sys/powerpc/aim/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      ppc_instr_emulate(struct trapframe *frame);
  86 static int      handle_onfault(struct trapframe *frame);
  87 static void     syscall(struct trapframe *frame);
  88
  89 static __inline void    setusr(u_int);
  90
  91 int     setfault(faultbuf);             /* defined in locore.S */
  92
  93 /* Why are these not defined in a header? */
  94 int     badaddr(void *, size_t);
  95 int     badaddr_read(void *, size_t, int *);
  96
  97 extern char     *syscallnames[];
  98
  99 struct powerpc_exception {
 100         u_int   vector;
 101         char    *name;
 102 };
 103
 104 static struct powerpc_exception powerpc_exceptions[] = {
 105         { 0x0100, "system reset" },
 106         { 0x0200, "machine check" },
 107         { 0x0300, "data storage interrupt" },
 108         { 0x0400, "instruction storage interrupt" },
 109         { 0x0500, "external interrupt" },
 110         { 0x0600, "alignment" },
 111         { 0x0700, "program" },
 112         { 0x0800, "floating-point unavailable" },
 113         { 0x0900, "decrementer" },
 114         { 0x0c00, "system call" },
 115         { 0x0d00, "trace" },
 116         { 0x0e00, "floating-point assist" },
 117         { 0x0f00, "performance monitoring" },
 118         { 0x0f20, "altivec unavailable" },
 119         { 0x1000, "instruction tlb miss" },
 120         { 0x1100, "data load tlb miss" },
 121         { 0x1200, "data store tlb miss" },
 122         { 0x1300, "instruction breakpoint" },
 123         { 0x1400, "system management" },
 124         { 0x1600, "altivec assist" },
 125         { 0x1700, "thermal management" },
 126         { 0x2000, "run mode/trace" },
 127         { 0x3000, NULL }
 128 };
 129
 130 static const char *
 131 trapname(u_int vector)
 132 {
 133         struct  powerpc_exception *pe;
 134
 135         for (pe = powerpc_exceptions; pe->vector != 0x3000; pe++) {
 136                 if (pe->vector == vector)
 137                         return (pe->name);
 138         }
 139
 140         return ("unknown");
 141 }
 142
 143 void
 144 trap(struct trapframe *frame)
 145 {
 146         struct thread   *td;
 147         struct proc     *p;
 148         int             sig, type, user;
 149         u_int           ucode;
 150         ksiginfo_t      ksi;
 151
 152         PCPU_INC(cnt.v_trap);
 153
 154         td = PCPU_GET(curthread);
 155         p = td->td_proc;
 156
 157         type = ucode = frame->exc;
 158         sig = 0;
 159         user = frame->srr1 & PSL_PR;
 160
 161         CTR3(KTR_TRAP, "trap: %s type=%s (%s)", td->td_name,
 162             trapname(type), user ? "user" : "kernel");
 163
 164         if (user) {
 165                 td->td_pticks = 0;
 166                 td->td_frame = frame;
 167                 if (td->td_ucred != p->p_ucred)
 168                         cred_update_thread(td);
 169
 170                 /* User Mode Traps */
 171                 switch (type) {
 172                 case EXC_RUNMODETRC:
 173                 case EXC_TRC:
 174                         frame->srr1 &= ~PSL_SE;
 175                         sig = SIGTRAP;
 176                         break;
 177
 178                 case EXC_DSI:
 179                 case EXC_ISI:
 180                         sig = trap_pfault(frame, 1);
 181                         break;
 182
 183                 case EXC_SC:
 184                         syscall(frame);
 185                         break;
 186
 187                 case EXC_FPU:
 188                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_FPU) != PCB_FPU,
 189                             ("FPU already enabled for thread"));
 190                         enable_fpu(td);
 191                         break;
 192
 193                 case EXC_VEC:
 194                         KASSERT((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_VEC) != PCB_VEC,
 195                             ("Altivec already enabled for thread"));
 196                         enable_vec(td);
 197                         break;
 198
 199                 case EXC_VECAST:
 200                         printf("Vector assist exception!\n");
 201                         sig = SIGILL;
 202                         break;
 203
 204                 case EXC_ALI:
 205                         if (fix_unaligned(td, frame) != 0)
 206                                 sig = SIGBUS;
 207                         else
 208                                 frame->srr0 += 4;
 209                         break;
 210
 211                 case EXC_PGM:
 212                         /* Identify the trap reason */
 213                         if (frame->srr1 & EXC_PGM_TRAP)
 214                                 sig = SIGTRAP;
 215                         else if (ppc_instr_emulate(frame) == 0)
 216                                 frame->srr0 += 4;
 217                         else
 218                                 sig = SIGILL;
 219                         break;
 220
 221                 default:
 222                         trap_fatal(frame);
 223                 }
 224         } else {
 225                 /* Kernel Mode Traps */
 226
 227                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 228                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 229                 switch (type) {
 230                 case EXC_DSI:
 231                         if (trap_pfault(frame, 0) == 0)
 232                                 return;
 233                         break;
 234                 case EXC_MCHK:
 235                         if (handle_onfault(frame))
 236                                 return;
 237                         break;
 238                 default:
 239                         break;
 240                 }
 241                 trap_fatal(frame);
 242         }
 243
 244 #ifdef  ALTIVEC
 245         if (td != PCPU_GET(vecthread) ||
 246             td->td_pcb->pcb_veccpu != PCPU_GET(cpuid))
 247                 frame->srr1 &= ~PSL_VEC;
 248 #endif /* ALTIVEC */
 249
 250         if (sig != 0) {
 251                 if (p->p_sysent->sv_transtrap != NULL)
 252                         sig = (p->p_sysent->sv_transtrap)(sig, type);
 253                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 254                 ksi.ksi_signo = sig;
 255                 ksi.ksi_code = (int) ucode; /* XXX, not POSIX */
 256                 /* ksi.ksi_addr = ? */
 257                 ksi.ksi_trapno = type;
 258                 trapsignal(td, &ksi);
 259         }
 260
 261         userret(td, frame);
 262         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 263 }
 264
 265 static void
 266 trap_fatal(struct trapframe *frame)
 267 {
 268
 269         printtrap(frame->exc, frame, 1, (frame->srr1 & PSL_PR));
 270 #ifdef KDB
 271         if ((debugger_on_panic || kdb_active) &&
 272             kdb_trap(frame->exc, 0, frame))
 273                 return;
 274 #endif
 275         panic("%s trap", trapname(frame->exc));
 276 }
 277
 278 static void
 279 printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal, int user)
 280 {
 281
 282         printf("\n");
 283         printf("%s %s trap:\n", isfatal ? "fatal" : "handled",
 284             user ? "user" : "kernel");
 285         printf("\n");
 286         printf("   exception       = 0x%x (%s)\n", vector >> 8,
 287             trapname(vector));
 288         switch (vector) {
 289         case EXC_DSI:
 290                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->cpu.aim.dar);
 291                 break;
 292         case EXC_ISI:
 293                 printf("   virtual address = 0x%x\n", frame->srr0);
 294                 break;
 295         }
 296         printf("   srr0            = 0x%x\n", frame->srr0);
 297         printf("   srr1            = 0x%x\n", frame->srr1);
 298         printf("   lr              = 0x%x\n", frame->lr);
 299         printf("   curthread       = %p\n", curthread);
 300         if (curthread != NULL)
 301                 printf("          pid = %d, comm = %s\n",
 302                     curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_name);
 303         printf("\n");
 304 }
 305
 306 /*
 307  * Handles a fatal fault when we have onfault state to recover.  Returns
 308  * non-zero if there was onfault recovery state available.
 309  */
 310 static int
 311 handle_onfault(struct trapframe *frame)
 312 {
 313         struct          thread *td;
 314         faultbuf        *fb;
 315
 316         td = curthread;
 317         fb = td->td_pcb->pcb_onfault;
 318         if (fb != NULL) {
 319                 frame->srr0 = (*fb)[0];
 320                 frame->fixreg[1] = (*fb)[1];
 321                 frame->fixreg[2] = (*fb)[2];
 322                 frame->fixreg[3] = 1;
 323                 frame->cr = (*fb)[3];
 324                 bcopy(&(*fb)[4], &frame->fixreg[13],
 325                     19 * sizeof(register_t));
 326                 return (1);
 327         }
 328         return (0);
 329 }
 330
 331 void
 332 syscall(struct trapframe *frame)
 333 {
 334         caddr_t         params;
 335         struct          sysent *callp;
 336         struct          thread *td;
 337         struct          proc *p;
 338         int             error, n;
 339         size_t          narg;
 340         register_t      args[10];
 341         u_int           code;
 342
 343         td = PCPU_GET(curthread);
 344         p = td->td_proc;
 345
 346         PCPU_INC(cnt.v_syscall);
 347
 348         code = frame->fixreg[0];
 349         params = (caddr_t)(frame->fixreg + FIRSTARG);
 350         n = NARGREG;
 351
 352         if (p->p_sysent->sv_prepsyscall) {
 353                 /*
 354                  * The prep code is MP aware.
 355                  */
 356                 (*p->p_sysent->sv_prepsyscall)(frame, args, &code, &params);
 357         } else if (code == SYS_syscall) {
 358                 /*
 359                  * code is first argument,
 360                  * followed by actual args.
 361                  */
 362                 code = *(u_int *) params;
 363                 params += sizeof(register_t);
 364                 n -= 1;
 365         } else if (code == SYS___syscall) {
 366                 /*
 367                  * Like syscall, but code is a quad,
 368                  * so as to maintain quad alignment
 369                  * for the rest of the args.
 370                  */
 371                 params += sizeof(register_t);
 372                 code = *(u_int *) params;
 373                 params += sizeof(register_t);
 374                 n -= 2;
 375         }
 376
 377         if (p->p_sysent->sv_mask)
 378                 code &= p->p_sysent->sv_mask;
 379
 380         if (code >= p->p_sysent->sv_size)
 381                 callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 382         else
 383                 callp = &p->p_sysent->sv_table[code];
 384
 385         narg = callp->sy_narg;
 386
 387         if (narg > n) {
 388                 bcopy(params, args, n * sizeof(register_t));
 389                 error = copyin(MOREARGS(frame->fixreg[1]), args + n,
 390                                (narg - n) * sizeof(register_t));
 391                 params = (caddr_t)args;
 392         } else
 393                 error = 0;
 394
 395         CTR5(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s(%x %x %x)", td->td_name,
 396              syscallnames[code],
 397              frame->fixreg[FIRSTARG],
 398              frame->fixreg[FIRSTARG+1],
 399              frame->fixreg[FIRSTARG+2]);
 400
 401 #ifdef  KTRACE
 402         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
 403                 ktrsyscall(code, narg, (register_t *)params);
 404 #endif
 405
 406         td->td_syscalls++;
 407
 408         if (error == 0) {
 409                 td->td_retval[0] = 0;
 410                 td->td_retval[1] = frame->fixreg[FIRSTARG + 1];
 411
 412                 STOPEVENT(p, S_SCE, narg);
 413
 414                 PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCE);
 415
 416                 AUDIT_SYSCALL_ENTER(code, td);
 417                 error = (*callp->sy_call)(td, params);
 418                 AUDIT_SYSCALL_EXIT(error, td);
 419
 420                 CTR3(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s ret=%x", td->td_name,
 421                      syscallnames[code], td->td_retval[0]);
 422         }
 423
 424         cpu_set_syscall_retval(td, error);
 425
 426         /*
 427          * Check for misbehavior.
 428          */
 429         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "System call %s returning",
 430             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???");
 431         KASSERT(td->td_critnest == 0,
 432             ("System call %s returning in a critical section",
 433             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???"));
 434         KASSERT(td->td_locks == 0,
 435             ("System call %s returning with %d locks held",
 436             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???",
 437             td->td_locks));
 438
 439 #ifdef  KTRACE
 440         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
 441                 ktrsysret(code, error, td->td_retval[0]);
 442 #endif
 443
 444         /*
 445          * Does the comment in the i386 code about errno apply here?
 446          */
 447         STOPEVENT(p, S_SCX, code);
 448
 449         PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCX);
 450 }
 451
 452 static int
 453 trap_pfault(struct trapframe *frame, int user)
 454 {
 455         vm_offset_t     eva, va;
 456         struct          thread *td;
 457         struct          proc *p;
 458         vm_map_t        map;
 459         vm_prot_t       ftype;
 460         int             rv;
 461         u_int           user_sr;
 462
 463         td = curthread;
 464         p = td->td_proc;
 465         if (frame->exc == EXC_ISI) {
 466                 eva = frame->srr0;
 467                 ftype = VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE;
 468         } else {
 469                 eva = frame->cpu.aim.dar;
 470                 if (frame->cpu.aim.dsisr & DSISR_STORE)
 471                         ftype = VM_PROT_WRITE;
 472                 else
 473                         ftype = VM_PROT_READ;
 474         }
 475
 476         if (user) {
 477                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 478         } else {
 479                 if ((eva >> ADDR_SR_SHFT) == USER_SR) {
 480                         if (p->p_vmspace == NULL)
 481                                 return (SIGSEGV);
 482
 483                         __asm ("mfsr %0, %1"
 484                             : "=r"(user_sr)
 485                             : "K"(USER_SR));
 486                         eva &= ADDR_PIDX | ADDR_POFF;
 487                         eva |= user_sr << ADDR_SR_SHFT;
 488                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 489                 } else {
 490                         map = kernel_map;
 491                 }
 492         }
 493         va = trunc_page(eva);
 494
 495         if (map != kernel_map) {
 496                 /*
 497                  * Keep swapout from messing with us during this
 498                  *      critical time.
 499                  */
 500                 PROC_LOCK(p);
 501                 ++p->p_lock;
 502                 PROC_UNLOCK(p);
 503
 504                 /* Fault in the user page: */
 505                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
 506                       (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY
 507                                               : VM_FAULT_NORMAL);
 508
 509                 PROC_LOCK(p);
 510                 --p->p_lock;
 511                 PROC_UNLOCK(p);
 512         } else {
 513                 /*
 514                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 515                  * kernel.
 516                  */
 517                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 518         }
 519
 520         if (rv == KERN_SUCCESS)
 521                 return (0);
 522
 523         if (!user && handle_onfault(frame))
 524                 return (0);
 525
 526         return (SIGSEGV);
 527 }
 528
 529 static __inline void
 530 setusr(u_int content)
 531 {
 532         __asm __volatile ("isync; mtsr %0,%1; isync"
 533                       :: "n"(USER_SR), "r"(content));
 534 }
 535
 536 int
 537 badaddr(void *addr, size_t size)
 538 {
 539         return (badaddr_read(addr, size, NULL));
 540 }
 541
 542 int
 543 badaddr_read(void *addr, size_t size, int *rptr)
 544 {
 545         struct thread   *td;
 546         faultbuf        env;
 547         int             x;
 548
 549         /* Get rid of any stale machine checks that have been waiting.  */
 550         __asm __volatile ("sync; isync");
 551
 552         td = PCPU_GET(curthread);
 553
 554         if (setfault(env)) {
 555                 td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 556                 __asm __volatile ("sync");
 557                 return 1;
 558         }
 559
 560         __asm __volatile ("sync");
 561
 562         switch (size) {
 563         case 1:
 564                 x = *(volatile int8_t *)addr;
 565                 break;
 566         case 2:
 567                 x = *(volatile int16_t *)addr;
 568                 break;
 569         case 4:
 570                 x = *(volatile int32_t *)addr;
 571                 break;
 572         default:
 573                 panic("badaddr: invalid size (%d)", size);
 574         }
 575
 576         /* Make sure we took the machine check, if we caused one. */
 577         __asm __volatile ("sync; isync");
 578
 579         td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 580         __asm __volatile ("sync");      /* To be sure. */
 581
 582         /* Use the value to avoid reorder. */
 583         if (rptr)
 584                 *rptr = x;
 585
 586         return (0);
 587 }
 588
 589 /*
 590  * For now, this only deals with the particular unaligned access case
 591  * that gcc tends to generate.  Eventually it should handle all of the
 592  * possibilities that can happen on a 32-bit PowerPC in big-endian mode.
 593  */
 594
 595 static int
 596 fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 597 {
 598         struct thread   *fputhread;
 599         int             indicator, reg;
 600         double          *fpr;
 601
 602         indicator = EXC_ALI_OPCODE_INDICATOR(frame->cpu.aim.dsisr);
 603
 604         switch (indicator) {
 605         case EXC_ALI_LFD:
 606         case EXC_ALI_STFD:
 607                 reg = EXC_ALI_RST(frame->cpu.aim.dsisr);
 608                 fpr = &td->td_pcb->pcb_fpu.fpr[reg];
 609                 fputhread = PCPU_GET(fputhread);
 610
 611                 /* Juggle the FPU to ensure that we've initialized
 612                  * the FPRs, and that their current state is in
 613                  * the PCB.
 614                  */
 615                 if (fputhread != td) {
 616                         if (fputhread)
 617                                 save_fpu(fputhread);
 618                         enable_fpu(td);
 619                 }
 620                 save_fpu(td);
 621
 622                 if (indicator == EXC_ALI_LFD) {
 623                         if (copyin((void *)frame->cpu.aim.dar, fpr,
 624                             sizeof(double)) != 0)
 625                                 return -1;
 626                         enable_fpu(td);
 627                 } else {
 628                         if (copyout(fpr, (void *)frame->cpu.aim.dar,
 629                             sizeof(double)) != 0)
 630                                 return -1;
 631                 }
 632                 return 0;
 633                 break;
 634         }
 635
 636         return -1;
 637 }
 638
 639 static int
 640 ppc_instr_emulate(struct trapframe *frame)
 641 {
 642         uint32_t instr;
 643         int reg;
 644
 645         instr = fuword32((void *)frame->srr0);
 646
 647         if ((instr & 0xfc1fffff) == 0x7c1f42a6) {       /* mfpvr */
 648                 reg = (instr & ~0xfc1fffff) >> 21;
 649                 frame->fixreg[reg] = mfpvr();
 650                 return (0);
 651         }
 652
 653         return (-1);
 654 }
 655