sys/powerpc/powerpc/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_ktrace.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/kdb.h>
  41 #include <sys/proc.h>
  42 #include <sys/ktr.h>
  43 #include <sys/lock.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/pioctl.h>
  46 #include <sys/ptrace.h>
  47 #include <sys/reboot.h>
  48 #include <sys/syscall.h>
  49 #include <sys/sysent.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/uio.h>
  52 #include <sys/signalvar.h>
  53 #ifdef KTRACE
  54 #include <sys/ktrace.h>
  55 #endif
  56 #include <sys/vmmeter.h>
  57
  58 #include <security/audit/audit.h>
  59
  60 #include <vm/vm.h>
  61 #include <vm/pmap.h>
  62 #include <vm/vm_extern.h>
  63 #include <vm/vm_param.h>
  64 #include <vm/vm_kern.h>
  65 #include <vm/vm_map.h>
  66 #include <vm/vm_page.h>
  67
  68 #include <machine/altivec.h>
  69 #include <machine/cpu.h>
  70 #include <machine/db_machdep.h>
  71 #include <machine/fpu.h>
  72 #include <machine/frame.h>
  73 #include <machine/pcb.h>
  74 #include <machine/pmap.h>
  75 #include <machine/psl.h>
  76 #include <machine/trap.h>
  77 #include <machine/spr.h>
  78 #include <machine/sr.h>
  79
  80 static void     trap_fatal(struct trapframe *frame);
  81 static void     printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal,
  82                     int user);
  83 static int      trap_pfault(struct trapframe *frame, int user);
  84 static int      fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame);
  85 static int      handle_onfault(struct trapframe *frame);
  86 static void     syscall(struct trapframe *frame);
  87
  88 static __inline void    setusr(u_int);
  89
  90 int     setfault(faultbuf);             /* defined in locore.S */
  91
  92 /* Why are these not defined in a header? */
  93 int     badaddr(void *, size_t);
  94 int     badaddr_read(void *, size_t, int *);
  95
  96 extern char     *syscallnames[];
  97
  98 struct powerpc_exception {
  99         u_int   vector;
 100         char    *name;
 101 };
 102
 103 static struct powerpc_exception powerpc_exceptions[] = {
 104         { 0x0100, "system reset" },
 105         { 0x0200, "machine check" },
 106         { 0x0300, "data storage interrupt" },
 107         { 0x0400, "instruction storage interrupt" },
 108         { 0x0500, "external interrupt" },
 109         { 0x0600, "alignment" },
 110         { 0x0700, "program" },
 111         { 0x0800, "floating-point unavailable" },
 112         { 0x0900, "decrementer" },
 113         { 0x0c00, "system call" },
 114         { 0x0d00, "trace" },
 115         { 0x0e00, "floating-point assist" },
 116         { 0x0f00, "performance monitoring" },
 117         { 0x0f20, "altivec unavailable" },
 118         { 0x1000, "instruction tlb miss" },
 119         { 0x1100, "data load tlb miss" },
 120         { 0x1200, "data store tlb miss" },
 121         { 0x1300, "instruction breakpoint" },
 122         { 0x1400, "system management" },
 123         { 0x1600, "altivec assist" },
 124         { 0x1700, "thermal management" },
 125         { 0x2000, "run mode/trace" },
 126         { 0x3000, NULL }
 127 };
 128
 129 static const char *
 130 trapname(u_int vector)
 131 {
 132         struct  powerpc_exception *pe;
 133
 134         for (pe = powerpc_exceptions; pe->vector != 0x3000; pe++) {
 135                 if (pe->vector == vector)
 136                         return (pe->name);
 137         }
 138
 139         return ("unknown");
 140 }
 141
 142 void
 143 trap(struct trapframe *frame)
 144 {
 145         struct thread   *td;
 146         struct proc     *p;
 147         int             sig, type, user;
 148         u_int           ucode;
 149         ksiginfo_t      ksi;
 150
 151         PCPU_INC(cnt.v_trap);
 152
 153         td = PCPU_GET(curthread);
 154         p = td->td_proc;
 155
 156         type = ucode = frame->exc;
 157         sig = 0;
 158         user = frame->srr1 & PSL_PR;
 159
 160         CTR3(KTR_TRAP, "trap: %s type=%s (%s)", p->p_comm,
 161             trapname(type), user ? "user" : "kernel");
 162
 163         if (user) {
 164                 td->td_pticks = 0;
 165                 td->td_frame = frame;
 166                 if (td->td_ucred != p->p_ucred)
 167                         cred_update_thread(td);
 168
 169                 /* User Mode Traps */
 170                 switch (type) {
 171                 case EXC_RUNMODETRC:
 172                 case EXC_TRC:
 173                         frame->srr1 &= ~PSL_SE;
 174                         sig = SIGTRAP;
 175                         break;
 176
 177                 case EXC_DSI:
 178                 case EXC_ISI:
 179                         sig = trap_pfault(frame, 1);
 180                         break;
 181
 182                 case EXC_SC:
 183                         syscall(frame);
 184                         break;
 185
 186                 case EXC_FPU:
 187                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_FPU) != PCB_FPU,
 188                             ("FPU already enabled for thread"));
 189                         enable_fpu(td);
 190                         break;
 191
 192                 case EXC_VEC:
 193                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_VEC) != PCB_VEC,
 194                             ("Altivec already enabled for thread"));
 195                         enable_vec(td);
 196                         break;
 197
 198                 case EXC_VECAST:
 199                         printf("Vector assist exception!\n");
 200                         sig = SIGILL;
 201                         break;
 202
 203                 case EXC_ALI:
 204                         if (fix_unaligned(td, frame) != 0)
 205                                 sig = SIGBUS;
 206                         else
 207                                 frame->srr0 += 4;
 208                         break;
 209
 210                 case EXC_PGM:
 211                         /* XXX temporarily */
 212                         /* XXX: Magic Number? */
 213                         if (frame->srr1 & 0x0002000)
 214                                 sig = SIGTRAP;
 215                         else
 216                                 sig = SIGILL;
 217                         break;
 218
 219                 default:
 220                         trap_fatal(frame);
 221                 }
 222         } else {
 223                 /* Kernel Mode Traps */
 224
 225                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 226                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 227                 switch (type) {
 228                 case EXC_DSI:
 229                         if (trap_pfault(frame, 0) == 0)
 230                                 return;
 231                         break;
 232                 case EXC_MCHK:
 233                         if (handle_onfault(frame))
 234                                 return;
 235                         break;
 236                 default:
 237                         break;
 238                 }
 239                 trap_fatal(frame);
 240         }
 241
 242 #ifdef  ALTIVEC
 243         if (td != PCPU_GET(vecthread) ||
 244             td->td_pcb->pcb_veccpu != PCPU_GET(cpuid))
 245                 frame->srr1 &= ~PSL_VEC;
 246 #endif /* ALTIVEC */
 247
 248         if (sig != 0) {
 249                 if (p->p_sysent->sv_transtrap != NULL)
 250                         sig = (p->p_sysent->sv_transtrap)(sig, type);
 251                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 252                 ksi.ksi_signo = sig;
 253                 ksi.ksi_code = (int) ucode; /* XXX, not POSIX */
 254                 /* ksi.ksi_addr = ? */
 255                 ksi.ksi_trapno = type;
 256                 trapsignal(td, &ksi);
 257         }
 258
 259         userret(td, frame);
 260         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 261 }
 262
 263 static void
 264 trap_fatal(struct trapframe *frame)
 265 {
 266
 267         printtrap(frame->exc, frame, 1, (frame->srr1 & PSL_PR));
 268 #ifdef KDB
 269         if ((debugger_on_panic || kdb_active) &&
 270             kdb_trap(frame->exc, 0, frame))
 271                 return;
 272 #endif
 273         panic("%s trap", trapname(frame->exc));
 274 }
 275
 276 static void
 277 printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal, int user)
 278 {
 279
 280         printf("\n");
 281         printf("%s %s trap:\n", isfatal ? "fatal" : "handled",
 282             user ? "user" : "kernel");
 283         printf("\n");
 284         printf("   exception       = 0x%x (%s)\n", vector >> 8,
 285             trapname(vector));
 286         switch (vector) {
 287         case EXC_DSI:
 288                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->dar);
 289                 break;
 290         case EXC_ISI:
 291                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->srr0);
 292                 break;
 293         }
 294         printf("   srr0            = 0x%x\n", frame->srr0);
 295         printf("   srr1            = 0x%x\n", frame->srr1);
 296         printf("   curthread       = %p\n", curthread);
 297         if (curthread != NULL)
 298                 printf("          pid = %d, comm = %s\n",
 299                     curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_proc->p_comm);
 300         printf("\n");
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Handles a fatal fault when we have onfault state to recover.  Returns
 305  * non-zero if there was onfault recovery state available.
 306  */
 307 static int
 308 handle_onfault(struct trapframe *frame)
 309 {
 310         struct          thread *td;
 311         faultbuf        *fb;
 312
 313         td = curthread;
 314         fb = td->td_pcb->pcb_onfault;
 315         if (fb != NULL) {
 316                 frame->srr0 = (*fb)[0];
 317                 frame->fixreg[1] = (*fb)[1];
 318                 frame->fixreg[2] = (*fb)[2];
 319                 frame->fixreg[3] = 1;
 320                 frame->cr = (*fb)[3];
 321                 bcopy(&(*fb)[4], &frame->fixreg[13],
 322                     19 * sizeof(register_t));
 323                 return (1);
 324         }
 325         return (0);
 326 }
 327
 328 void
 329 syscall(struct trapframe *frame)
 330 {
 331         caddr_t         params;
 332         struct          sysent *callp;
 333         struct          thread *td;
 334         struct          proc *p;
 335         int             error, n;
 336         size_t          narg;
 337         register_t      args[10];
 338         u_int           code;
 339
 340         td = PCPU_GET(curthread);
 341         p = td->td_proc;
 342
 343         PCPU_INC(cnt.v_syscall);
 344
 345 #ifdef KSE
 346         if (p->p_flag & P_SA)
 347                 thread_user_enter(td);
 348 #endif
 349
 350         code = frame->fixreg[0];
 351         params = (caddr_t)(frame->fixreg + FIRSTARG);
 352         n = NARGREG;
 353
 354         if (p->p_sysent->sv_prepsyscall) {
 355                 /*
 356                  * The prep code is MP aware.
 357                  */
 358                 (*p->p_sysent->sv_prepsyscall)(frame, args, &code, &params);
 359         } else if (code == SYS_syscall) {
 360                 /*
 361                  * code is first argument,
 362                  * followed by actual args.
 363                  */
 364                 code = *(u_int *) params;
 365                 params += sizeof(register_t);
 366                 n -= 1;
 367         } else if (code == SYS___syscall) {
 368                 /*
 369                  * Like syscall, but code is a quad,
 370                  * so as to maintain quad alignment
 371                  * for the rest of the args.
 372                  */
 373                 params += sizeof(register_t);
 374                 code = *(u_int *) params;
 375                 params += sizeof(register_t);
 376                 n -= 2;
 377         }
 378
 379         if (p->p_sysent->sv_mask)
 380                 code &= p->p_sysent->sv_mask;
 381
 382         if (code >= p->p_sysent->sv_size)
 383                 callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 384         else
 385                 callp = &p->p_sysent->sv_table[code];
 386
 387         narg = callp->sy_narg;
 388
 389         if (narg > n) {
 390                 bcopy(params, args, n * sizeof(register_t));
 391                 error = copyin(MOREARGS(frame->fixreg[1]), args + n,
 392                                (narg - n) * sizeof(register_t));
 393                 params = (caddr_t)args;
 394         } else
 395                 error = 0;
 396
 397         CTR5(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s(%x %x %x)", p->p_comm,
 398              syscallnames[code],
 399              frame->fixreg[FIRSTARG],
 400              frame->fixreg[FIRSTARG+1],
 401              frame->fixreg[FIRSTARG+2]);
 402
 403 #ifdef  KTRACE
 404         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
 405                 ktrsyscall(code, narg, (register_t *)params);
 406 #endif
 407
 408         td->td_syscalls++;
 409
 410         if (error == 0) {
 411                 td->td_retval[0] = 0;
 412                 td->td_retval[1] = frame->fixreg[FIRSTARG + 1];
 413
 414                 STOPEVENT(p, S_SCE, narg);
 415
 416                 PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCE);
 417
 418                 AUDIT_SYSCALL_ENTER(code, td);
 419                 error = (*callp->sy_call)(td, params);
 420                 AUDIT_SYSCALL_EXIT(error, td);
 421
 422                 CTR3(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s ret=%x", p->p_comm,
 423                      syscallnames[code], td->td_retval[0]);
 424         }
 425         switch (error) {
 426         case 0:
 427                 if (frame->fixreg[0] == SYS___syscall &&
 428                     code != SYS_freebsd6_lseek && code != SYS_lseek) {
 429                         /*
 430                          * 64-bit return, 32-bit syscall. Fixup byte order
 431                          */
 432                         frame->fixreg[FIRSTARG] = 0;
 433                         frame->fixreg[FIRSTARG + 1] = td->td_retval[0];
 434                 } else {
 435                         frame->fixreg[FIRSTARG] = td->td_retval[0];
 436                         frame->fixreg[FIRSTARG + 1] = td->td_retval[1];
 437                 }
 438                 /* XXX: Magic number */
 439                 frame->cr &= ~0x10000000;
 440                 break;
 441         case ERESTART:
 442                 /*
 443                  * Set user's pc back to redo the system call.
 444                  */
 445                 frame->srr0 -= 4;
 446                 break;
 447         case EJUSTRETURN:
 448                 /* nothing to do */
 449                 break;
 450         default:
 451                 if (p->p_sysent->sv_errsize) {
 452                         if (error >= p->p_sysent->sv_errsize)
 453                                 error = -1;     /* XXX */
 454                         else
 455                                 error = p->p_sysent->sv_errtbl[error];
 456                 }
 457                 frame->fixreg[FIRSTARG] = error;
 458                 /* XXX: Magic number: Carry Flag Equivalent? */
 459                 frame->cr |= 0x10000000;
 460                 break;
 461         }
 462
 463         /*
 464          * Check for misbehavior.
 465          */
 466         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "System call %s returning",
 467             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???");
 468         KASSERT(td->td_critnest == 0,
 469             ("System call %s returning in a critical section",
 470             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???"));
 471         KASSERT(td->td_locks == 0,
 472             ("System call %s returning with %d locks held",
 473             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???",
 474             td->td_locks));
 475
 476 #ifdef  KTRACE
 477         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
 478                 ktrsysret(code, error, td->td_retval[0]);
 479 #endif
 480
 481         /*
 482          * Does the comment in the i386 code about errno apply here?
 483          */
 484         STOPEVENT(p, S_SCX, code);
 485
 486         PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCX);
 487 }
 488
 489 static int
 490 trap_pfault(struct trapframe *frame, int user)
 491 {
 492         vm_offset_t     eva, va;
 493         struct          thread *td;
 494         struct          proc *p;
 495         vm_map_t        map;
 496         vm_prot_t       ftype;
 497         int             rv;
 498         u_int           user_sr;
 499
 500         td = curthread;
 501         p = td->td_proc;
 502         if (frame->exc == EXC_ISI) {
 503                 eva = frame->srr0;
 504                 ftype = VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE;
 505         } else {
 506                 eva = frame->dar;
 507                 if (frame->dsisr & DSISR_STORE)
 508                         ftype = VM_PROT_WRITE;
 509                 else
 510                         ftype = VM_PROT_READ;
 511         }
 512
 513         if (user) {
 514                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 515         } else {
 516                 if ((eva >> ADDR_SR_SHFT) == USER_SR) {
 517                         if (p->p_vmspace == NULL)
 518                                 return (SIGSEGV);
 519
 520                         __asm ("mfsr %0, %1"
 521                             : "=r"(user_sr)
 522                             : "K"(USER_SR));
 523                         eva &= ADDR_PIDX | ADDR_POFF;
 524                         eva |= user_sr << ADDR_SR_SHFT;
 525                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 526                 } else {
 527                         map = kernel_map;
 528                 }
 529         }
 530         va = trunc_page(eva);
 531
 532         if (map != kernel_map) {
 533                 /*
 534                  * Keep swapout from messing with us during this
 535                  *      critical time.
 536                  */
 537                 PROC_LOCK(p);
 538                 ++p->p_lock;
 539                 PROC_UNLOCK(p);
 540
 541                 /* Fault in the user page: */
 542                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
 543                       (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY
 544                                               : VM_FAULT_NORMAL);
 545
 546                 PROC_LOCK(p);
 547                 --p->p_lock;
 548                 PROC_UNLOCK(p);
 549         } else {
 550                 /*
 551                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 552                  * kernel.
 553                  */
 554                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 555         }
 556
 557         if (rv == KERN_SUCCESS)
 558                 return (0);
 559
 560         if (!user && handle_onfault(frame))
 561                 return (0);
 562
 563         return (SIGSEGV);
 564 }
 565
 566 static __inline void
 567 setusr(u_int content)
 568 {
 569         __asm __volatile ("isync; mtsr %0,%1; isync"
 570                       :: "n"(USER_SR), "r"(content));
 571 }
 572
 573 int
 574 badaddr(void *addr, size_t size)
 575 {
 576         return (badaddr_read(addr, size, NULL));
 577 }
 578
 579 int
 580 badaddr_read(void *addr, size_t size, int *rptr)
 581 {
 582         struct thread   *td;
 583         faultbuf        env;
 584         int             x;
 585
 586         /* Get rid of any stale machine checks that have been waiting.  */
 587         __asm __volatile ("sync; isync");
 588
 589         td = PCPU_GET(curthread);
 590
 591         if (setfault(env)) {
 592                 td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 593                 __asm __volatile ("sync");
 594                 return 1;
 595         }
 596
 597         __asm __volatile ("sync");
 598
 599         switch (size) {
 600         case 1:
 601                 x = *(volatile int8_t *)addr;
 602                 break;
 603         case 2:
 604                 x = *(volatile int16_t *)addr;
 605                 break;
 606         case 4:
 607                 x = *(volatile int32_t *)addr;
 608                 break;
 609         default:
 610                 panic("badaddr: invalid size (%d)", size);
 611         }
 612
 613         /* Make sure we took the machine check, if we caused one. */
 614         __asm __volatile ("sync; isync");
 615
 616         td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 617         __asm __volatile ("sync");      /* To be sure. */
 618
 619         /* Use the value to avoid reorder. */
 620         if (rptr)
 621                 *rptr = x;
 622
 623         return (0);
 624 }
 625
 626 /*
 627  * For now, this only deals with the particular unaligned access case
 628  * that gcc tends to generate.  Eventually it should handle all of the
 629  * possibilities that can happen on a 32-bit PowerPC in big-endian mode.
 630  */
 631
 632 static int
 633 fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 634 {
 635         struct thread   *fputhread;
 636         int             indicator, reg;
 637         double          *fpr;
 638
 639         indicator = EXC_ALI_OPCODE_INDICATOR(frame->dsisr);
 640
 641         switch (indicator) {
 642         case EXC_ALI_LFD:
 643         case EXC_ALI_STFD:
 644                 reg = EXC_ALI_RST(frame->dsisr);
 645                 fpr = &td->td_pcb->pcb_fpu.fpr[reg];
 646                 fputhread = PCPU_GET(fputhread);
 647
 648                 /* Juggle the FPU to ensure that we've initialized
 649                  * the FPRs, and that their current state is in
 650                  * the PCB.
 651                  */
 652                 if (fputhread != td) {
 653                         if (fputhread)
 654                                 save_fpu(fputhread);
 655                         enable_fpu(td);
 656                 }
 657                 save_fpu(td);
 658
 659                 if (indicator == EXC_ALI_LFD) {
 660                         if (copyin((void *)frame->dar, fpr,
 661                             sizeof(double)) != 0)
 662                                 return -1;
 663                         enable_fpu(td);
 664                 } else {
 665                         if (copyout(fpr, (void *)frame->dar,
 666                             sizeof(double)) != 0)
 667                                 return -1;
 668                 }
 669                 return 0;
 670                 break;
 671         }
 672
 673         return -1;
 674 }