sys/platform/vkernel64/x86_64/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 "opt_atalk.h"
  43 #include "opt_compat.h"
  44 #include "opt_ddb.h"
  45 #include "opt_directio.h"
  46 #include "opt_inet.h"
  47 #include "opt_ipx.h"
  48 #include "opt_msgbuf.h"
  49 #include "opt_swap.h"
  50
  51 #include <sys/param.h>
  52 #include <sys/systm.h>
  53 #include <sys/sysproto.h>
  54 #include <sys/signalvar.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/linker.h>
  57 #include <sys/malloc.h>
  58 #include <sys/proc.h>
  59 #include <sys/buf.h>
  60 #include <sys/reboot.h>
  61 #include <sys/mbuf.h>
  62 #include <sys/msgbuf.h>
  63 #include <sys/sysent.h>
  64 #include <sys/sysctl.h>
  65 #include <sys/vmmeter.h>
  66 #include <sys/bus.h>
  67 #include <sys/upcall.h>
  68 #include <sys/usched.h>
  69 #include <sys/reg.h>
  70
  71 #include <vm/vm.h>
  72 #include <vm/vm_param.h>
  73 #include <sys/lock.h>
  74 #include <vm/vm_kern.h>
  75 #include <vm/vm_object.h>
  76 #include <vm/vm_page.h>
  77 #include <vm/vm_map.h>
  78 #include <vm/vm_pager.h>
  79 #include <vm/vm_extern.h>
  80
  81 #include <sys/thread2.h>
  82 #include <sys/mplock2.h>
  83
  84 #include <sys/user.h>
  85 #include <sys/exec.h>
  86 #include <sys/cons.h>
  87
  88 #include <ddb/ddb.h>
  89
  90 #include <machine/cpu.h>
  91 #include <machine/clock.h>
  92 #include <machine/specialreg.h>
  93 #include <machine/md_var.h>
  94 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
  95 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
  96 #include <machine/smp.h>
  97 #ifdef PERFMON
  98 #include <machine/perfmon.h>
  99 #endif
 100 #include <machine/cputypes.h>
 101
 102 #include <bus/isa/rtc.h>
 103 #include <sys/random.h>
 104 #include <sys/ptrace.h>
 105 #include <machine/sigframe.h>
 106 #include <unistd.h>             /* umtx_* functions */
 107 #include <pthread.h>            /* pthread_yield() */
 108
 109 extern void dblfault_handler (void);
 110
 111 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 112 static void set_fpregs_xmm (struct save87 *, struct savexmm *);
 113 static void fill_fpregs_xmm (struct savexmm *, struct save87 *);
 114 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
 115 #ifdef DIRECTIO
 116 extern void ffs_rawread_setup(void);
 117 #endif /* DIRECTIO */
 118
 119 #ifdef SMP
 120 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 121 #else
 122 int64_t tsc_offsets[1];
 123 #endif
 124
 125 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 126 extern int swtch_optim_stats;
 127 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 128         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 129 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 130         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 131 #endif
 132
 133 static int
 134 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 135 {
 136         /* JG */
 137         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob((int)Maxmem), req);
 138         return (error);
 139 }
 140
 141 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 142         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
 143
 144 static int
 145 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 146 {
 147         /* JG */
 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         char *sp;
 224
 225         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 226         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 227
 228         /* Save user context */
 229         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 230         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 231         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 232         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 233         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
 234         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
 235
 236         /* Make the size of the saved context visible to userland */
 237         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 238
 239         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
 240         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 241                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
 242
 243         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 244         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 245             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 246                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
 247                               sizeof(struct sigframe));
 248                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 249         } else {
 250                 /* We take red zone into account */
 251                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 252         }
 253
 254         /* Align to 16 bytes */
 255         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~0xFUL);
 256
 257         /* Translate the signal is appropriate */
 258         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 259                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 260                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 261         }
 262
 263         /*
 264          * Build the argument list for the signal handler.
 265          *
 266          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
 267          */
 268         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
 269         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
 270
 271         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 272                 /*
 273                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
 274                  *
 275                  * action(signo, siginfo, ucontext)
 276                  */
 277                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
 278                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
 279                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 280
 281                 /* fill siginfo structure */
 282                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 283                 sf.sf_si.si_code = code;
 284                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_err;
 285         } else {
 286                 /*
 287                  * Old FreeBSD-style arguments.
 288                  *
 289                  * handler (signo, code, [uc], addr)
 290                  */
 291                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
 292                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
 293                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 294         }
 295
 296 #if 0
 297         /*
 298          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 299          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 300          * eflags.
 301          */
 302         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 303                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 304                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 305
 306                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 307                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 308                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 309                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 310
 311                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 312                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 313                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 314                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 315
 316                 /*
 317                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 318                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 319                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 320                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 321                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 322                  */
 323                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 324         }
 325 #endif
 326
 327         /*
 328          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 329          */
 330         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 331
 332         /*
 333          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 334          */
 335         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 336                 /*
 337                  * Something is wrong with the stack pointer.
 338                  * ...Kill the process.
 339                  */
 340                 sigexit(lp, SIGILL);
 341         }
 342
 343         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
 344         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 345
 346         /*
 347          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 348          * on function entry
 349          */
 350         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 351
 352         /*
 353          * 64 bit mode has a code and stack selector but
 354          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
 355          * stored in-context.
 356          */
 357         regs->tf_cs = _ucodesel;
 358         regs->tf_ss = _udatasel;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 363  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
 364  * issue.
 365  *
 366  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
 367  * bad idea?
 368  */
 369 int
 370 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 371 {
 372         frame->tf_cs = _ucodesel;
 373         frame->tf_ss = _udatasel;
 374         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
 375         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
 376         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 377
 378         return(0);
 379 }
 380
 381 /*
 382  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
 383  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
 384  */
 385 int
 386 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 387 {
 388         return(0);
 389 }
 390
 391 /*
 392  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 393  *
 394  * System call to cleanup state after a signal
 395  * has been taken.  Reset signal mask and
 396  * stack state from context left by sendsig (above).
 397  * Return to previous pc and psl as specified by
 398  * context left by sendsig. Check carefully to
 399  * make sure that the user has not modified the
 400  * state to gain improper privileges.
 401  */
 402 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 403 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 404
 405 int
 406 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 407 {
 408         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 409         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 410         struct trapframe *regs;
 411         ucontext_t uc;
 412         ucontext_t *ucp;
 413         register_t rflags;
 414         int cs;
 415         int error;
 416
 417         /*
 418          * We have to copy the information into kernel space so userland
 419          * can't modify it while we are sniffing it.
 420          */
 421         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 422         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 423         if (error)
 424                 return (error);
 425         ucp = &uc;
 426         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 427
 428         /* VM (8086) mode not supported */
 429         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
 430
 431 #if 0
 432         if (eflags & PSL_VM) {
 433                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 434                 struct vm86_kernel *vm86;
 435
 436                 /*
 437                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 438                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 439                  */
 440                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 441                         return (EINVAL);
 442                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 443                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 444                         return (EINVAL);
 445
 446                 /* go back to user mode if both flags are set */
 447                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 448                         trapsignal(lp->lwp_proc, SIGBUS, 0);
 449
 450                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 451                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 452                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 453                 } else {
 454                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 455                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |                                         (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 456                 }
 457                 bcopy(&ucp.uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 458                 tf->tf_eflags = eflags;
 459                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 460                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 461                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 462                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 463                 tf->tf_ds = _udatasel;
 464                 tf->tf_es = _udatasel;
 465 #if 0
 466                 tf->tf_fs = _udatasel;
 467                 tf->tf_gs = _udatasel;
 468 #endif
 469         } else
 470 #endif
 471         {
 472                 /*
 473                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 474                  */
 475                 /*
 476                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 477                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 478                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 479                  * the signal context during signal handling and there is no
 480                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 481                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 482                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 483                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 484                  */
 485                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 486                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
 487                         return(EINVAL);
 488                 }
 489
 490                 /*
 491                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 492                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 493                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 494                  */
 495                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
 496                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 497                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 498                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 499                         return(EINVAL);
 500                 }
 501                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
 502         }
 503
 504         /*
 505          * Restore the FPU state from the frame
 506          */
 507         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
 508
 509         /*
 510          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
 511          * semantics against system calls.
 512          */
 513         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
 514                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
 515
 516         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
 517                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 518         else
 519                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
 520
 521         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
 522         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
 523         return(EJUSTRETURN);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
 528  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
 529  * already been pushed on the stack.
 530  */
 531 struct upc_frame {
 532         register_t      rax;
 533         register_t      rcx;
 534         register_t      rdx;
 535         register_t      flags;
 536         register_t      oldip;
 537 };
 538
 539 void
 540 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
 541 {
 542         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 543         struct trapframe *regs;
 544         struct upcall upcall;
 545         struct upc_frame upc_frame;
 546         int     crit_count = 0;
 547
 548         /*
 549          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
 550          * context, switch back to the virtual kernel context before
 551          * trying to post the signal.
 552          */
 553         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
 554                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
 555                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
 556         }
 557
 558         /*
 559          * Get the upcall data structure
 560          */
 561         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
 562             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
 563         ) {
 564                 vu->vu_pending = 0;
 565                 kprintf("bad upcall address\n");
 566                 return;
 567         }
 568
 569         /*
 570          * If the data structure is already marked pending or has a critical
 571          * section count, mark the data structure as pending and return
 572          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
 573          */
 574         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
 575                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
 576                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
 577                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 578                                 sizeof(upcall.upc_pending));
 579                 }
 580                 return;
 581         }
 582
 583         /*
 584          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
 585          *
 586          * Bump our critical section count and set or clear the
 587          * user pending flag depending on whether more upcalls are
 588          * pending.  The user will be responsible for calling
 589          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
 590          */
 591         vu->vu_pending = 0;
 592         upcall.upc_pending = morepending;
 593         ++crit_count;
 594         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 595                 sizeof(upcall.upc_pending));
 596         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
 597                 sizeof(int));
 598
 599         /*
 600          * Construct a stack frame and issue the upcall
 601          */
 602         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 603         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
 604         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
 605         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
 606         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
 607         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
 608         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
 609             sizeof(upc_frame)) != 0) {
 610                 kprintf("bad stack on upcall\n");
 611         } else {
 612                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
 613                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
 614                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 615                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
 616                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
 617         }
 618 }
 619
 620 /*
 621  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
 622  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
 623  * being overwritten by the syscall return value.
 624  *
 625  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
 626  * and the function pointer in %eax.
 627  */
 628 int
 629 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
 630 {
 631         struct upc_frame upc_frame;
 632         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 633         struct trapframe *regs;
 634         int error;
 635         struct upcall upcall;
 636         int crit_count;
 637
 638         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 639
 640         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
 641         if (error == 0) {
 642             if (vu) {
 643                 /*
 644                  * This jumps us to the next ready context.
 645                  */
 646                 vu->vu_pending = 0;
 647                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
 648                 crit_count = 0;
 649                 if (error == 0)
 650                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
 651                 ++crit_count;
 652                 if (error == 0)
 653                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
 654                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
 655                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
 656                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 657                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
 658                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
 659             } else {
 660                 /*
 661                  * This returns us to the originally interrupted code.
 662                  */
 663                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
 664                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
 665                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
 666                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
 667                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
 668                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
 669                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
 670                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
 671             }
 672         }
 673         if (error == 0)
 674                 error = EJUSTRETURN;
 675         return(error);
 676 }
 677
 678 /*
 679  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
 680  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
 681  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
 682  *
 683  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
 684  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
 685  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
 686  * critical section.
 687  *
 688  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
 689  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
 690  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
 691  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
 692  */
 693 static int      cpu_idle_hlt = 1;
 694 static int      cpu_idle_hltcnt;
 695 static int      cpu_idle_spincnt;
 696 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
 697     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
 698 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
 699     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
 700 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
 701     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
 702
 703 void
 704 cpu_idle(void)
 705 {
 706         struct thread *td = curthread;
 707         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 708         int reqflags;
 709
 710         crit_exit();
 711         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
 712         cpu_enable_intr();
 713         for (;;) {
 714                 /*
 715                  * See if there are any LWKTs ready to go.
 716                  */
 717                 lwkt_switch();
 718
 719                 /*
 720                  * The idle loop halts only if no threads are scheduleable
 721                  * and no signals have occured.
 722                  */
 723                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
 724                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
 725                         splz();
 726                         if (!lwkt_runnable()) {
 727 #ifdef DEBUGIDLE
 728                                 struct timeval tv1, tv2;
 729                                 gettimeofday(&tv1, NULL);
 730 #endif
 731                                 reqflags = gd->mi.gd_reqflags &
 732                                            ~RQF_IDLECHECK_MASK;
 733                                 umtx_sleep(&gd->mi.gd_reqflags, reqflags,
 734                                            1000000);
 735 #ifdef DEBUGIDLE
 736                                 gettimeofday(&tv2, NULL);
 737                                 if (tv2.tv_usec - tv1.tv_usec +
 738                                     (tv2.tv_sec - tv1.tv_sec) * 1000000
 739                                     > 500000) {
 740                                         kprintf("cpu %d idlelock %08x %08x\n",
 741                                                 gd->mi.gd_cpuid,
 742                                                 gd->mi.gd_reqflags,
 743                                                 gd->gd_fpending);
 744                                 }
 745 #endif
 746                         }
 747 #ifdef SMP
 748                         else {
 749                                 handle_cpu_contention_mask();
 750                         }
 751 #endif
 752                         ++cpu_idle_hltcnt;
 753                 } else {
 754                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
 755                         splz();
 756 #ifdef SMP
 757                         handle_cpu_contention_mask();
 758                         __asm __volatile("pause");
 759 #endif
 760                         ++cpu_idle_spincnt;
 761                 }
 762         }
 763 }
 764
 765 #ifdef SMP
 766
 767 /*
 768  * Called by the LWKT switch core with a critical section held if the only
 769  * schedulable thread needs the MP lock and we couldn't get it.  On
 770  * a real cpu we just spin in the scheduler.  In the virtual kernel
 771  * we sleep for a bit.
 772  */
 773 void
 774 handle_cpu_contention_mask(void)
 775 {
 776         cpumask_t mask;
 777
 778         mask = cpu_contention_mask;
 779         cpu_ccfence();
 780         if (mask && bsfl(mask) != mycpu->gd_cpuid)
 781                 pthread_yield();
 782 }
 783
 784 /*
 785  * Called by the spinlock code with or without a critical section held
 786  * when a spinlock is found to be seriously constested.
 787  *
 788  * We need to enter a critical section to prevent signals from recursing
 789  * into pthreads.
 790  */
 791 void
 792 cpu_spinlock_contested(void)
 793 {
 794         cpu_pause();
 795 }
 796
 797 #endif
 798
 799 /*
 800  * Clear registers on exec
 801  */
 802 void
 803 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
 804 {
 805         struct thread *td = curthread;
 806         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 807         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
 808         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
 809
 810         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
 811         user_ldt_free(pcb);
 812
 813         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
 814         regs->tf_rip = entry;
 815         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
 816         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
 817         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
 818         regs->tf_ss = _udatasel;
 819         regs->tf_cs = _ucodesel;
 820         regs->tf_rbx = ps_strings;
 821
 822         /*
 823          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
 824          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
 825          */
 826         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 827                 pcb->pcb_dr0 = 0;
 828                 pcb->pcb_dr1 = 0;
 829                 pcb->pcb_dr2 = 0;
 830                 pcb->pcb_dr3 = 0;
 831                 pcb->pcb_dr6 = 0;
 832                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
 833                 if (pcb == td->td_pcb) {
 834                         /*
 835                          * Clear the debug registers on the running
 836                          * CPU, otherwise they will end up affecting
 837                          * the next process we switch to.
 838                          */
 839                         reset_dbregs();
 840                 }
 841                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 842         }
 843
 844         /*
 845          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
 846          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
 847          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
 848          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
 849          * emulators don't provide an entry point for initialization.
 850          */
 851         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
 852
 853         /*
 854          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
 855          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
 856          *       may panic in npxdna().
 857          */
 858         crit_enter();
 859 #if 0
 860         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
 861 #endif
 862
 863         /*
 864          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
 865          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
 866          *       code knows what the current MSR values are.
 867          */
 868         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
 869         pcb->pcb_gsbase = 0;
 870         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
 871         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
 872         crit_exit();
 873
 874         /*
 875          * note: linux emulator needs edx to be 0x0 on entry, which is
 876          * handled in execve simply by setting the 64 bit syscall
 877          * return value to 0.
 878          */
 879 }
 880
 881 void
 882 cpu_setregs(void)
 883 {
 884 #if 0
 885         unsigned int cr0;
 886
 887         cr0 = rcr0();
 888         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
 889         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
 890         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
 891         load_cr0(cr0);
 892         load_gs(_udatasel);
 893 #endif
 894 }
 895
 896 static int
 897 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 898 {
 899         int error;
 900         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
 901                 req);
 902         if (!error && req->newptr)
 903                 resettodr();
 904         return (error);
 905 }
 906
 907 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 908         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
 909
 910 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
 911 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
 912         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
 913
 914 /*
 915  * Initialize 386 and configure to run kernel
 916  */
 917
 918 /*
 919  * Initialize segments & interrupt table
 920  */
 921
 922 extern  struct user *proc0paddr;
 923
 924 #if 0
 925
 926 extern inthand_t
 927         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
 928         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
 929         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
 930         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
 931         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
 932         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
 933 #endif
 934
 935 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
 936 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
 937 #endif
 938
 939 int
 940 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
 941 {
 942         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
 943         return (0);
 944 }
 945
 946 int
 947 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
 948 {
 949         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
 950         return (0);
 951 }
 952
 953 int
 954 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
 955 {
 956         struct trapframe *tp;
 957
 958         tp = lp->lwp_md.md_regs;
 959         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
 960         return (0);
 961 }
 962
 963 int
 964 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
 965 {
 966         struct trapframe *tp;
 967
 968         tp = lp->lwp_md.md_regs;
 969         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
 970             !CS_SECURE(regs->r_cs))
 971                 return (EINVAL);
 972         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
 973         return (0);
 974 }
 975
 976 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 977 static void
 978 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
 979 {
 980         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
 981         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
 982         int i;
 983
 984         /* FPU control/status */
 985         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
 986         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
 987         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
 988         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
 989         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
 990         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
 991         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
 992         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
 993
 994         /* FPU registers */
 995         for (i = 0; i < 8; ++i)
 996                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
 997
 998         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
 999 }
1000
1001 static void
1002 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1003 {
1004         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
1005         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1006         int i;
1007
1008         /* FPU control/status */
1009         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1010         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1011         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
1012         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1013         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1014         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1015         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1016         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1017
1018         /* FPU registers */
1019         for (i = 0; i < 8; ++i)
1020                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1021
1022         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
1023 }
1024 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1025
1026 int
1027 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1028 {
1029 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1030         if (cpu_fxsr) {
1031                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
1032                                 (struct save87 *)fpregs);
1033                 return (0);
1034         }
1035 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1036         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
1037         return (0);
1038 }
1039
1040 int
1041 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1042 {
1043 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1044         if (cpu_fxsr) {
1045                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
1046                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
1047                 return (0);
1048         }
1049 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1050         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
1051         return (0);
1052 }
1053
1054 int
1055 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1056 {
1057         return (ENOSYS);
1058 }
1059
1060 int
1061 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1062 {
1063         return (ENOSYS);
1064 }
1065
1066 #if 0
1067 /*
1068  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
1069  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
1070  */
1071 int
1072 user_dbreg_trap(void)
1073 {
1074         u_int32_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
1075         u_int32_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
1076         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
1077         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
1078         int i;
1079
1080         dr7 = rdr7();
1081         if ((dr7 & 0x000000ff) == 0) {
1082                 /*
1083                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
1084                  * thus the trap couldn't have been caused by the
1085                  * hardware debug registers
1086                  */
1087                 return 0;
1088         }
1089
1090         nbp = 0;
1091         dr6 = rdr6();
1092         bp = dr6 & 0x0000000f;
1093
1094         if (!bp) {
1095                 /*
1096                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
1097                  * trap was not caused by any of the debug registers
1098                  */
1099                 return 0;
1100         }
1101
1102         /*
1103          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
1104          * which ones and if any of them are user space addresses
1105          */
1106
1107         if (bp & 0x01) {
1108                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
1109         }
1110         if (bp & 0x02) {
1111                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
1112         }
1113         if (bp & 0x04) {
1114                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
1115         }
1116         if (bp & 0x08) {
1117                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
1118         }
1119
1120         for (i=0; i<nbp; i++) {
1121                 if (addr[i] <
1122                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1123                         /*
1124                          * addr[i] is in user space
1125                          */
1126                         return nbp;
1127                 }
1128         }
1129
1130         /*
1131          * None of the breakpoints are in user space.
1132          */
1133         return 0;
1134 }
1135
1136 #endif
1137
1138 void
1139 identcpu(void)
1140 {
1141         int regs[4];
1142
1143         do_cpuid(1, regs);
1144         cpu_feature = regs[3];
1145 }
1146
1147
1148 #ifndef DDB
1149 void
1150 Debugger(const char *msg)
1151 {
1152         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
1153 }
1154 #endif /* no DDB */