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