sys/platform/vkernel/i386/cpu_regs.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
   3  * Copyright (C) 1994, David Greenman
   4  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   8  * William Jolitz.
   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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      from: @(#)machdep.c     7.4 (Berkeley) 6/3/91
  39  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
  40  */
  41
  42 #include "use_npx.h"
  43 #include "opt_atalk.h"
  44 #include "opt_compat.h"
  45 #include "opt_ddb.h"
  46 #include "opt_directio.h"
  47 #include "opt_inet.h"
  48 #include "opt_ipx.h"
  49 #include "opt_msgbuf.h"
  50 #include "opt_swap.h"
  51
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/sysproto.h>
  55 #include <sys/signalvar.h>
  56 #include <sys/kernel.h>
  57 #include <sys/linker.h>
  58 #include <sys/malloc.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/buf.h>
  61 #include <sys/reboot.h>
  62 #include <sys/mbuf.h>
  63 #include <sys/msgbuf.h>
  64 #include <sys/sysent.h>
  65 #include <sys/sysctl.h>
  66 #include <sys/vmmeter.h>
  67 #include <sys/bus.h>
  68 #include <sys/upcall.h>
  69 #include <sys/usched.h>
  70 #include <sys/reg.h>
  71
  72 #include <vm/vm.h>
  73 #include <vm/vm_param.h>
  74 #include <sys/lock.h>
  75 #include <vm/vm_kern.h>
  76 #include <vm/vm_object.h>
  77 #include <vm/vm_page.h>
  78 #include <vm/vm_map.h>
  79 #include <vm/vm_pager.h>
  80 #include <vm/vm_extern.h>
  81
  82 #include <sys/thread2.h>
  83 #include <sys/mplock2.h>
  84
  85 #include <sys/user.h>
  86 #include <sys/exec.h>
  87 #include <sys/cons.h>
  88
  89 #include <ddb/ddb.h>
  90
  91 #include <machine/cpu.h>
  92 #include <machine/clock.h>
  93 #include <machine/specialreg.h>
  94 #include <machine/md_var.h>
  95 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
  96 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
  97 #include <machine/smp.h>
  98 #ifdef PERFMON
  99 #include <machine/perfmon.h>
 100 #endif
 101 #include <machine/cputypes.h>
 102
 103 #include <bus/isa/rtc.h>
 104 #include <machine/vm86.h>
 105 #include <sys/random.h>
 106 #include <sys/ptrace.h>
 107 #include <machine/sigframe.h>
 108 #include <unistd.h>             /* umtx_* functions */
 109 #include <pthread.h>            /* pthread_yield */
 110
 111 extern void dblfault_handler (void);
 112
 113 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 114 static void set_fpregs_xmm (struct save87 *, struct savexmm *);
 115 static void fill_fpregs_xmm (struct savexmm *, struct save87 *);
 116 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
 117 #ifdef DIRECTIO
 118 extern void ffs_rawread_setup(void);
 119 #endif /* DIRECTIO */
 120
 121 #ifdef SMP
 122 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 123 #else
 124 int64_t tsc_offsets[1];
 125 #endif
 126
 127 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 128 extern int swtch_optim_stats;
 129 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 130         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 131 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 132         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 133 #endif
 134
 135 static int
 136 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 137 {
 138         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob((int)Maxmem), req);
 139         return (error);
 140 }
 141
 142 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 143         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
 144
 145 static int
 146 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 147 {
 148         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 149                 ctob((int)Maxmem - vmstats.v_wire_count), req);
 150         return (error);
 151 }
 152
 153 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 154         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 155
 156 SYSCTL_ULONG(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLFLAG_RD, &Maxmem, 0, "");
 157
 158 #if 0
 159
 160 static int
 161 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 162 {
 163         int error;
 164
 165         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
 166          * some initial nulls).
 167          */
 168         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
 169                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
 170         if(error) return(error);
 171         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
 172                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
 173                         msgbufp->msg_bufr,req);
 174         }
 175         return(error);
 176 }
 177
 178 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 179         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
 180
 181 static int msgbuf_clear;
 182
 183 static int
 184 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 185 {
 186         int error;
 187         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
 188                 req);
 189         if (!error && req->newptr) {
 190                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
 191                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
 192                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
 193                 msgbuf_clear=0;
 194         }
 195         return (error);
 196 }
 197
 198 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 199         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
 200         "Clear kernel message buffer");
 201
 202 #endif
 203
 204 /*
 205  * Send an interrupt to process.
 206  *
 207  * Stack is set up to allow sigcode stored
 208  * at top to call routine, followed by kcall
 209  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 210  * resets the signal mask, the stack, and the
 211  * frame pointer, it returns to the user
 212  * specified pc, psl.
 213  */
 214 void
 215 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 216 {
 217         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 218         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 219         struct trapframe *regs;
 220         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 221         struct sigframe sf, *sfp;
 222         int oonstack;
 223
 224         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 225         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 226
 227         /* save user context */
 228         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 229         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 230         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 231         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 232         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs, sizeof(struct trapframe));
 233
 234         /* make the size of the saved context visible to userland */
 235         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 236
 237         /* save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
 238         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 239                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
 240
 241
 242         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 243         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 244             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 245                 sfp = (struct sigframe *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp +
 246                     lp->lwp_sigstk.ss_size - sizeof(struct sigframe));
 247                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 248         }
 249         else
 250                 sfp = (struct sigframe *)regs->tf_esp - 1;
 251
 252         /* Translate the signal is appropriate */
 253         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 254                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 255                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 256         }
 257
 258         /* Build the argument list for the signal handler. */
 259         sf.sf_signum = sig;
 260         sf.sf_ucontext = (register_t)&sfp->sf_uc;
 261         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 262                 /* Signal handler installed with SA_SIGINFO. */
 263                 sf.sf_siginfo = (register_t)&sfp->sf_si;
 264                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 265
 266                 /* fill siginfo structure */
 267                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 268                 sf.sf_si.si_code = code;
 269                 sf.sf_si.si_addr = (void*)regs->tf_err;
 270         }
 271         else {
 272                 /* Old FreeBSD-style arguments. */
 273                 sf.sf_siginfo = code;
 274                 sf.sf_addr = regs->tf_err;
 275                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 276         }
 277
 278 #if 0
 279         /*
 280          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 281          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 282          * eflags.
 283          */
 284         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 285                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 286                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 287
 288                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 289                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 290                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 291                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 292
 293                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 294                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 295                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 296                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 297
 298                 /*
 299                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 300                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 301                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 302                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 303                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 304                  */
 305                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 306         }
 307 #endif
 308
 309         /*
 310          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 311          */
 312         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 313
 314         /*
 315          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 316          */
 317         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 318                 /*
 319                  * Something is wrong with the stack pointer.
 320                  * ...Kill the process.
 321                  */
 322                 sigexit(lp, SIGILL);
 323         }
 324
 325         regs->tf_esp = (int)sfp;
 326         regs->tf_eip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 327
 328         /*
 329          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 330          * on function entry
 331          */
 332         regs->tf_eflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 333
 334         regs->tf_cs = _ucodesel;
 335         regs->tf_ds = _udatasel;
 336         regs->tf_es = _udatasel;
 337         if (regs->tf_trapno == T_PROTFLT) {
 338                 regs->tf_fs = _udatasel;
 339                 regs->tf_gs = _udatasel;
 340         }
 341         regs->tf_ss = _udatasel;
 342 }
 343
 344 /*
 345  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 346  * VM context.
 347  *
 348  * Allow userland to set or maintain PSL_RF, the resume flag.  This flag
 349  * basically controls whether the return PC should skip the first instruction
 350  * (as in an explicit system call) or re-execute it (as in an exception).
 351  */
 352 int
 353 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 354 {
 355         frame->tf_cs = _ucodesel;
 356         frame->tf_ds = _udatasel;
 357         frame->tf_es = _udatasel;
 358 #if 0
 359         frame->tf_fs = _udatasel;
 360         frame->tf_gs = _udatasel;
 361 #endif
 362         frame->tf_ss = _udatasel;
 363         frame->tf_eflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE);
 364         frame->tf_eflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 365         return(0);
 366 }
 367
 368 int
 369 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 370 {
 371          struct segment_descriptor *desc;
 372          int i;
 373
 374          for (i = 0; i < NGTLS; ++i) {
 375                 desc = &tls->tls[i];
 376                 if (desc->sd_dpl == 0 && desc->sd_type == 0)
 377                         continue;
 378                 if (desc->sd_def32 == 0)
 379                         return(ENXIO);
 380                 if (desc->sd_type != SDT_MEMRWA)
 381                         return(ENXIO);
 382                 if (desc->sd_dpl != SEL_UPL)
 383                         return(ENXIO);
 384                 if (desc->sd_xx != 0 || desc->sd_p != 1)
 385                         return(ENXIO);
 386          }
 387          return(0);
 388 }
 389
 390 /*
 391  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 392  *
 393  * System call to cleanup state after a signal
 394  * has been taken.  Reset signal mask and
 395  * stack state from context left by sendsig (above).
 396  * Return to previous pc and psl as specified by
 397  * context left by sendsig. Check carefully to
 398  * make sure that the user has not modified the
 399  * state to gain improper privileges.
 400  *
 401  * MPSAFE
 402  */
 403 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 404 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 405
 406 int
 407 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 408 {
 409         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 410         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 411         struct trapframe *regs;
 412         ucontext_t ucp;
 413         int cs;
 414         int eflags;
 415         int error;
 416
 417         error = copyin(uap->sigcntxp, &ucp, sizeof(ucp));
 418         if (error)
 419                 return (error);
 420
 421         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 422         eflags = ucp.uc_mcontext.mc_eflags;
 423
 424 #if 0
 425         if (eflags & PSL_VM) {
 426                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 427                 struct vm86_kernel *vm86;
 428
 429                 /*
 430                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 431                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 432                  */
 433                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 434                         return (EINVAL);
 435                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 436                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 437                         return (EINVAL);
 438
 439                 /* go back to user mode if both flags are set */
 440                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 441                         trapsignal(lp->lwp_proc, SIGBUS, 0);
 442
 443                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 444                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 445                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 446                 } else {
 447                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 448                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |                                         (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 449                 }
 450                 bcopy(&ucp.uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 451                 tf->tf_eflags = eflags;
 452                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 453                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 454                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 455                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 456                 tf->tf_ds = _udatasel;
 457                 tf->tf_es = _udatasel;
 458 #if 0
 459                 tf->tf_fs = _udatasel;
 460                 tf->tf_gs = _udatasel;
 461 #endif
 462         } else
 463 #endif
 464         {
 465                 /*
 466                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 467                  */
 468                 /*
 469                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 470                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 471                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 472                  * the signal context during signal handling and there is no
 473                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 474                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 475                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 476                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 477                  */
 478                 if (!EFL_SECURE(eflags & ~PSL_RF, regs->tf_eflags & ~PSL_RF)) {
 479                         kprintf("sigreturn: eflags = 0x%x\n", eflags);
 480                         return(EINVAL);
 481                 }
 482
 483                 /*
 484                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 485                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 486                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 487                  */
 488                 cs = ucp.uc_mcontext.mc_cs;
 489                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 490                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 491                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 492                         return(EINVAL);
 493                 }
 494                 bcopy(&ucp.uc_mcontext.mc_gs, regs, sizeof(struct trapframe));
 495         }
 496
 497         /*
 498          * Restore the FPU state from the frame
 499          */
 500         crit_enter();
 501         npxpop(&ucp.uc_mcontext);
 502
 503         /*
 504          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
 505          * semantics against system calls.
 506          */
 507         if (ucp.uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
 508                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
 509
 510         if (ucp.uc_mcontext.mc_onstack & 1)
 511                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 512         else
 513                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
 514
 515         lp->lwp_sigmask = ucp.uc_sigmask;
 516         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
 517         crit_exit();
 518         return(EJUSTRETURN);
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Stack frame on entry to function.  %eax will contain the function vector,
 523  * %ecx will contain the function data.  flags, ecx, and eax will have
 524  * already been pushed on the stack.
 525  */
 526 struct upc_frame {
 527         register_t      eax;
 528         register_t      ecx;
 529         register_t      edx;
 530         register_t      flags;
 531         register_t      oldip;
 532 };
 533
 534 void
 535 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
 536 {
 537         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 538         struct trapframe *regs;
 539         struct upcall upcall;
 540         struct upc_frame upc_frame;
 541         int     crit_count = 0;
 542
 543         /*
 544          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
 545          * context, switch back to the virtual kernel context before
 546          * trying to post the signal.
 547          */
 548         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
 549                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
 550                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
 551         }
 552
 553         /*
 554          * Get the upcall data structure
 555          */
 556         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
 557             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
 558         ) {
 559                 vu->vu_pending = 0;
 560                 kprintf("bad upcall address\n");
 561                 return;
 562         }
 563
 564         /*
 565          * If the data structure is already marked pending or has a critical
 566          * section count, mark the data structure as pending and return
 567          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
 568          */
 569         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
 570                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
 571                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
 572                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 573                                 sizeof(upcall.upc_pending));
 574                 }
 575                 return;
 576         }
 577
 578         /*
 579          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
 580          *
 581          * Bump our critical section count and set or clear the
 582          * user pending flag depending on whether more upcalls are
 583          * pending.  The user will be responsible for calling
 584          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
 585          */
 586         vu->vu_pending = 0;
 587         upcall.upc_pending = morepending;
 588         ++crit_count;
 589         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 590                 sizeof(upcall.upc_pending));
 591         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
 592                 sizeof(int));
 593
 594         /*
 595          * Construct a stack frame and issue the upcall
 596          */
 597         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 598         upc_frame.eax = regs->tf_eax;
 599         upc_frame.ecx = regs->tf_ecx;
 600         upc_frame.edx = regs->tf_edx;
 601         upc_frame.flags = regs->tf_eflags;
 602         upc_frame.oldip = regs->tf_eip;
 603         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_esp - sizeof(upc_frame)),
 604             sizeof(upc_frame)) != 0) {
 605                 kprintf("bad stack on upcall\n");
 606         } else {
 607                 regs->tf_eax = (register_t)vu->vu_func;
 608                 regs->tf_ecx = (register_t)vu->vu_data;
 609                 regs->tf_edx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 610                 regs->tf_eip = (register_t)vu->vu_ctx;
 611                 regs->tf_esp -= sizeof(upc_frame);
 612         }
 613 }
 614
 615 /*
 616  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
 617  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
 618  * being overwritten by the syscall return value.
 619  *
 620  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
 621  * and the function pointer in %eax.
 622  */
 623 int
 624 fetchupcall (struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
 625 {
 626         struct upc_frame upc_frame;
 627         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 628         struct trapframe *regs;
 629         int error;
 630         struct upcall upcall;
 631         int crit_count;
 632
 633         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 634
 635         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
 636         if (error == 0) {
 637             if (vu) {
 638                 /*
 639                  * This jumps us to the next ready context.
 640                  */
 641                 vu->vu_pending = 0;
 642                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
 643                 crit_count = 0;
 644                 if (error == 0)
 645                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
 646                 ++crit_count;
 647                 if (error == 0)
 648                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
 649                 regs->tf_eax = (register_t)vu->vu_func;
 650                 regs->tf_ecx = (register_t)vu->vu_data;
 651                 regs->tf_edx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 652                 regs->tf_eip = (register_t)vu->vu_ctx;
 653                 regs->tf_esp = (register_t)rsp;
 654             } else {
 655                 /*
 656                  * This returns us to the originally interrupted code.
 657                  */
 658                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
 659                 regs->tf_eax = upc_frame.eax;
 660                 regs->tf_ecx = upc_frame.ecx;
 661                 regs->tf_edx = upc_frame.edx;
 662                 regs->tf_eflags = (regs->tf_eflags & ~PSL_USERCHANGE) |
 663                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
 664                 regs->tf_eip = upc_frame.oldip;
 665                 regs->tf_esp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
 666             }
 667         }
 668         if (error == 0)
 669                 error = EJUSTRETURN;
 670         return(error);
 671 }
 672
 673 /*
 674  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
 675  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
 676  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
 677  *
 678  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
 679  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
 680  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
 681  * critical section.
 682  *
 683  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
 684  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
 685  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
 686  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
 687  */
 688 static int      cpu_idle_hlt = 1;
 689 static int      cpu_idle_hltcnt;
 690 static int      cpu_idle_spincnt;
 691 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
 692     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
 693 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
 694     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
 695 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
 696     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
 697
 698 void
 699 cpu_idle(void)
 700 {
 701         struct thread *td = curthread;
 702         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 703         int reqflags;
 704
 705         crit_exit();
 706         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
 707 #ifdef SMP
 708         KKASSERT(td->td_mpcount == 0);
 709 #endif
 710         cpu_enable_intr();
 711         for (;;) {
 712                 /*
 713                  * See if there are any LWKTs ready to go.
 714                  */
 715                 lwkt_switch();
 716
 717 #ifdef SMP
 718                 KKASSERT(td->td_mpcount == 0);
 719 #endif
 720                 /*
 721                  * The idle loop halts only if no threads are scheduleable
 722                  * and no signals have occured.
 723                  */
 724                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
 725                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
 726                         splz();
 727 #ifdef SMP
 728                         KKASSERT(td->td_mpcount == 0);
 729                         KKASSERT(MP_LOCK_HELD(td->td_gd) == 0);
 730 #endif
 731                         if (!lwkt_runnable()) {
 732 #ifdef DEBUGIDLE
 733                                 struct timeval tv1, tv2;
 734                                 gettimeofday(&tv1, NULL);
 735 #endif
 736                                 reqflags = gd->mi.gd_reqflags &
 737                                            ~RQF_IDLECHECK_MASK;
 738                                 umtx_sleep(&gd->mi.gd_reqflags, reqflags,
 739                                            1000000);
 740 #ifdef DEBUGIDLE
 741                                 gettimeofday(&tv2, NULL);
 742                                 if (tv2.tv_usec - tv1.tv_usec +
 743                                     (tv2.tv_sec - tv1.tv_sec) * 1000000
 744                                     > 500000) {
 745                                         kprintf("cpu %d idlelock %08x %08x\n",
 746                                                 gd->mi.gd_cpuid,
 747                                                 gd->mi.gd_reqflags,
 748                                                 gd->gd_fpending);
 749                                 }
 750 #endif
 751                         }
 752 #ifdef SMP
 753                         else {
 754                                 handle_cpu_contention_mask();
 755                         }
 756 #endif
 757                         ++cpu_idle_hltcnt;
 758                 } else {
 759                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
 760                         splz();
 761 #ifdef SMP
 762                         handle_cpu_contention_mask();
 763                         __asm __volatile("pause");
 764 #endif
 765                         ++cpu_idle_spincnt;
 766                 }
 767         }
 768 }
 769
 770 #ifdef SMP
 771
 772 /*
 773  * Called by the LWKT switch core with a critical section held if the only
 774  * schedulable thread needs the MP lock and we couldn't get it.  On
 775  * a real cpu we just spin in the scheduler.  In the virtual kernel
 776  * we sleep for a bit.
 777  */
 778 void
 779 handle_cpu_contention_mask(void)
 780 {
 781         cpumask_t mask;
 782
 783         mask = cpu_contention_mask;
 784         cpu_ccfence();
 785         if (mask && bsfl(mask) != mycpu->gd_cpuid)
 786                 pthread_yield();
 787 }
 788
 789 /*
 790  * Called by the spinlock code with or without a critical section held
 791  * when a spinlock is found to be seriously constested.
 792  *
 793  * We need to enter a critical section to prevent signals from recursing
 794  * into pthreads.
 795  */
 796 void
 797 cpu_spinlock_contested(void)
 798 {
 799         cpu_pause();
 800 }
 801
 802 #endif
 803
 804 /*
 805  * Clear registers on exec
 806  */
 807 void
 808 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
 809 {
 810         struct thread *td = curthread;
 811         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 812         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
 813         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 814
 815         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
 816         user_ldt_free(pcb);
 817
 818         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
 819         regs->tf_eip = entry;
 820         regs->tf_esp = stack;
 821         regs->tf_eflags = PSL_USER | (regs->tf_eflags & PSL_T);
 822         regs->tf_ss = 0;
 823         regs->tf_ds = 0;
 824         regs->tf_es = 0;
 825         regs->tf_fs = 0;
 826         regs->tf_gs = 0;
 827         regs->tf_cs = 0;
 828
 829         /* PS_STRINGS value for BSD/OS binaries.  It is 0 for non-BSD/OS. */
 830         regs->tf_ebx = ps_strings;
 831
 832         /*
 833          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
 834          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
 835          */
 836         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 837                 pcb->pcb_dr0 = 0;
 838                 pcb->pcb_dr1 = 0;
 839                 pcb->pcb_dr2 = 0;
 840                 pcb->pcb_dr3 = 0;
 841                 pcb->pcb_dr6 = 0;
 842                 pcb->pcb_dr7 = 0;
 843                 if (pcb == td->td_pcb) {
 844                         /*
 845                          * Clear the debug registers on the running
 846                          * CPU, otherwise they will end up affecting
 847                          * the next process we switch to.
 848                          */
 849                         reset_dbregs();
 850                 }
 851                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 852         }
 853
 854         /*
 855          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
 856          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
 857          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
 858          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
 859          * emulators don't provide an entry point for initialization.
 860          */
 861         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
 862
 863         /*
 864          * note: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
 865          * gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread may panic
 866          * in npxdna().
 867          */
 868         crit_enter();
 869 #if 0
 870         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
 871 #endif
 872
 873 #if NNPX > 0
 874         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
 875         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
 876 #endif
 877         crit_exit();
 878
 879         /*
 880          * note: linux emulator needs edx to be 0x0 on entry, which is
 881          * handled in execve simply by setting the 64 bit syscall
 882          * return value to 0.
 883          */
 884 }
 885
 886 void
 887 cpu_setregs(void)
 888 {
 889 #if 0
 890         unsigned int cr0;
 891
 892         cr0 = rcr0();
 893         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
 894         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
 895         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
 896         load_cr0(cr0);
 897         load_gs(_udatasel);
 898 #endif
 899 }
 900
 901 static int
 902 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 903 {
 904         int error;
 905         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
 906                 req);
 907         if (!error && req->newptr)
 908                 resettodr();
 909         return (error);
 910 }
 911
 912 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 913         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
 914
 915 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
 916 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
 917         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
 918
 919 /*
 920  * Initialize 386 and configure to run kernel
 921  */
 922
 923 /*
 924  * Initialize segments & interrupt table
 925  */
 926
 927 extern  struct user *proc0paddr;
 928
 929 #if 0
 930
 931 extern inthand_t
 932         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
 933         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
 934         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
 935         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
 936         IDTVEC(xmm), IDTVEC(syscall),
 937         IDTVEC(rsvd0);
 938 extern inthand_t
 939         IDTVEC(int0x80_syscall);
 940
 941 #endif
 942
 943 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
 944 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
 945 #endif
 946
 947 int
 948 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
 949 {
 950         lp->lwp_md.md_regs->tf_eip = addr;
 951         return (0);
 952 }
 953
 954 int
 955 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
 956 {
 957         lp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_T;
 958         return (0);
 959 }
 960
 961 int
 962 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
 963 {
 964         struct trapframe *tp;
 965
 966         tp = lp->lwp_md.md_regs;
 967         regs->r_gs = tp->tf_gs;
 968         regs->r_fs = tp->tf_fs;
 969         regs->r_es = tp->tf_es;
 970         regs->r_ds = tp->tf_ds;
 971         regs->r_edi = tp->tf_edi;
 972         regs->r_esi = tp->tf_esi;
 973         regs->r_ebp = tp->tf_ebp;
 974         regs->r_ebx = tp->tf_ebx;
 975         regs->r_edx = tp->tf_edx;
 976         regs->r_ecx = tp->tf_ecx;
 977         regs->r_eax = tp->tf_eax;
 978         regs->r_eip = tp->tf_eip;
 979         regs->r_cs = tp->tf_cs;
 980         regs->r_eflags = tp->tf_eflags;
 981         regs->r_esp = tp->tf_esp;
 982         regs->r_ss = tp->tf_ss;
 983         return (0);
 984 }
 985
 986 int
 987 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
 988 {
 989         struct trapframe *tp;
 990
 991         tp = lp->lwp_md.md_regs;
 992         if (!EFL_SECURE(regs->r_eflags, tp->tf_eflags) ||
 993             !CS_SECURE(regs->r_cs))
 994                 return (EINVAL);
 995         tp->tf_gs = regs->r_gs;
 996         tp->tf_fs = regs->r_fs;
 997         tp->tf_es = regs->r_es;
 998         tp->tf_ds = regs->r_ds;
 999         tp->tf_edi = regs->r_edi;
1000         tp->tf_esi = regs->r_esi;
1001         tp->tf_ebp = regs->r_ebp;
1002         tp->tf_ebx = regs->r_ebx;
1003         tp->tf_edx = regs->r_edx;
1004         tp->tf_ecx = regs->r_ecx;
1005         tp->tf_eax = regs->r_eax;
1006         tp->tf_eip = regs->r_eip;
1007         tp->tf_cs = regs->r_cs;
1008         tp->tf_eflags = regs->r_eflags;
1009         tp->tf_esp = regs->r_esp;
1010         tp->tf_ss = regs->r_ss;
1011         return (0);
1012 }
1013
1014 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1015 static void
1016 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1017 {
1018         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
1019         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1020         int i;
1021
1022         /* FPU control/status */
1023         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1024         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1025         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
1026         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1027         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1028         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1029         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1030         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1031
1032         /* FPU registers */
1033         for (i = 0; i < 8; ++i)
1034                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
1035
1036         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
1037 }
1038
1039 static void
1040 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1041 {
1042         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
1043         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1044         int i;
1045
1046         /* FPU control/status */
1047         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1048         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1049         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
1050         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1051         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1052         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1053         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1054         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1055
1056         /* FPU registers */
1057         for (i = 0; i < 8; ++i)
1058                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1059
1060         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
1061 }
1062 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1063
1064 int
1065 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1066 {
1067 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1068         if (cpu_fxsr) {
1069                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
1070                                 (struct save87 *)fpregs);
1071                 return (0);
1072         }
1073 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1074         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
1075         return (0);
1076 }
1077
1078 int
1079 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1080 {
1081 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1082         if (cpu_fxsr) {
1083                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
1084                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
1085                 return (0);
1086         }
1087 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1088         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
1089         return (0);
1090 }
1091
1092 int
1093 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1094 {
1095         return (ENOSYS);
1096 }
1097
1098 int
1099 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1100 {
1101         return (ENOSYS);
1102 }
1103
1104 #if 0
1105 /*
1106  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
1107  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
1108  */
1109 int
1110 user_dbreg_trap(void)
1111 {
1112         u_int32_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
1113         u_int32_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
1114         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
1115         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
1116         int i;
1117
1118         dr7 = rdr7();
1119         if ((dr7 & 0x000000ff) == 0) {
1120                 /*
1121                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
1122                  * thus the trap couldn't have been caused by the
1123                  * hardware debug registers
1124                  */
1125                 return 0;
1126         }
1127
1128         nbp = 0;
1129         dr6 = rdr6();
1130         bp = dr6 & 0x0000000f;
1131
1132         if (!bp) {
1133                 /*
1134                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
1135                  * trap was not caused by any of the debug registers
1136                  */
1137                 return 0;
1138         }
1139
1140         /*
1141          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
1142          * which ones and if any of them are user space addresses
1143          */
1144
1145         if (bp & 0x01) {
1146                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
1147         }
1148         if (bp & 0x02) {
1149                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
1150         }
1151         if (bp & 0x04) {
1152                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
1153         }
1154         if (bp & 0x08) {
1155                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
1156         }
1157
1158         for (i=0; i<nbp; i++) {
1159                 if (addr[i] <
1160                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1161                         /*
1162                          * addr[i] is in user space
1163                          */
1164                         return nbp;
1165                 }
1166         }
1167
1168         /*
1169          * None of the breakpoints are in user space.
1170          */
1171         return 0;
1172 }
1173
1174 #endif
1175
1176 void
1177 identcpu(void)
1178 {
1179         int regs[4];
1180
1181         do_cpuid(1, regs);
1182         cpu_feature = regs[3];
1183 }
1184
1185
1186 #ifndef DDB
1187 void
1188 Debugger(const char *msg)
1189 {
1190         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
1191 }
1192 #endif /* no DDB */
1193