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  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/i386/cpu_regs.c,v 1.29 2008/06/06 13:19:25 swildner Exp $
  41  */
  42
  43 #include "use_ether.h"
  44 #include "use_npx.h"
  45 #include "use_isa.h"
  46 #include "opt_atalk.h"
  47 #include "opt_compat.h"
  48 #include "opt_ddb.h"
  49 #include "opt_directio.h"
  50 #include "opt_inet.h"
  51 #include "opt_ipx.h"
  52 #include "opt_msgbuf.h"
  53 #include "opt_swap.h"
  54
  55 #include <sys/param.h>
  56 #include <sys/systm.h>
  57 #include <sys/sysproto.h>
  58 #include <sys/signalvar.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/linker.h>
  61 #include <sys/malloc.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/buf.h>
  64 #include <sys/reboot.h>
  65 #include <sys/mbuf.h>
  66 #include <sys/msgbuf.h>
  67 #include <sys/sysent.h>
  68 #include <sys/sysctl.h>
  69 #include <sys/vmmeter.h>
  70 #include <sys/bus.h>
  71 #include <sys/upcall.h>
  72 #include <sys/usched.h>
  73 #include <sys/reg.h>
  74
  75 #include <vm/vm.h>
  76 #include <vm/vm_param.h>
  77 #include <sys/lock.h>
  78 #include <vm/vm_kern.h>
  79 #include <vm/vm_object.h>
  80 #include <vm/vm_page.h>
  81 #include <vm/vm_map.h>
  82 #include <vm/vm_pager.h>
  83 #include <vm/vm_extern.h>
  84
  85 #include <sys/thread2.h>
  86
  87 #include <sys/user.h>
  88 #include <sys/exec.h>
  89 #include <sys/cons.h>
  90
  91 #include <ddb/ddb.h>
  92
  93 #include <machine/cpu.h>
  94 #include <machine/clock.h>
  95 #include <machine/specialreg.h>
  96 #include <machine/md_var.h>
  97 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
  98 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
  99 #include <machine/smp.h>
 100 #ifdef PERFMON
 101 #include <machine/perfmon.h>
 102 #endif
 103 #include <machine/cputypes.h>
 104
 105 #include <bus/isa/rtc.h>
 106 #include <machine/vm86.h>
 107 #include <sys/random.h>
 108 #include <sys/ptrace.h>
 109 #include <machine/sigframe.h>
 110 #include <unistd.h>             /* umtx_* functions */
 111
 112 extern void dblfault_handler (void);
 113
 114 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 115 static void set_fpregs_xmm (struct save87 *, struct savexmm *);
 116 static void fill_fpregs_xmm (struct savexmm *, struct save87 *);
 117 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
 118 #ifdef DIRECTIO
 119 extern void ffs_rawread_setup(void);
 120 #endif /* DIRECTIO */
 121
 122 #ifdef SMP
 123 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 124 #else
 125 int64_t tsc_offsets[1];
 126 #endif
 127
 128 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 129 extern int swtch_optim_stats;
 130 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 131         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 132 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 133         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 134 #endif
 135
 136 static int
 137 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 138 {
 139         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob((int)Maxmem), req);
 140         return (error);
 141 }
 142
 143 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 144         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
 145
 146 static int
 147 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 148 {
 149         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 150                 ctob((int)Maxmem - vmstats.v_wire_count), req);
 151         return (error);
 152 }
 153
 154 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 155         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 156
 157 SYSCTL_ULONG(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLFLAG_RD, &Maxmem, 0, "");
 158
 159 #if 0
 160
 161 static int
 162 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 163 {
 164         int error;
 165
 166         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
 167          * some initial nulls).
 168          */
 169         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
 170                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
 171         if(error) return(error);
 172         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
 173                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
 174                         msgbufp->msg_bufr,req);
 175         }
 176         return(error);
 177 }
 178
 179 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 180         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
 181
 182 static int msgbuf_clear;
 183
 184 static int
 185 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 186 {
 187         int error;
 188         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
 189                 req);
 190         if (!error && req->newptr) {
 191                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
 192                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
 193                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
 194                 msgbuf_clear=0;
 195         }
 196         return (error);
 197 }
 198
 199 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 200         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
 201         "Clear kernel message buffer");
 202
 203 #endif
 204
 205 /*
 206  * Send an interrupt to process.
 207  *
 208  * Stack is set up to allow sigcode stored
 209  * at top to call routine, followed by kcall
 210  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 211  * resets the signal mask, the stack, and the
 212  * frame pointer, it returns to the user
 213  * specified pc, psl.
 214  */
 215 void
 216 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 217 {
 218         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 219         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 220         struct trapframe *regs;
 221         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 222         struct sigframe sf, *sfp;
 223         int oonstack;
 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         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs, sizeof(struct trapframe));
 234
 235         /* make the size of the saved context visible to userland */
 236         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 237
 238         /* save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
 239         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 240                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
 241
 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                 sfp = (struct sigframe *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp +
 247                     lp->lwp_sigstk.ss_size - sizeof(struct sigframe));
 248                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 249         }
 250         else
 251                 sfp = (struct sigframe *)regs->tf_esp - 1;
 252
 253         /* Translate the signal is appropriate */
 254         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 255                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 256                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 257         }
 258
 259         /* Build the argument list for the signal handler. */
 260         sf.sf_signum = sig;
 261         sf.sf_ucontext = (register_t)&sfp->sf_uc;
 262         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 263                 /* Signal handler installed with SA_SIGINFO. */
 264                 sf.sf_siginfo = (register_t)&sfp->sf_si;
 265                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 266
 267                 /* fill siginfo structure */
 268                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 269                 sf.sf_si.si_code = code;
 270                 sf.sf_si.si_addr = (void*)regs->tf_err;
 271         }
 272         else {
 273                 /* Old FreeBSD-style arguments. */
 274                 sf.sf_siginfo = code;
 275                 sf.sf_addr = regs->tf_err;
 276                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 277         }
 278
 279 #if 0
 280         /*
 281          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 282          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 283          * eflags.
 284          */
 285         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 286                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 287                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 288
 289                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 290                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 291                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 292                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 293
 294                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 295                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 296                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 297                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 298
 299                 /*
 300                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 301                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 302                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 303                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 304                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 305                  */
 306                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 307         }
 308 #endif
 309
 310         /*
 311          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 312          */
 313         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 314
 315         /*
 316          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 317          */
 318         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 319                 /*
 320                  * Something is wrong with the stack pointer.
 321                  * ...Kill the process.
 322                  */
 323                 sigexit(lp, SIGILL);
 324         }
 325
 326         regs->tf_esp = (int)sfp;
 327         regs->tf_eip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 328
 329         /*
 330          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 331          * on function entry
 332          */
 333         regs->tf_eflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 334
 335         regs->tf_cs = _ucodesel;
 336         regs->tf_ds = _udatasel;
 337         regs->tf_es = _udatasel;
 338         if (regs->tf_trapno == T_PROTFLT) {
 339                 regs->tf_fs = _udatasel;
 340                 regs->tf_gs = _udatasel;
 341         }
 342         regs->tf_ss = _udatasel;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 347  * VM context.
 348  *
 349  * Allow userland to set or maintain PSL_RF, the resume flag.  This flag
 350  * basically controls whether the return PC should skip the first instruction
 351  * (as in an explicit system call) or re-execute it (as in an exception).
 352  */
 353 int
 354 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 355 {
 356         frame->tf_cs = _ucodesel;
 357         frame->tf_ds = _udatasel;
 358         frame->tf_es = _udatasel;
 359 #if 0
 360         frame->tf_fs = _udatasel;
 361         frame->tf_gs = _udatasel;
 362 #endif
 363         frame->tf_ss = _udatasel;
 364         frame->tf_eflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE);
 365         frame->tf_eflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 366         return(0);
 367 }
 368
 369 int
 370 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 371 {
 372          struct segment_descriptor *desc;
 373          int i;
 374
 375          for (i = 0; i < NGTLS; ++i) {
 376                 desc = &tls->tls[i];
 377                 if (desc->sd_dpl == 0 && desc->sd_type == 0)
 378                         continue;
 379                 if (desc->sd_def32 == 0)
 380                         return(ENXIO);
 381                 if (desc->sd_type != SDT_MEMRWA)
 382                         return(ENXIO);
 383                 if (desc->sd_dpl != SEL_UPL)
 384                         return(ENXIO);
 385                 if (desc->sd_xx != 0 || desc->sd_p != 1)
 386                         return(ENXIO);
 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 ucp;
 412         int cs;
 413         int eflags;
 414         int error;
 415
 416         error = copyin(uap->sigcntxp, &ucp, sizeof(ucp));
 417         if (error)
 418                 return (error);
 419
 420         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 421         eflags = ucp.uc_mcontext.mc_eflags;
 422
 423 #if 0
 424         if (eflags & PSL_VM) {
 425                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 426                 struct vm86_kernel *vm86;
 427
 428                 /*
 429                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 430                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 431                  */
 432                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 433                         return (EINVAL);
 434                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 435                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 436                         return (EINVAL);
 437
 438                 /* go back to user mode if both flags are set */
 439                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 440                         trapsignal(lp->lwp_proc, SIGBUS, 0);
 441
 442                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 443                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 444                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 445                 } else {
 446                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 447                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |                                         (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 448                 }
 449                 bcopy(&ucp.uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 450                 tf->tf_eflags = eflags;
 451                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 452                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 453                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 454                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 455                 tf->tf_ds = _udatasel;
 456                 tf->tf_es = _udatasel;
 457 #if 0
 458                 tf->tf_fs = _udatasel;
 459                 tf->tf_gs = _udatasel;
 460 #endif
 461         } else
 462 #endif
 463         {
 464                 /*
 465                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 466                  */
 467                 /*
 468                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 469                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 470                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 471                  * the signal context during signal handling and there is no
 472                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 473                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 474                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 475                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 476                  */
 477                 if (!EFL_SECURE(eflags & ~PSL_RF, regs->tf_eflags & ~PSL_RF)) {
 478                         kprintf("sigreturn: eflags = 0x%x\n", eflags);
 479                         return(EINVAL);
 480                 }
 481
 482                 /*
 483                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 484                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 485                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 486                  */
 487                 cs = ucp.uc_mcontext.mc_cs;
 488                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 489                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 490                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 491                         return(EINVAL);
 492                 }
 493                 bcopy(&ucp.uc_mcontext.mc_gs, regs, sizeof(struct trapframe));
 494         }
 495
 496         /*
 497          * Restore the FPU state from the frame
 498          */
 499         npxpop(&ucp.uc_mcontext);
 500
 501         /*
 502          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
 503          * semantics against system calls.
 504          */
 505         if (ucp.uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
 506                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
 507
 508         if (ucp.uc_mcontext.mc_onstack & 1)
 509                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 510         else
 511                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
 512
 513         lp->lwp_sigmask = ucp.uc_sigmask;
 514         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
 515         return(EJUSTRETURN);
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Stack frame on entry to function.  %eax will contain the function vector,
 520  * %ecx will contain the function data.  flags, ecx, and eax will have
 521  * already been pushed on the stack.
 522  */
 523 struct upc_frame {
 524         register_t      eax;
 525         register_t      ecx;
 526         register_t      edx;
 527         register_t      flags;
 528         register_t      oldip;
 529 };
 530
 531 void
 532 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
 533 {
 534         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 535         struct trapframe *regs;
 536         struct upcall upcall;
 537         struct upc_frame upc_frame;
 538         int     crit_count = 0;
 539
 540         /*
 541          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
 542          * context, switch back to the virtual kernel context before
 543          * trying to post the signal.
 544          */
 545         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
 546                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
 547                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
 548         }
 549
 550         /*
 551          * Get the upcall data structure
 552          */
 553         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
 554             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
 555         ) {
 556                 vu->vu_pending = 0;
 557                 kprintf("bad upcall address\n");
 558                 return;
 559         }
 560
 561         /*
 562          * If the data structure is already marked pending or has a critical
 563          * section count, mark the data structure as pending and return
 564          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
 565          */
 566         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
 567                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
 568                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
 569                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 570                                 sizeof(upcall.upc_pending));
 571                 }
 572                 return;
 573         }
 574
 575         /*
 576          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
 577          *
 578          * Bump our critical section count and set or clear the
 579          * user pending flag depending on whether more upcalls are
 580          * pending.  The user will be responsible for calling
 581          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
 582          */
 583         vu->vu_pending = 0;
 584         upcall.upc_pending = morepending;
 585         crit_count += TDPRI_CRIT;
 586         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 587                 sizeof(upcall.upc_pending));
 588         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
 589                 sizeof(int));
 590
 591         /*
 592          * Construct a stack frame and issue the upcall
 593          */
 594         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 595         upc_frame.eax = regs->tf_eax;
 596         upc_frame.ecx = regs->tf_ecx;
 597         upc_frame.edx = regs->tf_edx;
 598         upc_frame.flags = regs->tf_eflags;
 599         upc_frame.oldip = regs->tf_eip;
 600         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_esp - sizeof(upc_frame)),
 601             sizeof(upc_frame)) != 0) {
 602                 kprintf("bad stack on upcall\n");
 603         } else {
 604                 regs->tf_eax = (register_t)vu->vu_func;
 605                 regs->tf_ecx = (register_t)vu->vu_data;
 606                 regs->tf_edx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 607                 regs->tf_eip = (register_t)vu->vu_ctx;
 608                 regs->tf_esp -= sizeof(upc_frame);
 609         }
 610 }
 611
 612 /*
 613  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
 614  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
 615  * being overwritten by the syscall return value.
 616  *
 617  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
 618  * and the function pointer in %eax.
 619  */
 620 int
 621 fetchupcall (struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
 622 {
 623         struct upc_frame upc_frame;
 624         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 625         struct trapframe *regs;
 626         int error;
 627         struct upcall upcall;
 628         int crit_count;
 629
 630         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 631
 632         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
 633         if (error == 0) {
 634             if (vu) {
 635                 /*
 636                  * This jumps us to the next ready context.
 637                  */
 638                 vu->vu_pending = 0;
 639                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
 640                 crit_count = 0;
 641                 if (error == 0)
 642                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
 643                 crit_count += TDPRI_CRIT;
 644                 if (error == 0)
 645                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
 646                 regs->tf_eax = (register_t)vu->vu_func;
 647                 regs->tf_ecx = (register_t)vu->vu_data;
 648                 regs->tf_edx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 649                 regs->tf_eip = (register_t)vu->vu_ctx;
 650                 regs->tf_esp = (register_t)rsp;
 651             } else {
 652                 /*
 653                  * This returns us to the originally interrupted code.
 654                  */
 655                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
 656                 regs->tf_eax = upc_frame.eax;
 657                 regs->tf_ecx = upc_frame.ecx;
 658                 regs->tf_edx = upc_frame.edx;
 659                 regs->tf_eflags = (regs->tf_eflags & ~PSL_USERCHANGE) |
 660                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
 661                 regs->tf_eip = upc_frame.oldip;
 662                 regs->tf_esp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
 663             }
 664         }
 665         if (error == 0)
 666                 error = EJUSTRETURN;
 667         return(error);
 668 }
 669
 670 /*
 671  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
 672  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
 673  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
 674  *
 675  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
 676  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
 677  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
 678  * critical section.
 679  *
 680  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
 681  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
 682  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
 683  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
 684  */
 685 static int      cpu_idle_hlt = 1;
 686 static int      cpu_idle_hltcnt;
 687 static int      cpu_idle_spincnt;
 688 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
 689     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
 690 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
 691     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
 692 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
 693     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
 694
 695 void
 696 cpu_idle(void)
 697 {
 698         struct thread *td = curthread;
 699         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 700
 701         crit_exit();
 702         KKASSERT(td->td_pri < TDPRI_CRIT);
 703         cpu_enable_intr();
 704         for (;;) {
 705                 /*
 706                  * See if there are any LWKTs ready to go.
 707                  */
 708                 lwkt_switch();
 709
 710                 /*
 711                  * The idle loop halts only if no threads are scheduleable
 712                  * and no signals have occured.
 713                  */
 714                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
 715                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
 716                         splz();
 717                         if (!lwkt_runnable()) {
 718 #ifdef DEBUGIDLE
 719                                 struct timeval tv1, tv2;
 720                                 gettimeofday(&tv1, NULL);
 721 #endif
 722                                 umtx_sleep(&gd->mi.gd_runqmask, 0, 1000000);
 723 #ifdef DEBUGIDLE
 724                                 gettimeofday(&tv2, NULL);
 725                                 if (tv2.tv_usec - tv1.tv_usec +
 726                                     (tv2.tv_sec - tv1.tv_sec) * 1000000
 727                                     > 500000) {
 728                                         kprintf("cpu %d idlelock %08x %08x\n",
 729                                                 gd->mi.gd_cpuid,
 730                                                 gd->mi.gd_runqmask,
 731                                                 gd->gd_fpending);
 732                                 }
 733 #endif
 734                         }
 735 #ifdef SMP
 736                         else {
 737                             __asm __volatile("pause");
 738                         }
 739 #endif
 740                         ++cpu_idle_hltcnt;
 741                 } else {
 742                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
 743                         splz();
 744 #ifdef SMP
 745                         /*__asm __volatile("sti; pause");*/
 746                         __asm __volatile("pause");
 747 #else
 748                         /*__asm __volatile("sti");*/
 749 #endif
 750                         ++cpu_idle_spincnt;
 751                 }
 752         }
 753 }
 754
 755 #ifdef SMP
 756
 757 /*
 758  * Called by the LWKT switch core with a critical section held if the only
 759  * schedulable thread needs the MP lock and we couldn't get it.  On
 760  * a real cpu we just spin in the scheduler.  In the virtual kernel
 761  * we sleep for a bit.
 762  */
 763 void
 764 cpu_mplock_contested(void)
 765 {
 766         usleep(1000);
 767 }
 768
 769 /*
 770  * Called by the spinlock code with or without a critical section held
 771  * when a spinlock is found to be seriously constested.
 772  */
 773 void
 774 cpu_spinlock_contested(void)
 775 {
 776         usleep(1000);
 777 }
 778
 779 #endif
 780
 781 /*
 782  * Clear registers on exec
 783  */
 784 void
 785 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
 786 {
 787         struct thread *td = curthread;
 788         struct lwp *lp = td->td_lwp;
 789         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
 790         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 791
 792         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
 793         user_ldt_free(pcb);
 794
 795         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
 796         regs->tf_eip = entry;
 797         regs->tf_esp = stack;
 798         regs->tf_eflags = PSL_USER | (regs->tf_eflags & PSL_T);
 799         regs->tf_ss = 0;
 800         regs->tf_ds = 0;
 801         regs->tf_es = 0;
 802         regs->tf_fs = 0;
 803         regs->tf_gs = 0;
 804         regs->tf_cs = 0;
 805
 806         /* PS_STRINGS value for BSD/OS binaries.  It is 0 for non-BSD/OS. */
 807         regs->tf_ebx = ps_strings;
 808
 809         /*
 810          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
 811          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
 812          */
 813         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 814                 pcb->pcb_dr0 = 0;
 815                 pcb->pcb_dr1 = 0;
 816                 pcb->pcb_dr2 = 0;
 817                 pcb->pcb_dr3 = 0;
 818                 pcb->pcb_dr6 = 0;
 819                 pcb->pcb_dr7 = 0;
 820                 if (pcb == td->td_pcb) {
 821                         /*
 822                          * Clear the debug registers on the running
 823                          * CPU, otherwise they will end up affecting
 824                          * the next process we switch to.
 825                          */
 826                         reset_dbregs();
 827                 }
 828                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 829         }
 830
 831         /*
 832          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
 833          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
 834          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
 835          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
 836          * emulators don't provide an entry point for initialization.
 837          */
 838         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
 839
 840         /*
 841          * note: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
 842          * gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread may panic
 843          * in npxdna().
 844          */
 845         crit_enter();
 846 #if 0
 847         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
 848 #endif
 849
 850 #if NNPX > 0
 851         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
 852         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
 853 #endif
 854         crit_exit();
 855
 856         /*
 857          * note: linux emulator needs edx to be 0x0 on entry, which is
 858          * handled in execve simply by setting the 64 bit syscall
 859          * return value to 0.
 860          */
 861 }
 862
 863 void
 864 cpu_setregs(void)
 865 {
 866 #if 0
 867         unsigned int cr0;
 868
 869         cr0 = rcr0();
 870         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
 871         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
 872         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
 873         load_cr0(cr0);
 874         load_gs(_udatasel);
 875 #endif
 876 }
 877
 878 static int
 879 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 880 {
 881         int error;
 882         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
 883                 req);
 884         if (!error && req->newptr)
 885                 resettodr();
 886         return (error);
 887 }
 888
 889 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 890         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
 891
 892 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
 893 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
 894         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
 895
 896 /*
 897  * Initialize 386 and configure to run kernel
 898  */
 899
 900 /*
 901  * Initialize segments & interrupt table
 902  */
 903
 904 extern  struct user *proc0paddr;
 905
 906 #if 0
 907
 908 extern inthand_t
 909         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
 910         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
 911         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
 912         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
 913         IDTVEC(xmm), IDTVEC(syscall),
 914         IDTVEC(rsvd0);
 915 extern inthand_t
 916         IDTVEC(int0x80_syscall);
 917
 918 #endif
 919
 920 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
 921 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
 922 #endif
 923
 924 int
 925 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
 926 {
 927         lp->lwp_md.md_regs->tf_eip = addr;
 928         return (0);
 929 }
 930
 931 int
 932 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
 933 {
 934         lp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_T;
 935         return (0);
 936 }
 937
 938 int
 939 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
 940 {
 941         struct trapframe *tp;
 942
 943         tp = lp->lwp_md.md_regs;
 944         regs->r_gs = tp->tf_gs;
 945         regs->r_fs = tp->tf_fs;
 946         regs->r_es = tp->tf_es;
 947         regs->r_ds = tp->tf_ds;
 948         regs->r_edi = tp->tf_edi;
 949         regs->r_esi = tp->tf_esi;
 950         regs->r_ebp = tp->tf_ebp;
 951         regs->r_ebx = tp->tf_ebx;
 952         regs->r_edx = tp->tf_edx;
 953         regs->r_ecx = tp->tf_ecx;
 954         regs->r_eax = tp->tf_eax;
 955         regs->r_eip = tp->tf_eip;
 956         regs->r_cs = tp->tf_cs;
 957         regs->r_eflags = tp->tf_eflags;
 958         regs->r_esp = tp->tf_esp;
 959         regs->r_ss = tp->tf_ss;
 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_eflags, tp->tf_eflags) ||
 970             !CS_SECURE(regs->r_cs))
 971                 return (EINVAL);
 972         tp->tf_gs = regs->r_gs;
 973         tp->tf_fs = regs->r_fs;
 974         tp->tf_es = regs->r_es;
 975         tp->tf_ds = regs->r_ds;
 976         tp->tf_edi = regs->r_edi;
 977         tp->tf_esi = regs->r_esi;
 978         tp->tf_ebp = regs->r_ebp;
 979         tp->tf_ebx = regs->r_ebx;
 980         tp->tf_edx = regs->r_edx;
 981         tp->tf_ecx = regs->r_ecx;
 982         tp->tf_eax = regs->r_eax;
 983         tp->tf_eip = regs->r_eip;
 984         tp->tf_cs = regs->r_cs;
 985         tp->tf_eflags = regs->r_eflags;
 986         tp->tf_esp = regs->r_esp;
 987         tp->tf_ss = regs->r_ss;
 988         return (0);
 989 }
 990
 991 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 992 static void
 993 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
 994 {
 995         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
 996         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
 997         int i;
 998
 999         /* FPU control/status */
1000         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1001         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1002         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
1003         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1004         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1005         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1006         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1007         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1008
1009         /* FPU registers */
1010         for (i = 0; i < 8; ++i)
1011                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
1012
1013         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
1014 }
1015
1016 static void
1017 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1018 {
1019         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
1020         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1021         int i;
1022
1023         /* FPU control/status */
1024         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1025         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1026         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
1027         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1028         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1029         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1030         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1031         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1032
1033         /* FPU registers */
1034         for (i = 0; i < 8; ++i)
1035                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1036
1037         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
1038 }
1039 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1040
1041 int
1042 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1043 {
1044 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1045         if (cpu_fxsr) {
1046                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
1047                                 (struct save87 *)fpregs);
1048                 return (0);
1049         }
1050 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1051         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
1052         return (0);
1053 }
1054
1055 int
1056 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
1057 {
1058 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1059         if (cpu_fxsr) {
1060                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
1061                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
1062                 return (0);
1063         }
1064 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
1065         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
1066         return (0);
1067 }
1068
1069 int
1070 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1071 {
1072         return (ENOSYS);
1073 }
1074
1075 int
1076 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
1077 {
1078         return (ENOSYS);
1079 }
1080
1081 #if 0
1082 /*
1083  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
1084  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
1085  */
1086 int
1087 user_dbreg_trap(void)
1088 {
1089         u_int32_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
1090         u_int32_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
1091         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
1092         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
1093         int i;
1094
1095         dr7 = rdr7();
1096         if ((dr7 & 0x000000ff) == 0) {
1097                 /*
1098                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
1099                  * thus the trap couldn't have been caused by the
1100                  * hardware debug registers
1101                  */
1102                 return 0;
1103         }
1104
1105         nbp = 0;
1106         dr6 = rdr6();
1107         bp = dr6 & 0x0000000f;
1108
1109         if (!bp) {
1110                 /*
1111                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
1112                  * trap was not caused by any of the debug registers
1113                  */
1114                 return 0;
1115         }
1116
1117         /*
1118          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
1119          * which ones and if any of them are user space addresses
1120          */
1121
1122         if (bp & 0x01) {
1123                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
1124         }
1125         if (bp & 0x02) {
1126                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
1127         }
1128         if (bp & 0x04) {
1129                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
1130         }
1131         if (bp & 0x08) {
1132                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
1133         }
1134
1135         for (i=0; i<nbp; i++) {
1136                 if (addr[i] <
1137                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1138                         /*
1139                          * addr[i] is in user space
1140                          */
1141                         return nbp;
1142                 }
1143         }
1144
1145         /*
1146          * None of the breakpoints are in user space.
1147          */
1148         return 0;
1149 }
1150
1151 #endif
1152
1153 void
1154 identcpu(void)
1155 {
1156         int regs[4];
1157
1158         do_cpuid(1, regs);
1159         cpu_feature = regs[3];
1160 }
1161
1162
1163 #ifndef DDB
1164 void
1165 Debugger(const char *msg)
1166 {
1167         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
1168 }
1169 #endif /* no DDB */
1170