sys/powerpc/booke/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_fpu_emu.h"
  38 #include "opt_ktrace.h"
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/kdb.h>
  42 #include <sys/proc.h>
  43 #include <sys/ktr.h>
  44 #include <sys/lock.h>
  45 #include <sys/mutex.h>
  46 #include <sys/pioctl.h>
  47 #include <sys/ptrace.h>
  48 #include <sys/reboot.h>
  49 #include <sys/syscall.h>
  50 #include <sys/sysent.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/uio.h>
  53 #include <sys/signalvar.h>
  54 #ifdef KTRACE
  55 #include <sys/ktrace.h>
  56 #endif
  57 #include <sys/vmmeter.h>
  58
  59 #include <security/audit/audit.h>
  60
  61 #include <vm/vm.h>
  62 #include <vm/pmap.h>
  63 #include <vm/vm_extern.h>
  64 #include <vm/vm_param.h>
  65 #include <vm/vm_kern.h>
  66 #include <vm/vm_map.h>
  67 #include <vm/vm_page.h>
  68
  69 #include <machine/cpu.h>
  70 #include <machine/db_machdep.h>
  71 #include <machine/frame.h>
  72 #include <machine/pcb.h>
  73 #include <machine/pmap.h>
  74 #include <machine/psl.h>
  75 #include <machine/trap.h>
  76 #include <machine/spr.h>
  77
  78 #ifdef FPU_EMU
  79 #include <powerpc/fpu/fpu_extern.h>
  80 #endif
  81
  82 #define FAULTBUF_LR     0
  83 #define FAULTBUF_R1     1
  84 #define FAULTBUF_R2     2
  85 #define FAULTBUF_CR     3
  86 #define FAULTBUF_CTR    4
  87 #define FAULTBUF_XER    5
  88 #define FAULTBUF_R13    6
  89
  90 static void     trap_fatal(struct trapframe *frame);
  91 static void     printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal,
  92     int user);
  93 static int      trap_pfault(struct trapframe *frame, int user);
  94 static int      fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame);
  95 static int      handle_onfault(struct trapframe *frame);
  96 static void     syscall(struct trapframe *frame);
  97
  98 int     setfault(faultbuf);             /* defined in locore.S */
  99
 100 /* Why are these not defined in a header? */
 101 int     badaddr(void *, size_t);
 102 int     badaddr_read(void *, size_t, int *);
 103
 104 extern char     *syscallnames[];
 105
 106 struct powerpc_exception {
 107         u_int   vector;
 108         char    *name;
 109 };
 110
 111 static struct powerpc_exception powerpc_exceptions[] = {
 112         { EXC_CRIT,     "critical input" },
 113         { EXC_MCHK,     "machine check" },
 114         { EXC_DSI,      "data storage interrupt" },
 115         { EXC_ISI,      "instruction storage interrupt" },
 116         { EXC_EXI,      "external interrupt" },
 117         { EXC_ALI,      "alignment" },
 118         { EXC_PGM,      "program" },
 119         { EXC_SC,       "system call" },
 120         { EXC_APU,      "auxiliary proc unavailable" },
 121         { EXC_DECR,     "decrementer" },
 122         { EXC_FIT,      "fixed-interval timer" },
 123         { EXC_WDOG,     "watchdog timer" },
 124         { EXC_DTMISS,   "data tlb miss" },
 125         { EXC_ITMISS,   "instruction tlb miss" },
 126         { EXC_DEBUG,    "debug" },
 127         { EXC_PERF,     "performance monitoring" },
 128         { EXC_LAST,     NULL }
 129 };
 130
 131 static const char *
 132 trapname(u_int vector)
 133 {
 134         struct  powerpc_exception *pe;
 135
 136         for (pe = powerpc_exceptions; pe->vector != EXC_LAST; pe++) {
 137                 if (pe->vector == vector)
 138                         return (pe->name);
 139         }
 140
 141         return ("unknown");
 142 }
 143
 144 void
 145 trap(struct trapframe *frame)
 146 {
 147         struct thread   *td;
 148         struct proc     *p;
 149         int             sig, type, user;
 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 = frame->exc;
 158         sig = 0;
 159         user = (frame->srr1 & PSL_PR) ? 1 : 0;
 160
 161         CTR3(KTR_TRAP, "trap: %s type=%s (%s)", p->p_comm,
 162             trapname(type), user ? "user" : "kernel");
 163
 164         if (user) {
 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_DSI:
 172                 case EXC_ISI:
 173                         sig = trap_pfault(frame, 1);
 174                         break;
 175
 176                 case EXC_SC:
 177                         syscall(frame);
 178                         break;
 179
 180                 case EXC_ALI:
 181                         if (fix_unaligned(td, frame) != 0)
 182                                 sig = SIGBUS;
 183                         else
 184                                 frame->srr0 += 4;
 185                         break;
 186
 187                 case EXC_DEBUG: /* Single stepping */
 188                         mtspr(SPR_DBSR, mfspr(SPR_DBSR));
 189                         frame->srr1 &= ~PSL_DE;
 190                         frame->cpu.booke.dbcr0 &= ~(DBCR0_IDM || DBCR0_IC);
 191                         sig = SIGTRAP;
 192                         break;
 193
 194                 case EXC_PGM:   /* Program exception */
 195 #ifdef FPU_EMU
 196                         sig = fpu_emulate(frame,
 197                             (struct fpreg *)&td->td_pcb->pcb_fpu);
 198 #else
 199                         /* XXX SIGILL for non-trap instructions. */
 200                         sig = SIGTRAP;
 201 #endif
 202                         break;
 203
 204                 default:
 205                         trap_fatal(frame);
 206                 }
 207         } else {
 208                 /* Kernel Mode Traps */
 209                 KASSERT(cold || td->td_ucred != NULL,
 210                     ("kernel trap doesn't have ucred"));
 211
 212                 switch (type) {
 213                 case EXC_DEBUG:
 214                         mtspr(SPR_DBSR, mfspr(SPR_DBSR));
 215                         kdb_trap(frame->exc, 0, frame);
 216                         return;
 217
 218                 case EXC_DSI:
 219                         if (trap_pfault(frame, 0) == 0)
 220                                 return;
 221                         break;
 222
 223                 case EXC_MCHK:
 224                         if (handle_onfault(frame))
 225                                 return;
 226                         break;
 227 #ifdef KDB
 228                 case EXC_PGM:
 229                         if (frame->cpu.booke.esr & ESR_PTR)
 230                                 kdb_trap(EXC_PGM, 0, frame);
 231                         return;
 232 #endif
 233                 default:
 234                         break;
 235                 }
 236                 trap_fatal(frame);
 237         }
 238
 239         if (sig != 0) {
 240                 if (p->p_sysent->sv_transtrap != NULL)
 241                         sig = (p->p_sysent->sv_transtrap)(sig, type);
 242                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 243                 ksi.ksi_signo = sig;
 244                 ksi.ksi_code = type; /* XXX, not POSIX */
 245                 /* ksi.ksi_addr = ? */
 246                 ksi.ksi_trapno = type;
 247                 trapsignal(td, &ksi);
 248         }
 249
 250         userret(td, frame);
 251         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
 252 }
 253
 254 static void
 255 trap_fatal(struct trapframe *frame)
 256 {
 257
 258         printtrap(frame->exc, frame, 1, (frame->srr1 & PSL_PR));
 259 #ifdef KDB
 260         if ((debugger_on_panic || kdb_active) &&
 261             kdb_trap(frame->exc, 0, frame))
 262                 return;
 263 #endif
 264         panic("%s trap", trapname(frame->exc));
 265 }
 266
 267 static void
 268 printtrap(u_int vector, struct trapframe *frame, int isfatal, int user)
 269 {
 270         register_t va = 0;
 271
 272         printf("\n");
 273         printf("%s %s trap:\n", isfatal ? "fatal" : "handled",
 274             user ? "user" : "kernel");
 275         printf("\n");
 276         printf("   exception       = 0x%x (%s)\n", vector, trapname(vector));
 277
 278         switch (vector) {
 279         case EXC_DTMISS:
 280         case EXC_DSI:
 281                 va = frame->cpu.booke.dear;
 282                 break;
 283
 284         case EXC_ITMISS:
 285         case EXC_ISI:
 286                 va = frame->srr0;
 287                 break;
 288         }
 289
 290         printf("   virtual address = 0x%08x\n", va);
 291         printf("   srr0            = 0x%08x\n", frame->srr0);
 292         printf("   srr1            = 0x%08x\n", frame->srr1);
 293         printf("   curthread       = %p\n", curthread);
 294         if (curthread != NULL)
 295                 printf("          pid = %d, comm = %s\n",
 296                     curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_proc->p_comm);
 297         printf("\n");
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Handles a fatal fault when we have onfault state to recover.  Returns
 302  * non-zero if there was onfault recovery state available.
 303  */
 304 static int
 305 handle_onfault(struct trapframe *frame)
 306 {
 307         struct          thread *td;
 308         faultbuf        *fb;
 309
 310         td = curthread;
 311         fb = td->td_pcb->pcb_onfault;
 312         if (fb != NULL) {
 313                 frame->srr0 = (*fb)[FAULTBUF_LR];
 314                 frame->fixreg[1] = (*fb)[FAULTBUF_R1];
 315                 frame->fixreg[2] = (*fb)[FAULTBUF_R2];
 316                 frame->fixreg[3] = 1;
 317                 frame->cr = (*fb)[FAULTBUF_CR];
 318                 frame->ctr = (*fb)[FAULTBUF_CTR];
 319                 frame->xer = (*fb)[FAULTBUF_XER];
 320                 bcopy(&(*fb)[FAULTBUF_R13], &frame->fixreg[13],
 321                     19 * sizeof(register_t));
 322                 return (1);
 323         }
 324         return (0);
 325 }
 326
 327 void
 328 syscall(struct trapframe *frame)
 329 {
 330         caddr_t         params;
 331         struct          sysent *callp;
 332         struct          thread *td;
 333         struct          proc *p;
 334         int             error, n;
 335         size_t          narg;
 336         register_t      args[10];
 337         u_int           code;
 338
 339         td = PCPU_GET(curthread);
 340         p = td->td_proc;
 341
 342         PCPU_INC(cnt.v_syscall);
 343
 344         code = frame->fixreg[0];
 345         params = (caddr_t)(frame->fixreg + FIRSTARG);
 346         n = NARGREG;
 347
 348         if (p->p_sysent->sv_prepsyscall) {
 349                 /*
 350                  * The prep code is MP aware.
 351                  */
 352                 (*p->p_sysent->sv_prepsyscall)(frame, args, &code, &params);
 353         } else if (code == SYS_syscall) {
 354                 /*
 355                  * code is first argument,
 356                  * followed by actual args.
 357                  */
 358                 code = *(u_int *) params;
 359                 params += sizeof(register_t);
 360                 n -= 1;
 361         } else if (code == SYS___syscall) {
 362                 /*
 363                  * Like syscall, but code is a quad,
 364                  * so as to maintain quad alignment
 365                  * for the rest of the args.
 366                  */
 367                 params += sizeof(register_t);
 368                 code = *(u_int *) params;
 369                 params += sizeof(register_t);
 370                 n -= 2;
 371         }
 372
 373         if (p->p_sysent->sv_mask)
 374                 code &= p->p_sysent->sv_mask;
 375
 376         if (code >= p->p_sysent->sv_size)
 377                 callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
 378         else
 379                 callp = &p->p_sysent->sv_table[code];
 380
 381         narg = callp->sy_narg;
 382
 383         if (narg > n) {
 384                 bcopy(params, args, n * sizeof(register_t));
 385                 error = copyin(MOREARGS(frame->fixreg[1]), args + n,
 386                     (narg - n) * sizeof(register_t));
 387                 params = (caddr_t)args;
 388         } else
 389                 error = 0;
 390
 391         CTR5(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s(%x %x %x)", p->p_comm,
 392              syscallnames[code],
 393              frame->fixreg[FIRSTARG],
 394              frame->fixreg[FIRSTARG+1],
 395              frame->fixreg[FIRSTARG+2]);
 396
 397 #ifdef  KTRACE
 398         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
 399                 ktrsyscall(code, narg, (register_t *)params);
 400 #endif
 401
 402         td->td_syscalls++;
 403
 404         if (error == 0) {
 405                 td->td_retval[0] = 0;
 406                 td->td_retval[1] = frame->fixreg[FIRSTARG + 1];
 407
 408                 STOPEVENT(p, S_SCE, narg);
 409
 410                 PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCE);
 411
 412                 AUDIT_SYSCALL_ENTER(code, td);
 413                 error = (*callp->sy_call)(td, params);
 414                 AUDIT_SYSCALL_EXIT(error, td);
 415
 416                 CTR3(KTR_SYSC, "syscall: p=%s %s ret=%x", p->p_comm,
 417                      syscallnames[code], td->td_retval[0]);
 418         }
 419
 420         cpu_set_syscall_retval(td, error);
 421
 422         /*
 423          * Check for misbehavior.
 424          */
 425         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "System call %s returning",
 426             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???");
 427         KASSERT(td->td_critnest == 0,
 428             ("System call %s returning in a critical section",
 429             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???"));
 430         KASSERT(td->td_locks == 0,
 431             ("System call %s returning with %d locks held",
 432             (code >= 0 && code < SYS_MAXSYSCALL) ? syscallnames[code] : "???",
 433             td->td_locks));
 434
 435 #ifdef  KTRACE
 436         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET))
 437                 ktrsysret(code, error, td->td_retval[0]);
 438 #endif
 439
 440         /*
 441          * Does the comment in the i386 code about errno apply here?
 442          */
 443         STOPEVENT(p, S_SCX, code);
 444
 445         PTRACESTOP_SC(p, td, S_PT_SCX);
 446 }
 447
 448 static int
 449 trap_pfault(struct trapframe *frame, int user)
 450 {
 451         vm_offset_t     eva, va;
 452         struct          thread *td;
 453         struct          proc *p;
 454         vm_map_t        map;
 455         vm_prot_t       ftype;
 456         int             rv;
 457
 458         td = curthread;
 459         p = td->td_proc;
 460
 461         if (frame->exc == EXC_ISI) {
 462                 eva = frame->srr0;
 463                 ftype = VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE;
 464
 465         } else {
 466                 eva = frame->cpu.booke.dear;
 467                 if (frame->cpu.booke.esr & ESR_ST)
 468                         ftype = VM_PROT_WRITE;
 469                 else
 470                         ftype = VM_PROT_READ;
 471         }
 472
 473         if (user) {
 474                 KASSERT(p->p_vmspace != NULL, ("trap_pfault: vmspace  NULL"));
 475                 map = &p->p_vmspace->vm_map;
 476         } else {
 477                 if (eva < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
 478
 479                         if (p->p_vmspace == NULL)
 480                                 return (SIGSEGV);
 481
 482                         map = &p->p_vmspace->vm_map;
 483
 484                 } else {
 485                         map = kernel_map;
 486                 }
 487         }
 488         va = trunc_page(eva);
 489
 490         if (map != kernel_map) {
 491                 /*
 492                  * Keep swapout from messing with us during this
 493                  *      critical time.
 494                  */
 495                 PROC_LOCK(p);
 496                 ++p->p_lock;
 497                 PROC_UNLOCK(p);
 498
 499                 /* Fault in the user page: */
 500                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
 501                     (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY : VM_FAULT_NORMAL);
 502
 503                 PROC_LOCK(p);
 504                 --p->p_lock;
 505                 PROC_UNLOCK(p);
 506         } else {
 507                 /*
 508                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the
 509                  * kernel.
 510                  */
 511                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
 512         }
 513
 514         if (rv == KERN_SUCCESS)
 515                 return (0);
 516
 517         if (!user && handle_onfault(frame))
 518                 return (0);
 519
 520         return ((rv == KERN_PROTECTION_FAILURE) ? SIGBUS : SIGSEGV);
 521 }
 522
 523 int
 524 badaddr(void *addr, size_t size)
 525 {
 526
 527         return (badaddr_read(addr, size, NULL));
 528 }
 529
 530 int
 531 badaddr_read(void *addr, size_t size, int *rptr)
 532 {
 533         struct thread   *td;
 534         faultbuf        env;
 535         int             x;
 536
 537         /* Get rid of any stale machine checks that have been waiting.  */
 538         __asm __volatile ("sync; isync");
 539
 540         td = PCPU_GET(curthread);
 541
 542         if (setfault(env)) {
 543                 td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 544                 __asm __volatile ("sync");
 545                 return (1);
 546         }
 547
 548         __asm __volatile ("sync");
 549
 550         switch (size) {
 551         case 1:
 552                 x = *(volatile int8_t *)addr;
 553                 break;
 554         case 2:
 555                 x = *(volatile int16_t *)addr;
 556                 break;
 557         case 4:
 558                 x = *(volatile int32_t *)addr;
 559                 break;
 560         default:
 561                 panic("badaddr: invalid size (%d)", size);
 562         }
 563
 564         /* Make sure we took the machine check, if we caused one. */
 565         __asm __volatile ("sync; isync");
 566
 567         td->td_pcb->pcb_onfault = 0;
 568         __asm __volatile ("sync");      /* To be sure. */
 569
 570         /* Use the value to avoid reorder. */
 571         if (rptr)
 572                 *rptr = x;
 573
 574         return (0);
 575 }
 576
 577 /*
 578  * For now, this only deals with the particular unaligned access case
 579  * that gcc tends to generate.  Eventually it should handle all of the
 580  * possibilities that can happen on a 32-bit PowerPC in big-endian mode.
 581  */
 582
 583 static int
 584 fix_unaligned(struct thread *td, struct trapframe *frame)
 585 {
 586 #if 0
 587         struct thread   *fputhread;
 588         int             indicator, reg;
 589         double          *fpr;
 590
 591         indicator = EXC_ALI_OPCODE_INDICATOR(frame->dsisr);
 592
 593         switch (indicator) {
 594         case EXC_ALI_LFD:
 595         case EXC_ALI_STFD:
 596                 reg = EXC_ALI_RST(frame->dsisr);
 597                 fpr = &td->td_pcb->pcb_fpu.fpr[reg];
 598                 fputhread = PCPU_GET(fputhread);
 599                 /* Juggle the FPU to ensure that we've initialized
 600                  * the FPRs, and that their current state is in
 601                  * the PCB.
 602                  */
 603                 if (fputhread != td) {
 604                         if (fputhread)
 605                                 save_fpu(fputhread);
 606                         enable_fpu(td);
 607                 }
 608                 save_fpu(td);
 609
 610                 if (indicator == EXC_ALI_LFD) {
 611                         if (copyin((void *)frame->dar, fpr,
 612                             sizeof(double)) != 0)
 613                                 return -1;
 614                         enable_fpu(td);
 615                 } else {
 616                         if (copyout(fpr, (void *)frame->dar,
 617                             sizeof(double)) != 0)
 618                                 return -1;
 619                 }
 620                 return 0;
 621                 break;
 622         }
 623
 624 #endif
 625         return (-1);
 626 }
 627
 628 #ifdef KDB
 629 int db_trap_glue(struct trapframe *);
 630 int
 631 db_trap_glue(struct trapframe *tf)
 632 {
 633         if (!(tf->srr1 & PSL_PR))
 634                 return (kdb_trap(tf->exc, 0, tf));
 635         return (0);
 636 }
 637 #endif