero   4
  60         .globl  dtrace_invop_calltrap_addr
  61         .align  4
  62         .type   dtrace_invop_calltrap_addr, @object
  63         .size   dtrace_invop_calltrap_addr, 4
  64 dtrace_invop_calltrap_addr:
  65         .zero   8
  66 #endif
  67         .text
  68 #ifdef HWPMC_HOOKS
  69         ENTRY(start_exceptions)
  70 #endif
  71 /*****************************************************************************/
  72 /* Trap handling                                                             */
  73 /*****************************************************************************/
  74 /*
  75  * Trap and fault vector routines.
  76  *
  77  * Most traps are 'trap gates', SDT_SYS386TGT.  A trap gate pushes state on
  78  * the stack that mostly looks like an interrupt, but does not disable
  79  * interrupts.  A few of the traps we are use are interrupt gates,
  80  * SDT_SYS386IGT, which are nearly the same thing except interrupts are
  81  * disabled on entry.
  82  *
  83  * The cpu will push a certain amount of state onto the kernel stack for
  84  * the current process.  The amount of state depends on the type of trap
  85  * and whether the trap crossed rings or not.  See i386/include/frame.h.
  86  * At the very least the current EFLAGS (status register, which includes
  87  * the interrupt disable state prior to the trap), the code segment register,
  88  * and the return instruction pointer are pushed by the cpu.  The cpu
  89  * will also push an 'error' code for certain traps.  We push a dummy
  90  * error code for those traps where the cpu doesn't in order to maintain
  91  * a consistent frame.  We also push a contrived 'trap number'.
  92  *
  93  * The cpu does not push the general registers, we must do that, and we
  94  * must restore them prior to calling 'iret'.  The cpu adjusts the %cs and
  95  * %ss segment registers, but does not mess with %ds, %es, or %fs.  Thus we
  96  * must load them with appropriate values for supervisor mode operation.
  97  */
  98
  99 MCOUNT_LABEL(user)
 100 MCOUNT_LABEL(btrap)
 101
 102 #define TRAP(a)         pushl $(a) ; jmp alltraps
 103
 104 IDTVEC(div)
 105         pushl $0; TRAP(T_DIVIDE)
 106 IDTVEC(dbg)
 107         pushl $0; TRAP(T_TRCTRAP)
 108 IDTVEC(nmi)
 109         pushl $0; TRAP(T_NMI)
 110 IDTVEC(bpt)
 111         pushl $0; TRAP(T_BPTFLT)
 112 IDTVEC(dtrace_ret)
 113         pushl $0; TRAP(T_DTRACE_RET)
 114 IDTVEC(ofl)
 115         pushl $0; TRAP(T_OFLOW)
 116 IDTVEC(bnd)
 117         pushl $0; TRAP(T_BOUND)
 118 #ifndef KDTRACE_HOOKS
 119 IDTVEC(ill)
 120         pushl $0; TRAP(T_PRIVINFLT)
 121 #endif
 122 IDTVEC(dna)
 123         pushl $0; TRAP(T_DNA)
 124 IDTVEC(fpusegm)
 125         pushl $0; TRAP(T_FPOPFLT)
 126 IDTVEC(tss)
 127         TRAP(T_TSSFLT)
 128 IDTVEC(missing)
 129         TRAP(T_SEGNPFLT)
 130 IDTVEC(stk)
 131         TRAP(T_STKFLT)
 132 IDTVEC(prot)
 133         TRAP(T_PROTFLT)
 134 IDTVEC(page)
 135         TRAP(T_PAGEFLT)
 136 IDTVEC(mchk)
 137         pushl $0; TRAP(T_MCHK)
 138 IDTVEC(rsvd)
 139         pushl $0; TRAP(T_RESERVED)
 140 IDTVEC(fpu)
 141         pushl $0; TRAP(T_ARITHTRAP)
 142 IDTVEC(align)
 143         TRAP(T_ALIGNFLT)
 144 IDTVEC(xmm)
 145         pushl $0; TRAP(T_XMMFLT)
 146
 147         /*
 148          * All traps except ones for syscalls jump to alltraps.  If
 149          * interrupts were enabled when the trap occurred, then interrupts
 150          * are enabled now if the trap was through a trap gate, else
 151          * disabled if the trap was through an interrupt gate.  Note that
 152          * int0x80_syscall is a trap gate.   Interrupt gates are used by
 153          * page faults, non-maskable interrupts, debug and breakpoint
 154          * exceptions.
 155          */
 156         SUPERALIGN_TEXT
 157         .globl  alltraps
 158         .type   alltraps,@function
 159 alltraps:
 160         pushal
 161         pushl   %ds
 162         pushl   %es
 163         pushl   %fs
 164 alltraps_with_regs_pushed:
 165         SET_KERNEL_SREGS
 166         cld
 167         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 168 calltrap:
 169         pushl   %esp
 170         call    trap
 171         add     $4, %esp
 172
 173         /*
 174          * Return via doreti to handle ASTs.
 175          */
 176         MEXITCOUNT
 177         jmp     doreti
 178
 179 /*
 180  * Privileged instruction fault.
 181  */
 182 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 183         SUPERALIGN_TEXT
 184 IDTVEC(ill)
 185         /* Check if there is no DTrace hook registered. */
 186         cmpl    $0,dtrace_invop_jump_addr
 187         je      norm_ill
 188
 189         /* Check if this is a user fault. */
 190         cmpl    $GSEL_KPL, 4(%esp)      /* Check the code segment. */
 191
 192         /* If so, just handle it as a normal trap. */
 193         jne     norm_ill
 194
 195         /*
 196          * This is a kernel instruction fault that might have been caused
 197          * by a DTrace provider.
 198          */
 199         pushal                          /* Push all registers onto the stack. */
 200
 201         /*
 202          * Set our jump address for the jump back in the event that
 203          * the exception wasn't caused by DTrace at all.
 204          */
 205         movl    $norm_ill, dtrace_invop_calltrap_addr
 206
 207         /* Jump to the code hooked in by DTrace. */
 208         jmpl    *dtrace_invop_jump_addr
 209
 210         /*
 211          * Process the instruction fault in the normal way.
 212          */
 213 norm_ill:
 214         pushl $0
 215         TRAP(T_PRIVINFLT)
 216 #endif
 217
 218 /*
 219  * Call gate entry for syscalls (lcall 7,0).
 220  * This is used by FreeBSD 1.x a.out executables and "old" NetBSD executables.
 221  *
 222  * The intersegment call has been set up to specify one dummy parameter.
 223  * This leaves a place to put eflags so that the call frame can be
 224  * converted to a trap frame. Note that the eflags is (semi-)bogusly
 225  * pushed into (what will be) tf_err and then copied later into the
 226  * final spot. It has to be done this way because esp can't be just
 227  * temporarily altered for the pushfl - an interrupt might come in
 228  * and clobber the saved cs/eip.
 229  */
 230         SUPERALIGN_TEXT
 231 IDTVEC(lcall_syscall)
 232         pushfl                          /* save eflags */
 233         popl    8(%esp)                 /* shuffle into tf_eflags */
 234         pushl   $7                      /* sizeof "lcall 7,0" */
 235         subl    $4,%esp                 /* skip over tf_trapno */
 236         pushal
 237         pushl   %ds
 238         pushl   %es
 239         pushl   %fs
 240         SET_KERNEL_SREGS
 241         cld
 242         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 243         pushl   %esp
 244         call    syscall
 245         add     $4, %esp
 246         MEXITCOUNT
 247         jmp     doreti
 248
 249 /*
 250  * Trap gate entry for syscalls (int 0x80).
 251  * This is used by FreeBSD ELF executables, "new" NetBSD executables, and all
 252  * Linux executables.
 253  *
 254  * Even though the name says 'int0x80', this is actually a trap gate, not an
 255  * interrupt gate.  Thus interrupts are enabled on entry just as they are for
 256  * a normal syscall.
 257  */
 258         SUPERALIGN_TEXT
 259 IDTVEC(int0x80_syscall)
 260         pushl   $2                      /* sizeof "int 0x80" */
 261         subl    $4,%esp                 /* skip over tf_trapno */
 262         pushal
 263         pushl   %ds
 264         pushl   %es
 265         pushl   %fs
 266         SET_KERNEL_SREGS
 267         cld
 268         FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
 269         pushl   %esp
 270         call    syscall
 271         add     $4, %esp
 272         MEXITCOUNT
 273         jmp     doreti
 274
 275 ENTRY(fork_trampoline)
 276         pushl   %esp                    /* trapframe pointer */
 277         pushl   %ebx                    /* arg1 */
 278         pushl   %esi                    /* function */
 279         call    fork_exit
 280         addl    $12,%esp
 281         /* cut from syscall */
 282
 283         /*
 284          * Return via doreti to handle ASTs.
 285          */
 286         MEXITCOUNT
 287         jmp     doreti
 288
 289
 290 /*
 291  * To efficiently implement classification of trap and interrupt handlers
 292  * for profiling, there must be only trap handlers between the labels btrap
 293  * and bintr, and only interrupt handlers between the labels bintr and
 294  * eintr.  This is implemented (partly) by including files that contain
 295  * some of the handlers.  Before including the files, set up a normal asm
 296  * environment so that the included files doen't need to know that they are
 297  * included.
 298  */
 299
 300         .data
 301         .p2align 4
 302         .text
 303         SUPERALIGN_TEXT
 304 MCOUNT_LABEL(bintr)
 305
 306 #ifdef DEV_ATPIC
 307 #include <i386/i386/atpic_vector.s>
 308 #endif
 309
 310 #if defined(DEV_APIC) && defined(DEV_ATPIC)
 311         .data
 312         .p2align 4
 313         .text
 314         SUPERALIGN_TEXT
 315 #endif
 316
 317 #ifdef DEV_APIC
 318 #include <i386/i386/apic_vector.s>
 319 #endif
 320
 321         .data
 322         .p2align 4
 323         .text
 324         SUPERALIGN_TEXT
 325 #include <i386/i386/vm86bios.s>
 326
 327         .text
 328 MCOUNT_LABEL(eintr)
 329
 330 /*
 331  * void doreti(struct trapframe)
 332  *
 333  * Handle return from interrupts, traps and syscalls.
 334  */
 335         .text
 336         SUPERALIGN_TEXT
 337         .type   doreti,@function
 338 doreti:
 339         FAKE_MCOUNT($bintr)             /* init "from" bintr -> doreti */
 340 doreti_next:
 341         /*
 342          * Check if ASTs can be handled now.  ASTs cannot be safely
 343          * processed when returning from an NMI.
 344          */
 345         cmpb    $T_NMI,TF_TRAPNO(%esp)
 346 #ifdef HWPMC_HOOKS
 347         je      doreti_nmi
 348 #else
 349         je      doreti_exit
 350 #endif
 351         /*
 352          * PSL_VM must be checked first since segment registers only
 353          * have an RPL in non-VM86 mode.
 354          * ASTs can not be handled now if we are in a vm86 call.
 355          */
 356         testl   $PSL_VM,TF_EFLAGS(%esp)
 357         jz      doreti_notvm86
 358         movl    PCPU(CURPCB),%ecx
 359         testl   $PCB_VM86CALL,PCB_FLAGS(%ecx)
 360         jz      doreti_ast
 361         jmp     doreti_exit
 362
 363 doreti_notvm86:
 364         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%esp) /* are we returning to user mode? */
 365         jz      doreti_exit             /* can't handle ASTs now if not */
 366
 367 doreti_ast:
 368         /*
 369          * Check for ASTs atomically with returning.  Disabling CPU
 370          * interrupts provides sufficient locking even in the SMP case,
 371          * since we will be informed of any new ASTs by an IPI.
 372          */
 373         cli
 374         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax
 375         testl   $TDF_ASTPENDING | TDF_NEEDRESCHED,TD_FLAGS(%eax)
 376         je      doreti_exit
 377         sti
 378         pushl   %esp                    /* pass a pointer to the trapframe */
 379         call    ast
 380         add     $4,%esp
 381         jmp     doreti_ast
 382
 383         /*
 384          * doreti_exit: pop registers, iret.
 385          *
 386          *      The segment register pop is a special case, since it may
 387          *      fault if (for example) a sigreturn specifies bad segment
 388          *      registers.  The fault is handled in trap.c.
 389          */
 390 doreti_exit:
 391         MEXITCOUNT
 392
 393         .globl  doreti_popl_fs
 394 doreti_popl_fs:
 395         popl    %fs
 396         .globl  doreti_popl_es
 397 doreti_popl_es:
 398         popl    %es
 399         .globl  doreti_popl_ds
 400 doreti_popl_ds:
 401         popl    %ds
 402         popal
 403         addl    $8,%esp
 404         .globl  doreti_iret
 405 doreti_iret:
 406         iret
 407
 408         /*
 409          * doreti_iret_fault and friends.  Alternative return code for
 410          * the case where we get a fault in the doreti_exit code
 411          * above.  trap() (i386/i386/trap.c) catches this specific
 412          * case, sends the process a signal and continues in the
 413          * corresponding place in the code below.
 414          */
 415         ALIGN_TEXT
 416         .globl  doreti_iret_fault
 417 doreti_iret_fault:
 418         subl    $8,%esp
 419         pushal
 420         pushl   %ds
 421         .globl  doreti_popl_ds_fault
 422 doreti_popl_ds_fault:
 423         pushl   %es
 424         .globl  doreti_popl_es_fault
 425 doreti_popl_es_fault:
 426         pushl   %fs
 427         .globl  doreti_popl_fs_fault
 428 doreti_popl_fs_fault:
 429         sti
 430         movl    $0,TF_ERR(%esp) /* XXX should be the error code */
 431         movl    $T_PROTFLT,TF_TRAPNO(%esp)
 432         jmp     alltraps_with_regs_pushed
 433 #ifdef HWPMC_HOOKS
 434 doreti_nmi:
 435         /*
 436          * Since we are returning from an NMI, check if the current trap
 437          * was from user mode and if so whether the current thread
 438          * needs a user call chain capture.
 439          */
 440         testb   $SEL_RPL_MASK,TF_CS(%esp)
 441         jz      doreti_exit
 442         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax    /* curthread present? */
 443         orl     %eax,%eax
 444         jz      doreti_exit
 445         testl   $TDP_CALLCHAIN,TD_PFLAGS(%eax) /* flagged for capture? */
 446         jz      doreti_exit
 447         /*
 448          * Take the processor out of NMI mode by executing a fake "iret".
 449          */
 450         pushfl
 451         pushl   %cs
 452         pushl   $outofnmi
 453         iret
 454 outofnmi:
 455         /*
 456          * Call the callchain capture hook after turning interrupts back on.
 457          */
 458         movl    pmc_hook,%ecx
 459         orl     %ecx,%ecx
 460         jz      doreti_exit
 461         pushl   %esp                    /* frame pointer */
 462         pushl   $PMC_FN_USER_CALLCHAIN  /* command */
 463         movl    PCPU(CURTHREAD),%eax
 464         pushl   %eax                    /* curthread */
 465         sti
 466         call    *%ecx
 467         addl    $12,%esp
 468         jmp     doreti_ast
 469         ENTRY(end_exceptions)
 470 #endif