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