sys/kern/subr_kdb.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 The FreeBSD Project
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  *
   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  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHORS ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include "opt_kdb.h"
  31 #include "opt_stack.h"
  32
  33 #include <sys/param.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/kdb.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37 #include <sys/malloc.h>
  38 #include <sys/pcpu.h>
  39 #include <sys/proc.h>
  40 #include <sys/sbuf.h>
  41 #include <sys/smp.h>
  42 #include <sys/stack.h>
  43 #include <sys/sysctl.h>
  44
  45 #include <machine/kdb.h>
  46 #include <machine/pcb.h>
  47
  48 #ifdef SMP
  49 #include <machine/smp.h>
  50 #endif
  51
  52 int kdb_active = 0;
  53 static void *kdb_jmpbufp = NULL;
  54 struct kdb_dbbe *kdb_dbbe = NULL;
  55 static struct pcb kdb_pcb;
  56 struct pcb *kdb_thrctx = NULL;
  57 struct thread *kdb_thread = NULL;
  58 struct trapframe *kdb_frame = NULL;
  59
  60 #ifdef BREAK_TO_DEBUGGER
  61 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   1
  62 #else
  63 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   0
  64 #endif
  65
  66 #ifdef ALT_BREAK_TO_DEBUGGER
  67 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       1
  68 #else
  69 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       0
  70 #endif
  71
  72 static int      kdb_break_to_debugger = KDB_BREAK_TO_DEBUGGER;
  73 static int      kdb_alt_break_to_debugger = KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER;
  74
  75 KDB_BACKEND(null, NULL, NULL, NULL);
  76 SET_DECLARE(kdb_dbbe_set, struct kdb_dbbe);
  77
  78 static int kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  79 static int kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  80 static int kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  81 static int kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  82 static int kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  83 static int kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  84
  85 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, kdb, CTLFLAG_RW, NULL, "KDB nodes");
  86
  87 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, available, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD, NULL,
  88     0, kdb_sysctl_available, "A", "list of available KDB backends");
  89
  90 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, current, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW, NULL,
  91     0, kdb_sysctl_current, "A", "currently selected KDB backend");
  92
  93 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, enter, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
  94     kdb_sysctl_enter, "I", "set to enter the debugger");
  95
  96 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, panic, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
  97     kdb_sysctl_panic, "I", "set to panic the kernel");
  98
  99 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
 100     kdb_sysctl_trap, "I", "set to cause a page fault via data access");
 101
 102 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap_code, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
 103     kdb_sysctl_trap_code, "I", "set to cause a page fault via code access");
 104
 105 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, break_to_debugger, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW |
 106     CTLFLAG_TUN, &kdb_break_to_debugger, 0, "Enable break to debugger");
 107 TUNABLE_INT("debug.kdb.break_to_debugger", &kdb_break_to_debugger);
 108
 109 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, alt_break_to_debugger, CTLTYPE_INT |
 110     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_TUN, &kdb_alt_break_to_debugger, 0,
 111     "Enable alternative break to debugger");
 112 TUNABLE_INT("debug.kdb.alt_break_to_debugger", &kdb_alt_break_to_debugger);
 113
 114 /*
 115  * Flag to indicate to debuggers why the debugger was entered.
 116  */
 117 const char * volatile kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 118
 119 static int
 120 kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 121 {
 122         struct kdb_dbbe **iter;
 123         struct sbuf sbuf;
 124         int error;
 125
 126         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 64, req);
 127         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 128                 if ((*iter)->dbbe_active == 0)
 129                         sbuf_printf(&sbuf, "%s ", (*iter)->dbbe_name);
 130         }
 131         error = sbuf_finish(&sbuf);
 132         sbuf_delete(&sbuf);
 133         return (error);
 134 }
 135
 136 static int
 137 kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 138 {
 139         char buf[16];
 140         int error;
 141
 142         if (kdb_dbbe != NULL)
 143                 strlcpy(buf, kdb_dbbe->dbbe_name, sizeof(buf));
 144         else
 145                 *buf = '\0';
 146         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 147         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 148                 return (error);
 149         if (kdb_active)
 150                 return (EBUSY);
 151         return (kdb_dbbe_select(buf));
 152 }
 153
 154 static int
 155 kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 156 {
 157         int error, i;
 158
 159         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 160         if (error == 0) {
 161                 i = 0;
 162                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 163         }
 164         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 165                 return (error);
 166         if (kdb_active)
 167                 return (EBUSY);
 168         kdb_enter(KDB_WHY_SYSCTL, "sysctl debug.kdb.enter");
 169         return (0);
 170 }
 171
 172 static int
 173 kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 174 {
 175         int error, i;
 176
 177         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 178         if (error == 0) {
 179                 i = 0;
 180                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 181         }
 182         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 183                 return (error);
 184         panic("kdb_sysctl_panic");
 185         return (0);
 186 }
 187
 188 static int
 189 kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 190 {
 191         int error, i;
 192         int *addr = (int *)0x10;
 193
 194         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 195         if (error == 0) {
 196                 i = 0;
 197                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 198         }
 199         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 200                 return (error);
 201         return (*addr);
 202 }
 203
 204 static int
 205 kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 206 {
 207         int error, i;
 208         void (*fp)(u_int, u_int, u_int) = (void *)0xdeadc0de;
 209
 210         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 211         if (error == 0) {
 212                 i = 0;
 213                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 214         }
 215         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 216                 return (error);
 217         (*fp)(0x11111111, 0x22222222, 0x33333333);
 218         return (0);
 219 }
 220
 221 void
 222 kdb_panic(const char *msg)
 223 {
 224 #ifdef SMP
 225         cpuset_t other_cpus;
 226
 227         other_cpus = all_cpus;
 228         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
 229         stop_cpus_hard(other_cpus);
 230 #endif
 231         printf("KDB: panic\n");
 232         panic("%s", msg);
 233 }
 234
 235 void
 236 kdb_reboot(void)
 237 {
 238
 239         printf("KDB: reboot requested\n");
 240         shutdown_nice(0);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Solaris implements a new BREAK which is initiated by a character sequence
 245  * CR ~ ^b which is similar to a familiar pattern used on Sun servers by the
 246  * Remote Console.
 247  *
 248  * Note that this function may be called from almost anywhere, with interrupts
 249  * disabled and with unknown locks held, so it must not access data other than
 250  * its arguments.  Its up to the caller to ensure that the state variable is
 251  * consistent.
 252  */
 253
 254 #define KEY_CR          13      /* CR '\r' */
 255 #define KEY_TILDE       126     /* ~ */
 256 #define KEY_CRTLB       2       /* ^B */
 257 #define KEY_CRTLP       16      /* ^P */
 258 #define KEY_CRTLR       18      /* ^R */
 259
 260 /* States of th KDB "alternate break sequence" detecting state machine. */
 261 enum {
 262         KDB_ALT_BREAK_SEEN_NONE,
 263         KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR,
 264         KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR_TILDE,
 265 };
 266
 267 int
 268 kdb_break(void)
 269 {
 270
 271         if (!kdb_break_to_debugger)
 272                 return (0);
 273         kdb_enter(KDB_WHY_BREAK, "Break to debugger");
 274         return (KDB_REQ_DEBUGGER);
 275 }
 276
 277 static int
 278 kdb_alt_break_state(int key, int *state)
 279 {
 280         int brk;
 281
 282         /* All states transition to KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR on a CR. */
 283         if (key == KEY_CR) {
 284                 *state = KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR;
 285                 return (0);
 286         }
 287
 288         brk = 0;
 289         switch (*state) {
 290         case KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR:
 291                 *state = KDB_ALT_BREAK_SEEN_NONE;
 292                 if (key == KEY_TILDE)
 293                         *state = KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR_TILDE;
 294                 break;
 295         case KDB_ALT_BREAK_SEEN_CR_TILDE:
 296                 *state = KDB_ALT_BREAK_SEEN_NONE;
 297                 if (key == KEY_CRTLB)
 298                         brk = KDB_REQ_DEBUGGER;
 299                 else if (key == KEY_CRTLP)
 300                         brk = KDB_REQ_PANIC;
 301                 else if (key == KEY_CRTLR)
 302                         brk = KDB_REQ_REBOOT;
 303                 break;
 304         case KDB_ALT_BREAK_SEEN_NONE:
 305         default:
 306                 *state = KDB_ALT_BREAK_SEEN_NONE;
 307                 break;
 308         }
 309         return (brk);
 310 }
 311
 312 static int
 313 kdb_alt_break_internal(int key, int *state, int force_gdb)
 314 {
 315         int brk;
 316
 317         if (!kdb_alt_break_to_debugger)
 318                 return (0);
 319         brk = kdb_alt_break_state(key, state);
 320         switch (brk) {
 321         case KDB_REQ_DEBUGGER:
 322                 if (force_gdb)
 323                         kdb_dbbe_select("gdb");
 324                 kdb_enter(KDB_WHY_BREAK, "Break to debugger");
 325                 break;
 326
 327         case KDB_REQ_PANIC:
 328                 if (force_gdb)
 329                         kdb_dbbe_select("gdb");
 330                 kdb_panic("Panic sequence on console");
 331                 break;
 332
 333         case KDB_REQ_REBOOT:
 334                 kdb_reboot();
 335                 break;
 336         }
 337         return (0);
 338 }
 339
 340 int
 341 kdb_alt_break(int key, int *state)
 342 {
 343
 344         return (kdb_alt_break_internal(key, state, 0));
 345 }
 346
 347 /*
 348  * This variation on kdb_alt_break() is used only by dcons, which has its own
 349  * configuration flag to force GDB use regardless of the global KDB
 350  * configuration.
 351  */
 352 int
 353 kdb_alt_break_gdb(int key, int *state)
 354 {
 355
 356         return (kdb_alt_break_internal(key, state, 1));
 357 }
 358
 359 /*
 360  * Print a backtrace of the calling thread. The backtrace is generated by
 361  * the selected debugger, provided it supports backtraces. If no debugger
 362  * is selected or the current debugger does not support backtraces, this
 363  * function silently returns.
 364  */
 365
 366 void
 367 kdb_backtrace(void)
 368 {
 369
 370         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_dbbe->dbbe_trace != NULL) {
 371                 printf("KDB: stack backtrace:\n");
 372                 kdb_dbbe->dbbe_trace();
 373         }
 374 #ifdef STACK
 375         else {
 376                 struct stack st;
 377
 378                 printf("KDB: stack backtrace:\n");
 379                 stack_save(&st);
 380                 stack_print_ddb(&st);
 381         }
 382 #endif
 383 }
 384
 385 /*
 386  * Set/change the current backend.
 387  */
 388
 389 int
 390 kdb_dbbe_select(const char *name)
 391 {
 392         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 393
 394         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 395                 be = *iter;
 396                 if (be->dbbe_active == 0 && strcmp(be->dbbe_name, name) == 0) {
 397                         kdb_dbbe = be;
 398                         return (0);
 399                 }
 400         }
 401         return (EINVAL);
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Enter the currently selected debugger. If a message has been provided,
 406  * it is printed first. If the debugger does not support the enter method,
 407  * it is entered by using breakpoint(), which enters the debugger through
 408  * kdb_trap().  The 'why' argument will contain a more mechanically usable
 409  * string than 'msg', and is relied upon by DDB scripting to identify the
 410  * reason for entering the debugger so that the right script can be run.
 411  */
 412 void
 413 kdb_enter(const char *why, const char *msg)
 414 {
 415
 416         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_active == 0) {
 417                 if (msg != NULL)
 418                         printf("KDB: enter: %s\n", msg);
 419                 kdb_why = why;
 420                 breakpoint();
 421                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 422         }
 423 }
 424
 425 /*
 426  * Initialize the kernel debugger interface.
 427  */
 428
 429 void
 430 kdb_init(void)
 431 {
 432         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 433         int cur_pri, pri;
 434
 435         kdb_active = 0;
 436         kdb_dbbe = NULL;
 437         cur_pri = -1;
 438         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 439                 be = *iter;
 440                 pri = (be->dbbe_init != NULL) ? be->dbbe_init() : -1;
 441                 be->dbbe_active = (pri >= 0) ? 0 : -1;
 442                 if (pri > cur_pri) {
 443                         cur_pri = pri;
 444                         kdb_dbbe = be;
 445                 }
 446         }
 447         if (kdb_dbbe != NULL) {
 448                 printf("KDB: debugger backends:");
 449                 SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 450                         be = *iter;
 451                         if (be->dbbe_active == 0)
 452                                 printf(" %s", be->dbbe_name);
 453                 }
 454                 printf("\n");
 455                 printf("KDB: current backend: %s\n",
 456                     kdb_dbbe->dbbe_name);
 457         }
 458 }
 459
 460 /*
 461  * Handle contexts.
 462  */
 463
 464 void *
 465 kdb_jmpbuf(jmp_buf new)
 466 {
 467         void *old;
 468
 469         old = kdb_jmpbufp;
 470         kdb_jmpbufp = new;
 471         return (old);
 472 }
 473
 474 void
 475 kdb_reenter(void)
 476 {
 477
 478         if (!kdb_active || kdb_jmpbufp == NULL)
 479                 return;
 480
 481         longjmp(kdb_jmpbufp, 1);
 482         /* NOTREACHED */
 483 }
 484
 485 /*
 486  * Thread related support functions.
 487  */
 488
 489 struct pcb *
 490 kdb_thr_ctx(struct thread *thr)
 491 {
 492 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 493         struct pcpu *pc;
 494 #endif
 495
 496         if (thr == curthread)
 497                 return (&kdb_pcb);
 498
 499 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 500         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu)  {
 501                 if (pc->pc_curthread == thr &&
 502                     CPU_ISSET(pc->pc_cpuid, &stopped_cpus))
 503                         return (KDB_STOPPEDPCB(pc));
 504         }
 505 #endif
 506         return (thr->td_pcb);
 507 }
 508
 509 struct thread *
 510 kdb_thr_first(void)
 511 {
 512         struct proc *p;
 513         struct thread *thr;
 514
 515         p = LIST_FIRST(&allproc);
 516         while (p != NULL) {
 517                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 518                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 519                         if (thr != NULL)
 520                                 return (thr);
 521                 }
 522                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 523         }
 524         return (NULL);
 525 }
 526
 527 struct thread *
 528 kdb_thr_from_pid(pid_t pid)
 529 {
 530         struct proc *p;
 531
 532         p = LIST_FIRST(&allproc);
 533         while (p != NULL) {
 534                 if (p->p_flag & P_INMEM && p->p_pid == pid)
 535                         return (FIRST_THREAD_IN_PROC(p));
 536                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 537         }
 538         return (NULL);
 539 }
 540
 541 struct thread *
 542 kdb_thr_lookup(lwpid_t tid)
 543 {
 544         struct thread *thr;
 545
 546         thr = kdb_thr_first();
 547         while (thr != NULL && thr->td_tid != tid)
 548                 thr = kdb_thr_next(thr);
 549         return (thr);
 550 }
 551
 552 struct thread *
 553 kdb_thr_next(struct thread *thr)
 554 {
 555         struct proc *p;
 556
 557         p = thr->td_proc;
 558         thr = TAILQ_NEXT(thr, td_plist);
 559         do {
 560                 if (thr != NULL)
 561                         return (thr);
 562                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 563                 if (p != NULL && (p->p_flag & P_INMEM))
 564                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 565         } while (p != NULL);
 566         return (NULL);
 567 }
 568
 569 int
 570 kdb_thr_select(struct thread *thr)
 571 {
 572         if (thr == NULL)
 573                 return (EINVAL);
 574         kdb_thread = thr;
 575         kdb_thrctx = kdb_thr_ctx(thr);
 576         return (0);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Enter the debugger due to a trap.
 581  */
 582
 583 int
 584 kdb_trap(int type, int code, struct trapframe *tf)
 585 {
 586 #ifdef SMP
 587         cpuset_t other_cpus;
 588 #endif
 589         struct kdb_dbbe *be;
 590         register_t intr;
 591         int handled;
 592
 593         be = kdb_dbbe;
 594         if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 595                 return (0);
 596
 597         /* We reenter the debugger through kdb_reenter(). */
 598         if (kdb_active)
 599                 return (0);
 600
 601         intr = intr_disable();
 602
 603 #ifdef SMP
 604         other_cpus = all_cpus;
 605         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
 606         stop_cpus_hard(other_cpus);
 607 #endif
 608
 609         kdb_active++;
 610
 611         kdb_frame = tf;
 612
 613         /* Let MD code do its thing first... */
 614         kdb_cpu_trap(type, code);
 615
 616         makectx(tf, &kdb_pcb);
 617         kdb_thr_select(curthread);
 618
 619         for (;;) {
 620                 handled = be->dbbe_trap(type, code);
 621                 if (be == kdb_dbbe)
 622                         break;
 623                 be = kdb_dbbe;
 624                 if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 625                         break;
 626                 printf("Switching to %s back-end\n", be->dbbe_name);
 627         }
 628
 629         kdb_active--;
 630
 631 #ifdef SMP
 632         restart_cpus(stopped_cpus);
 633 #endif
 634
 635         intr_restore(intr);
 636
 637         return (handled);
 638 }