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/cons.h>
  36 #include <sys/kdb.h>
  37 #include <sys/kernel.h>
  38 #include <sys/malloc.h>
  39 #include <sys/pcpu.h>
  40 #include <sys/proc.h>
  41 #include <sys/sbuf.h>
  42 #include <sys/smp.h>
  43 #include <sys/stack.h>
  44 #include <sys/sysctl.h>
  45
  46 #include <machine/kdb.h>
  47 #include <machine/pcb.h>
  48
  49 #ifdef SMP
  50 #include <machine/smp.h>
  51 #endif
  52
  53 int kdb_active = 0;
  54 static void *kdb_jmpbufp = NULL;
  55 struct kdb_dbbe *kdb_dbbe = NULL;
  56 static struct pcb kdb_pcb;
  57 struct pcb *kdb_thrctx = NULL;
  58 struct thread *kdb_thread = NULL;
  59 struct trapframe *kdb_frame = NULL;
  60
  61 #ifdef BREAK_TO_DEBUGGER
  62 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   1
  63 #else
  64 #define KDB_BREAK_TO_DEBUGGER   0
  65 #endif
  66
  67 #ifdef ALT_BREAK_TO_DEBUGGER
  68 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       1
  69 #else
  70 #define KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER       0
  71 #endif
  72
  73 static int      kdb_break_to_debugger = KDB_BREAK_TO_DEBUGGER;
  74 static int      kdb_alt_break_to_debugger = KDB_ALT_BREAK_TO_DEBUGGER;
  75
  76 KDB_BACKEND(null, NULL, NULL, NULL, NULL);
  77 SET_DECLARE(kdb_dbbe_set, struct kdb_dbbe);
  78
  79 static int kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  80 static int kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  81 static int kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  82 static int kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  83 static int kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  84 static int kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  85
  86 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, kdb, CTLFLAG_RW, NULL, "KDB nodes");
  87
  88 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, available, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD, NULL,
  89     0, kdb_sysctl_available, "A", "list of available KDB backends");
  90
  91 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, current, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW, NULL,
  92     0, kdb_sysctl_current, "A", "currently selected KDB backend");
  93
  94 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, enter,
  95     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_SECURE, NULL, 0,
  96     kdb_sysctl_enter, "I", "set to enter the debugger");
  97
  98 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, panic,
  99     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_SECURE, NULL, 0,
 100     kdb_sysctl_panic, "I", "set to panic the kernel");
 101
 102 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap,
 103     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_SECURE, NULL, 0,
 104     kdb_sysctl_trap, "I", "set to cause a page fault via data access");
 105
 106 SYSCTL_PROC(_debug_kdb, OID_AUTO, trap_code,
 107     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_SECURE, NULL, 0,
 108     kdb_sysctl_trap_code, "I", "set to cause a page fault via code access");
 109
 110 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, break_to_debugger,
 111     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_TUN | CTLFLAG_SECURE,
 112     &kdb_break_to_debugger, 0, "Enable break to debugger");
 113 TUNABLE_INT("debug.kdb.break_to_debugger", &kdb_break_to_debugger);
 114
 115 SYSCTL_INT(_debug_kdb, OID_AUTO, alt_break_to_debugger,
 116     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_TUN | CTLFLAG_SECURE,
 117     &kdb_alt_break_to_debugger, 0, "Enable alternative break to debugger");
 118 TUNABLE_INT("debug.kdb.alt_break_to_debugger", &kdb_alt_break_to_debugger);
 119
 120 /*
 121  * Flag to indicate to debuggers why the debugger was entered.
 122  */
 123 const char * volatile kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 124
 125 static int
 126 kdb_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 127 {
 128         struct kdb_dbbe **iter;
 129         struct sbuf sbuf;
 130         int error;
 131
 132         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 64, req);
 133         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 134                 if ((*iter)->dbbe_active == 0)
 135                         sbuf_printf(&sbuf, "%s ", (*iter)->dbbe_name);
 136         }
 137         error = sbuf_finish(&sbuf);
 138         sbuf_delete(&sbuf);
 139         return (error);
 140 }
 141
 142 static int
 143 kdb_sysctl_current(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 144 {
 145         char buf[16];
 146         int error;
 147
 148         if (kdb_dbbe != NULL)
 149                 strlcpy(buf, kdb_dbbe->dbbe_name, sizeof(buf));
 150         else
 151                 *buf = '\0';
 152         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 153         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 154                 return (error);
 155         if (kdb_active)
 156                 return (EBUSY);
 157         return (kdb_dbbe_select(buf));
 158 }
 159
 160 static int
 161 kdb_sysctl_enter(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 162 {
 163         int error, i;
 164
 165         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 166         if (error == 0) {
 167                 i = 0;
 168                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 169         }
 170         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 171                 return (error);
 172         if (kdb_active)
 173                 return (EBUSY);
 174         kdb_enter(KDB_WHY_SYSCTL, "sysctl debug.kdb.enter");
 175         return (0);
 176 }
 177
 178 static int
 179 kdb_sysctl_panic(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 180 {
 181         int error, i;
 182
 183         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 184         if (error == 0) {
 185                 i = 0;
 186                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 187         }
 188         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 189                 return (error);
 190         panic("kdb_sysctl_panic");
 191         return (0);
 192 }
 193
 194 static int
 195 kdb_sysctl_trap(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 196 {
 197         int error, i;
 198         int *addr = (int *)0x10;
 199
 200         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 201         if (error == 0) {
 202                 i = 0;
 203                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 204         }
 205         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 206                 return (error);
 207         return (*addr);
 208 }
 209
 210 static int
 211 kdb_sysctl_trap_code(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 212 {
 213         int error, i;
 214         void (*fp)(u_int, u_int, u_int) = (void *)0xdeadc0de;
 215
 216         error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
 217         if (error == 0) {
 218                 i = 0;
 219                 error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 220         }
 221         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 222                 return (error);
 223         (*fp)(0x11111111, 0x22222222, 0x33333333);
 224         return (0);
 225 }
 226
 227 void
 228 kdb_panic(const char *msg)
 229 {
 230
 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_zero(&st);
 380                 stack_save(&st);
 381                 stack_print_ddb(&st);
 382         }
 383 #endif
 384 }
 385
 386 /*
 387  * Similar to kdb_backtrace() except that it prints a backtrace of an
 388  * arbitrary thread rather than the calling thread.
 389  */
 390 void
 391 kdb_backtrace_thread(struct thread *td)
 392 {
 393
 394         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_dbbe->dbbe_trace_thread != NULL) {
 395                 printf("KDB: stack backtrace of thread %d:\n", td->td_tid);
 396                 kdb_dbbe->dbbe_trace_thread(td);
 397         }
 398 #ifdef STACK
 399         else {
 400                 struct stack st;
 401
 402                 printf("KDB: stack backtrace of thread %d:\n", td->td_tid);
 403                 stack_zero(&st);
 404                 stack_save_td(&st, td);
 405                 stack_print_ddb(&st);
 406         }
 407 #endif
 408 }
 409
 410 /*
 411  * Set/change the current backend.
 412  */
 413
 414 int
 415 kdb_dbbe_select(const char *name)
 416 {
 417         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 418
 419         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 420                 be = *iter;
 421                 if (be->dbbe_active == 0 && strcmp(be->dbbe_name, name) == 0) {
 422                         kdb_dbbe = be;
 423                         return (0);
 424                 }
 425         }
 426         return (EINVAL);
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Enter the currently selected debugger. If a message has been provided,
 431  * it is printed first. If the debugger does not support the enter method,
 432  * it is entered by using breakpoint(), which enters the debugger through
 433  * kdb_trap().  The 'why' argument will contain a more mechanically usable
 434  * string than 'msg', and is relied upon by DDB scripting to identify the
 435  * reason for entering the debugger so that the right script can be run.
 436  */
 437 void
 438 kdb_enter(const char *why, const char *msg)
 439 {
 440
 441         if (kdb_dbbe != NULL && kdb_active == 0) {
 442                 if (msg != NULL)
 443                         printf("KDB: enter: %s\n", msg);
 444                 kdb_why = why;
 445                 breakpoint();
 446                 kdb_why = KDB_WHY_UNSET;
 447         }
 448 }
 449
 450 /*
 451  * Initialize the kernel debugger interface.
 452  */
 453
 454 void
 455 kdb_init(void)
 456 {
 457         struct kdb_dbbe *be, **iter;
 458         int cur_pri, pri;
 459
 460         kdb_active = 0;
 461         kdb_dbbe = NULL;
 462         cur_pri = -1;
 463         SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 464                 be = *iter;
 465                 pri = (be->dbbe_init != NULL) ? be->dbbe_init() : -1;
 466                 be->dbbe_active = (pri >= 0) ? 0 : -1;
 467                 if (pri > cur_pri) {
 468                         cur_pri = pri;
 469                         kdb_dbbe = be;
 470                 }
 471         }
 472         if (kdb_dbbe != NULL) {
 473                 printf("KDB: debugger backends:");
 474                 SET_FOREACH(iter, kdb_dbbe_set) {
 475                         be = *iter;
 476                         if (be->dbbe_active == 0)
 477                                 printf(" %s", be->dbbe_name);
 478                 }
 479                 printf("\n");
 480                 printf("KDB: current backend: %s\n",
 481                     kdb_dbbe->dbbe_name);
 482         }
 483 }
 484
 485 /*
 486  * Handle contexts.
 487  */
 488
 489 void *
 490 kdb_jmpbuf(jmp_buf new)
 491 {
 492         void *old;
 493
 494         old = kdb_jmpbufp;
 495         kdb_jmpbufp = new;
 496         return (old);
 497 }
 498
 499 void
 500 kdb_reenter(void)
 501 {
 502
 503         if (!kdb_active || kdb_jmpbufp == NULL)
 504                 return;
 505
 506         longjmp(kdb_jmpbufp, 1);
 507         /* NOTREACHED */
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Thread related support functions.
 512  */
 513
 514 struct pcb *
 515 kdb_thr_ctx(struct thread *thr)
 516 {
 517 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 518         struct pcpu *pc;
 519 #endif
 520
 521         if (thr == curthread)
 522                 return (&kdb_pcb);
 523
 524 #if defined(SMP) && defined(KDB_STOPPEDPCB)
 525         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu)  {
 526                 if (pc->pc_curthread == thr &&
 527                     CPU_ISSET(pc->pc_cpuid, &stopped_cpus))
 528                         return (KDB_STOPPEDPCB(pc));
 529         }
 530 #endif
 531         return (thr->td_pcb);
 532 }
 533
 534 struct thread *
 535 kdb_thr_first(void)
 536 {
 537         struct proc *p;
 538         struct thread *thr;
 539
 540         p = LIST_FIRST(&allproc);
 541         while (p != NULL) {
 542                 if (p->p_flag & P_INMEM) {
 543                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 544                         if (thr != NULL)
 545                                 return (thr);
 546                 }
 547                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 548         }
 549         return (NULL);
 550 }
 551
 552 struct thread *
 553 kdb_thr_from_pid(pid_t pid)
 554 {
 555         struct proc *p;
 556
 557         p = LIST_FIRST(&allproc);
 558         while (p != NULL) {
 559                 if (p->p_flag & P_INMEM && p->p_pid == pid)
 560                         return (FIRST_THREAD_IN_PROC(p));
 561                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 562         }
 563         return (NULL);
 564 }
 565
 566 struct thread *
 567 kdb_thr_lookup(lwpid_t tid)
 568 {
 569         struct thread *thr;
 570
 571         thr = kdb_thr_first();
 572         while (thr != NULL && thr->td_tid != tid)
 573                 thr = kdb_thr_next(thr);
 574         return (thr);
 575 }
 576
 577 struct thread *
 578 kdb_thr_next(struct thread *thr)
 579 {
 580         struct proc *p;
 581
 582         p = thr->td_proc;
 583         thr = TAILQ_NEXT(thr, td_plist);
 584         do {
 585                 if (thr != NULL)
 586                         return (thr);
 587                 p = LIST_NEXT(p, p_list);
 588                 if (p != NULL && (p->p_flag & P_INMEM))
 589                         thr = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
 590         } while (p != NULL);
 591         return (NULL);
 592 }
 593
 594 int
 595 kdb_thr_select(struct thread *thr)
 596 {
 597         if (thr == NULL)
 598                 return (EINVAL);
 599         kdb_thread = thr;
 600         kdb_thrctx = kdb_thr_ctx(thr);
 601         return (0);
 602 }
 603
 604 /*
 605  * Enter the debugger due to a trap.
 606  */
 607
 608 int
 609 kdb_trap(int type, int code, struct trapframe *tf)
 610 {
 611 #ifdef SMP
 612         cpuset_t other_cpus;
 613 #endif
 614         struct kdb_dbbe *be;
 615         register_t intr;
 616         int handled;
 617 #ifdef SMP
 618         int did_stop_cpus;
 619 #endif
 620
 621         be = kdb_dbbe;
 622         if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 623                 return (0);
 624
 625         /* We reenter the debugger through kdb_reenter(). */
 626         if (kdb_active)
 627                 return (0);
 628
 629         intr = intr_disable();
 630
 631 #ifdef SMP
 632         if (!SCHEDULER_STOPPED()) {
 633                 other_cpus = all_cpus;
 634                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
 635                 stop_cpus_hard(other_cpus);
 636                 did_stop_cpus = 1;
 637         } else
 638                 did_stop_cpus = 0;
 639 #endif
 640
 641         kdb_active++;
 642
 643         kdb_frame = tf;
 644
 645         /* Let MD code do its thing first... */
 646         kdb_cpu_trap(type, code);
 647
 648         makectx(tf, &kdb_pcb);
 649         kdb_thr_select(curthread);
 650
 651         cngrab();
 652
 653         for (;;) {
 654                 handled = be->dbbe_trap(type, code);
 655                 if (be == kdb_dbbe)
 656                         break;
 657                 be = kdb_dbbe;
 658                 if (be == NULL || be->dbbe_trap == NULL)
 659                         break;
 660                 printf("Switching to %s back-end\n", be->dbbe_name);
 661         }
 662
 663         cnungrab();
 664
 665         kdb_active--;
 666
 667 #ifdef SMP
 668         if (did_stop_cpus)
 669                 restart_cpus(stopped_cpus);
 670 #endif
 671
 672         intr_restore(intr);
 673
 674         return (handled);
 675 }