MP Implementation 2/4: Implement a poor-man's IPI messaging subsystem,
[dragonfly.git] / sys / i386 / i386 / trap.c
1 /*-
2  * Copyright (C) 1994, David Greenman
3  * Copyright (c) 1990, 1993
4  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * the University of Utah, and William Jolitz.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
18  *    must display the following acknowledgement:
19  *      This product includes software developed by the University of
20  *      California, Berkeley and its contributors.
21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
23  *    without specific prior written permission.
24  *
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
35  * SUCH DAMAGE.
36  *
37  *      from: @(#)trap.c        7.4 (Berkeley) 5/13/91
38  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/trap.c,v 1.147.2.11 2003/02/27 19:09:59 luoqi Exp $
39  * $DragonFly: src/sys/i386/i386/Attic/trap.c,v 1.19 2003/07/08 06:27:26 dillon Exp $
40  */
41
42 /*
43  * 386 Trap and System call handling
44  */
45
46 #include "opt_cpu.h"
47 #include "opt_ddb.h"
48 #include "opt_ktrace.h"
49 #include "opt_clock.h"
50 #include "opt_trap.h"
51
52 #include <sys/param.h>
53 #include <sys/systm.h>
54 #include <sys/proc.h>
55 #include <sys/pioctl.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/resourcevar.h>
58 #include <sys/signalvar.h>
59 #include <sys/syscall.h>
60 #include <sys/sysctl.h>
61 #include <sys/sysent.h>
62 #include <sys/uio.h>
63 #include <sys/vmmeter.h>
64 #ifdef KTRACE
65 #include <sys/ktrace.h>
66 #endif
67
68 #include <vm/vm.h>
69 #include <vm/vm_param.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <vm/pmap.h>
72 #include <vm/vm_kern.h>
73 #include <vm/vm_map.h>
74 #include <vm/vm_page.h>
75 #include <vm/vm_extern.h>
76
77 #include <machine/cpu.h>
78 #include <machine/ipl.h>
79 #include <machine/md_var.h>
80 #include <machine/pcb.h>
81 #ifdef SMP
82 #include <machine/smp.h>
83 #endif
84 #include <machine/tss.h>
85 #include <machine/globaldata.h>
86
87 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
88
89 #ifdef POWERFAIL_NMI
90 #include <sys/syslog.h>
91 #include <machine/clock.h>
92 #endif
93
94 #include <machine/vm86.h>
95
96 #include <ddb/ddb.h>
97 #include <sys/thread2.h>
98
99 #include "isa.h"
100 #include "npx.h"
101
102 int (*pmath_emulate) __P((struct trapframe *));
103
104 extern void trap __P((struct trapframe frame));
105 extern int trapwrite __P((unsigned addr));
106 extern void syscall2 __P((struct trapframe frame));
107
108 static int trap_pfault __P((struct trapframe *, int, vm_offset_t));
109 static void trap_fatal __P((struct trapframe *, vm_offset_t));
110 void dblfault_handler __P((void));
111
112 extern inthand_t IDTVEC(syscall);
113
114 #define MAX_TRAP_MSG            28
115 static char *trap_msg[] = {
116         "",                                     /*  0 unused */
117         "privileged instruction fault",         /*  1 T_PRIVINFLT */
118         "",                                     /*  2 unused */
119         "breakpoint instruction fault",         /*  3 T_BPTFLT */
120         "",                                     /*  4 unused */
121         "",                                     /*  5 unused */
122         "arithmetic trap",                      /*  6 T_ARITHTRAP */
123         "system forced exception",              /*  7 T_ASTFLT */
124         "",                                     /*  8 unused */
125         "general protection fault",             /*  9 T_PROTFLT */
126         "trace trap",                           /* 10 T_TRCTRAP */
127         "",                                     /* 11 unused */
128         "page fault",                           /* 12 T_PAGEFLT */
129         "",                                     /* 13 unused */
130         "alignment fault",                      /* 14 T_ALIGNFLT */
131         "",                                     /* 15 unused */
132         "",                                     /* 16 unused */
133         "",                                     /* 17 unused */
134         "integer divide fault",                 /* 18 T_DIVIDE */
135         "non-maskable interrupt trap",          /* 19 T_NMI */
136         "overflow trap",                        /* 20 T_OFLOW */
137         "FPU bounds check fault",               /* 21 T_BOUND */
138         "FPU device not available",             /* 22 T_DNA */
139         "double fault",                         /* 23 T_DOUBLEFLT */
140         "FPU operand fetch fault",              /* 24 T_FPOPFLT */
141         "invalid TSS fault",                    /* 25 T_TSSFLT */
142         "segment not present fault",            /* 26 T_SEGNPFLT */
143         "stack fault",                          /* 27 T_STKFLT */
144         "machine check trap",                   /* 28 T_MCHK */
145 };
146
147 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
148 extern int has_f00f_bug;
149 #endif
150
151 #ifdef DDB
152 static int ddb_on_nmi = 1;
153 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, ddb_on_nmi, CTLFLAG_RW,
154         &ddb_on_nmi, 0, "Go to DDB on NMI");
155 #endif
156 static int panic_on_nmi = 1;
157 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, panic_on_nmi, CTLFLAG_RW,
158         &panic_on_nmi, 0, "Panic on NMI");
159
160 /*
161  * USER->KERNEL transition.  Do not transition us out of userland from the
162  * point of view of the userland scheduler unless we actually have to
163  * switch.
164  *
165  * usertdsw is called from within a critical section, but the BGL will
166  * have already been released by lwkt_switch() so only call MP safe functions
167  * that don't block and don't require the BGL!
168  */
169 static void
170 usertdsw(struct thread *ntd)
171 {
172         struct thread *td = curthread;
173
174         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
175         lwkt_setpri_self(TDPRI_KERN_USER);
176 #if 0
177         /* 
178          * This is where we might want to catch the P_CURPROC designation
179          * and fix it for *any* switchout rather then just an mi_switch()
180          * switchout (move from mi_switch()?) YYY
181          */
182         if (p->p_flag & P_CURPROC) {
183                 ...
184         }
185 #endif
186         td->td_switch(ntd);
187 }
188
189 /*
190  * userenter() passively intercepts the thread switch function to increase
191  * the thread priority from a user priority to a kernel priority, reducing
192  * syscall and trap overhead for the case where no switch occurs.
193  */
194
195 static __inline void
196 userenter(void)
197 {
198         struct thread *td;
199
200         td = curthread;
201         KASSERT(td->td_switch == cpu_heavy_switch,
202                 ("userenter: bad td_switch = %p", td->td_switch));
203 #if 0
204         KASSERT(td->td_switch == cpu_heavy_switch || td->td_switch == usertdsw,
205                 ("userenter: bad td_switch = %p", td->td_switch));
206 #endif
207         td->td_switch = usertdsw;
208 }
209
210 static void
211 userret(struct proc *p, struct trapframe *frame, u_quad_t oticks)
212 {
213         int sig, s;
214         struct thread *td = curthread;
215
216         /*
217          * Post any pending signals
218          */
219         crit_enter();
220         while ((sig = CURSIG(p)) != 0) {
221                 crit_exit();
222                 postsig(sig);
223                 crit_enter();
224         }
225
226         /*
227          * Set our priority properly and restore our switch function.  If
228          * we did not hit our lazy switch function in the first place we
229          * do not need to restore anything.
230          */
231         if (td->td_switch == cpu_heavy_switch) {
232                 switch(p->p_rtprio.type) {
233                 case RTP_PRIO_IDLE:
234                         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_IDLE);
235                         break;
236                 case RTP_PRIO_REALTIME:
237                 case RTP_PRIO_FIFO:
238                         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_REAL);
239                         break;
240                 default:
241                         lwkt_setpri_self(TDPRI_USER_NORM);
242                         break;
243                 }
244         } else {
245                 KKASSERT(td->td_switch == usertdsw);
246                 td->td_switch = cpu_heavy_switch;
247         }
248         crit_exit();
249
250         /*
251          * If a reschedule has been requested we call chooseproc() to locate
252          * the next runnable process.  When we wakeup from that we check
253          * for pending signals again.
254          */
255         if (resched_wanted()) {
256                 uio_yield();
257                 while ((sig = CURSIG(p)) != 0)
258                         postsig(sig);
259         }
260
261         /*
262          * Charge system time if profiling.
263          */
264         if (p->p_flag & P_PROFIL) {
265                 addupc_task(p, frame->tf_eip, 
266                     (u_int)(curthread->td_sticks - oticks) * psratio);
267         }
268
269         /*
270          * In order to return to userland we need to be the designated
271          * current (user) process on this cpu.  We have to wait for
272          * the userland scheduler to schedule as P_CURPROC.
273          */
274         s = splhigh();
275         while ((p->p_flag & P_CURPROC) == 0) {
276                 p->p_stats->p_ru.ru_nivcsw++;
277                 lwkt_deschedule_self();
278                 mi_switch();
279         }
280         splx(s);
281         KKASSERT(mycpu->gd_uprocscheduled == 1);
282 }
283
284 #ifdef DEVICE_POLLING
285 extern u_int32_t poll_in_trap;
286 extern int ether_poll __P((int count));
287 #endif /* DEVICE_POLLING */
288
289 /*
290  * Exception, fault, and trap interface to the FreeBSD kernel.
291  * This common code is called from assembly language IDT gate entry
292  * routines that prepare a suitable stack frame, and restore this
293  * frame after the exception has been processed.
294  */
295
296 void
297 trap(frame)
298         struct trapframe frame;
299 {
300         struct proc *p = curproc;
301         u_quad_t sticks = 0;
302         int i = 0, ucode = 0, type, code;
303         vm_offset_t eva;
304
305 #ifdef SMP
306         if (panicstr == NULL)
307             KASSERT(curthread->td_mpcount >= 0, ("BADX1 AT %08x %08x", frame.tf_eip, frame.tf_esp));
308 #endif
309         get_mplock();
310 #ifdef SMP
311         if (panicstr == NULL)
312             KKASSERT(curthread->td_mpcount > 0);
313 #endif
314
315 #ifdef DDB
316         if (db_active) {
317                 eva = (frame.tf_trapno == T_PAGEFLT ? rcr2() : 0);
318                 trap_fatal(&frame, eva);
319                 goto out2;
320         }
321 #endif
322
323         if (!(frame.tf_eflags & PSL_I)) {
324                 /*
325                  * Buggy application or kernel code has disabled interrupts
326                  * and then trapped.  Enabling interrupts now is wrong, but
327                  * it is better than running with interrupts disabled until
328                  * they are accidentally enabled later.
329                  */
330                 type = frame.tf_trapno;
331                 if (ISPL(frame.tf_cs) == SEL_UPL || (frame.tf_eflags & PSL_VM))
332                         printf(
333                             "pid %ld (%s): trap %d with interrupts disabled\n",
334                             (long)curproc->p_pid, curproc->p_comm, type);
335                 else if (type != T_BPTFLT && type != T_TRCTRAP)
336                         /*
337                          * XXX not quite right, since this may be for a
338                          * multiple fault in user mode.
339                          */
340                         printf("kernel trap %d with interrupts disabled\n",
341                             type);
342                 cpu_enable_intr();
343         }
344
345         eva = 0;
346         if (frame.tf_trapno == T_PAGEFLT) {
347                 /*
348                  * For some Cyrix CPUs, %cr2 is clobbered by interrupts.
349                  * This problem is worked around by using an interrupt
350                  * gate for the pagefault handler.  We are finally ready
351                  * to read %cr2 and then must reenable interrupts.
352                  *
353                  * XXX this should be in the switch statement, but the
354                  * NO_FOOF_HACK and VM86 goto and ifdefs obfuscate the
355                  * flow of control too much for this to be obviously
356                  * correct.
357                  */
358                 eva = rcr2();
359                 cpu_enable_intr();
360         }
361
362 #ifdef DEVICE_POLLING
363         if (poll_in_trap)
364                 ether_poll(poll_in_trap);
365 #endif /* DEVICE_POLLING */
366
367 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
368 restart:
369 #endif
370         type = frame.tf_trapno;
371         code = frame.tf_err;
372
373         if (in_vm86call) {
374                 if (frame.tf_eflags & PSL_VM &&
375                     (type == T_PROTFLT || type == T_STKFLT)) {
376 #ifdef SMP
377                         KKASSERT(curthread->td_mpcount > 0);
378 #endif
379                         i = vm86_emulate((struct vm86frame *)&frame);
380 #ifdef SMP
381                         KKASSERT(curthread->td_mpcount > 0);
382 #endif
383                         if (i != 0) {
384                                 /*
385                                  * returns to original process
386                                  */
387                                 vm86_trap((struct vm86frame *)&frame);
388                                 KKASSERT(0);
389                         }
390                         goto out2;
391                 }
392                 switch (type) {
393                         /*
394                          * these traps want either a process context, or
395                          * assume a normal userspace trap.
396                          */
397                 case T_PROTFLT:
398                 case T_SEGNPFLT:
399                         trap_fatal(&frame, eva);
400                         goto out2;
401                 case T_TRCTRAP:
402                         type = T_BPTFLT;        /* kernel breakpoint */
403                         /* FALL THROUGH */
404                 }
405                 goto kernel_trap;       /* normal kernel trap handling */
406         }
407
408         if ((ISPL(frame.tf_cs) == SEL_UPL) || (frame.tf_eflags & PSL_VM)) {
409                 /* user trap */
410
411                 userenter();
412
413                 sticks = curthread->td_sticks;
414                 p->p_md.md_regs = &frame;
415
416                 switch (type) {
417                 case T_PRIVINFLT:       /* privileged instruction fault */
418                         ucode = type;
419                         i = SIGILL;
420                         break;
421
422                 case T_BPTFLT:          /* bpt instruction fault */
423                 case T_TRCTRAP:         /* trace trap */
424                         frame.tf_eflags &= ~PSL_T;
425                         i = SIGTRAP;
426                         break;
427
428                 case T_ARITHTRAP:       /* arithmetic trap */
429                         ucode = code;
430                         i = SIGFPE;
431                         break;
432
433                 case T_ASTFLT:          /* Allow process switch */
434                         astoff();
435                         mycpu->gd_cnt.v_soft++;
436                         if (p->p_flag & P_OWEUPC) {
437                                 p->p_flag &= ~P_OWEUPC;
438                                 addupc_task(p, p->p_stats->p_prof.pr_addr,
439                                             p->p_stats->p_prof.pr_ticks);
440                         }
441                         goto out;
442
443                         /*
444                          * The following two traps can happen in
445                          * vm86 mode, and, if so, we want to handle
446                          * them specially.
447                          */
448                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
449                 case T_STKFLT:          /* stack fault */
450                         if (frame.tf_eflags & PSL_VM) {
451                                 i = vm86_emulate((struct vm86frame *)&frame);
452                                 if (i == 0)
453                                         goto out;
454                                 break;
455                         }
456                         /* FALL THROUGH */
457
458                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
459                 case T_TSSFLT:          /* invalid TSS fault */
460                 case T_DOUBLEFLT:       /* double fault */
461                 default:
462                         ucode = code + BUS_SEGM_FAULT ;
463                         i = SIGBUS;
464                         break;
465
466                 case T_PAGEFLT:         /* page fault */
467                         i = trap_pfault(&frame, TRUE, eva);
468                         if (i == -1)
469                                 goto out;
470 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
471                         if (i == -2)
472                                 goto restart;
473 #endif
474                         if (i == 0)
475                                 goto out;
476
477                         ucode = T_PAGEFLT;
478                         break;
479
480                 case T_DIVIDE:          /* integer divide fault */
481                         ucode = FPE_INTDIV;
482                         i = SIGFPE;
483                         break;
484
485 #if NISA > 0
486                 case T_NMI:
487 #ifdef POWERFAIL_NMI
488                         goto handle_powerfail;
489 #else /* !POWERFAIL_NMI */
490                         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
491                         if (isa_nmi(code) == 0) {
492 #ifdef DDB
493                                 /*
494                                  * NMI can be hooked up to a pushbutton
495                                  * for debugging.
496                                  */
497                                 if (ddb_on_nmi) {
498                                         printf ("NMI ... going to debugger\n");
499                                         kdb_trap (type, 0, &frame);
500                                 }
501 #endif /* DDB */
502                                 goto out2;
503                         } else if (panic_on_nmi)
504                                 panic("NMI indicates hardware failure");
505                         break;
506 #endif /* POWERFAIL_NMI */
507 #endif /* NISA > 0 */
508
509                 case T_OFLOW:           /* integer overflow fault */
510                         ucode = FPE_INTOVF;
511                         i = SIGFPE;
512                         break;
513
514                 case T_BOUND:           /* bounds check fault */
515                         ucode = FPE_FLTSUB;
516                         i = SIGFPE;
517                         break;
518
519                 case T_DNA:
520 #if NNPX > 0
521                         /* if a transparent fault (due to context switch "late") */
522                         if (npxdna())
523                                 goto out;
524 #endif
525                         if (!pmath_emulate) {
526                                 i = SIGFPE;
527                                 ucode = FPE_FPU_NP_TRAP;
528                                 break;
529                         }
530                         i = (*pmath_emulate)(&frame);
531                         if (i == 0) {
532                                 if (!(frame.tf_eflags & PSL_T))
533                                         goto out2;
534                                 frame.tf_eflags &= ~PSL_T;
535                                 i = SIGTRAP;
536                         }
537                         /* else ucode = emulator_only_knows() XXX */
538                         break;
539
540                 case T_FPOPFLT:         /* FPU operand fetch fault */
541                         ucode = T_FPOPFLT;
542                         i = SIGILL;
543                         break;
544
545                 case T_XMMFLT:          /* SIMD floating-point exception */
546                         ucode = 0; /* XXX */
547                         i = SIGFPE;
548                         break;
549                 }
550         } else {
551 kernel_trap:
552                 /* kernel trap */
553
554                 switch (type) {
555                 case T_PAGEFLT:                 /* page fault */
556                         (void) trap_pfault(&frame, FALSE, eva);
557                         goto out2;
558
559                 case T_DNA:
560 #if NNPX > 0
561                         /*
562                          * The kernel is apparently using npx for copying.
563                          * XXX this should be fatal unless the kernel has
564                          * registered such use.
565                          */
566                         if (npxdna())
567                                 goto out2;
568 #endif
569                         break;
570
571                 case T_PROTFLT:         /* general protection fault */
572                 case T_SEGNPFLT:        /* segment not present fault */
573                         /*
574                          * Invalid segment selectors and out of bounds
575                          * %eip's and %esp's can be set up in user mode.
576                          * This causes a fault in kernel mode when the
577                          * kernel tries to return to user mode.  We want
578                          * to get this fault so that we can fix the
579                          * problem here and not have to check all the
580                          * selectors and pointers when the user changes
581                          * them.
582                          */
583 #define MAYBE_DORETI_FAULT(where, whereto)                              \
584         do {                                                            \
585                 if (frame.tf_eip == (int)where) {                       \
586                         frame.tf_eip = (int)whereto;                    \
587                         goto out2;                                      \
588                 }                                                       \
589         } while (0)
590
591                         if (mycpu->gd_intr_nesting_level == 0) {
592                                 /*
593                                  * Invalid %fs's and %gs's can be created using
594                                  * procfs or PT_SETREGS or by invalidating the
595                                  * underlying LDT entry.  This causes a fault
596                                  * in kernel mode when the kernel attempts to
597                                  * switch contexts.  Lose the bad context
598                                  * (XXX) so that we can continue, and generate
599                                  * a signal.
600                                  */
601                                 if (frame.tf_eip == (int)cpu_switch_load_gs) {
602                                         curthread->td_pcb->pcb_gs = 0;
603                                         psignal(p, SIGBUS);
604                                         goto out2;
605                                 }
606                                 MAYBE_DORETI_FAULT(doreti_iret,
607                                                    doreti_iret_fault);
608                                 MAYBE_DORETI_FAULT(doreti_popl_ds,
609                                                    doreti_popl_ds_fault);
610                                 MAYBE_DORETI_FAULT(doreti_popl_es,
611                                                    doreti_popl_es_fault);
612                                 MAYBE_DORETI_FAULT(doreti_popl_fs,
613                                                    doreti_popl_fs_fault);
614                                 if (curthread->td_pcb->pcb_onfault) {
615                                         frame.tf_eip = (int)curthread->td_pcb->pcb_onfault;
616                                         goto out2;
617                                 }
618                         }
619                         break;
620
621                 case T_TSSFLT:
622                         /*
623                          * PSL_NT can be set in user mode and isn't cleared
624                          * automatically when the kernel is entered.  This
625                          * causes a TSS fault when the kernel attempts to
626                          * `iret' because the TSS link is uninitialized.  We
627                          * want to get this fault so that we can fix the
628                          * problem here and not every time the kernel is
629                          * entered.
630                          */
631                         if (frame.tf_eflags & PSL_NT) {
632                                 frame.tf_eflags &= ~PSL_NT;
633                                 goto out2;
634                         }
635                         break;
636
637                 case T_TRCTRAP:  /* trace trap */
638                         if (frame.tf_eip == (int)IDTVEC(syscall)) {
639                                 /*
640                                  * We've just entered system mode via the
641                                  * syscall lcall.  Continue single stepping
642                                  * silently until the syscall handler has
643                                  * saved the flags.
644                                  */
645                                 goto out2;
646                         }
647                         if (frame.tf_eip == (int)IDTVEC(syscall) + 1) {
648                                 /*
649                                  * The syscall handler has now saved the
650                                  * flags.  Stop single stepping it.
651                                  */
652                                 frame.tf_eflags &= ~PSL_T;
653                                 goto out2;
654                         }
655                         /*
656                          * Ignore debug register trace traps due to
657                          * accesses in the user's address space, which
658                          * can happen under several conditions such as
659                          * if a user sets a watchpoint on a buffer and
660                          * then passes that buffer to a system call.
661                          * We still want to get TRCTRAPS for addresses
662                          * in kernel space because that is useful when
663                          * debugging the kernel.
664                          */
665                         if (user_dbreg_trap()) {
666                                 /*
667                                  * Reset breakpoint bits because the
668                                  * processor doesn't
669                                  */
670                                 load_dr6(rdr6() & 0xfffffff0);
671                                 goto out2;
672                         }
673                         /*
674                          * Fall through (TRCTRAP kernel mode, kernel address)
675                          */
676                 case T_BPTFLT:
677                         /*
678                          * If DDB is enabled, let it handle the debugger trap.
679                          * Otherwise, debugger traps "can't happen".
680                          */
681 #ifdef DDB
682                         if (kdb_trap (type, 0, &frame))
683                                 goto out2;
684 #endif
685                         break;
686
687 #if NISA > 0
688                 case T_NMI:
689 #ifdef POWERFAIL_NMI
690 #ifndef TIMER_FREQ
691 #  define TIMER_FREQ 1193182
692 #endif
693         handle_powerfail:
694                 {
695                   static unsigned lastalert = 0;
696
697                   if(time_second - lastalert > 10)
698                     {
699                       log(LOG_WARNING, "NMI: power fail\n");
700                       sysbeep(TIMER_FREQ/880, hz);
701                       lastalert = time_second;
702                     }
703                     /* YYY mp count */
704                   goto out2;
705                 }
706 #else /* !POWERFAIL_NMI */
707                         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
708                         if (isa_nmi(code) == 0) {
709 #ifdef DDB
710                                 /*
711                                  * NMI can be hooked up to a pushbutton
712                                  * for debugging.
713                                  */
714                                 if (ddb_on_nmi) {
715                                         printf ("NMI ... going to debugger\n");
716                                         kdb_trap (type, 0, &frame);
717                                 }
718 #endif /* DDB */
719                                 goto out2;
720                         } else if (panic_on_nmi == 0)
721                                 goto out2;
722                         /* FALL THROUGH */
723 #endif /* POWERFAIL_NMI */
724 #endif /* NISA > 0 */
725                 }
726
727                 trap_fatal(&frame, eva);
728                 goto out2;
729         }
730
731         /* Translate fault for emulators (e.g. Linux) */
732         if (*p->p_sysent->sv_transtrap)
733                 i = (*p->p_sysent->sv_transtrap)(i, type);
734
735         trapsignal(p, i, ucode);
736
737 #ifdef DEBUG
738         if (type <= MAX_TRAP_MSG) {
739                 uprintf("fatal process exception: %s",
740                         trap_msg[type]);
741                 if ((type == T_PAGEFLT) || (type == T_PROTFLT))
742                         uprintf(", fault VA = 0x%lx", (u_long)eva);
743                 uprintf("\n");
744         }
745 #endif
746
747 out:
748 #ifdef SMP
749         if (ISPL(frame.tf_cs) == SEL_UPL)
750                 KASSERT(curthread->td_mpcount == 1, ("badmpcount trap from %p", (void *)frame.tf_eip));
751 #endif
752         userret(p, &frame, sticks);
753 out2:
754 #ifdef SMP
755         KKASSERT(curthread->td_mpcount > 0);
756 #endif
757         rel_mplock();
758 }
759
760 #ifdef notyet
761 /*
762  * This version doesn't allow a page fault to user space while
763  * in the kernel. The rest of the kernel needs to be made "safe"
764  * before this can be used. I think the only things remaining
765  * to be made safe are the iBCS2 code and the process tracing/
766  * debugging code.
767  */
768 static int
769 trap_pfault(frame, usermode, eva)
770         struct trapframe *frame;
771         int usermode;
772         vm_offset_t eva;
773 {
774         vm_offset_t va;
775         struct vmspace *vm = NULL;
776         vm_map_t map = 0;
777         int rv = 0;
778         vm_prot_t ftype;
779         struct proc *p = curproc;
780
781         if (frame->tf_err & PGEX_W)
782                 ftype = VM_PROT_WRITE;
783         else
784                 ftype = VM_PROT_READ;
785
786         va = trunc_page(eva);
787         if (va < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
788                 vm_offset_t v;
789                 vm_page_t mpte;
790
791                 if (p == NULL ||
792                     (!usermode && va < VM_MAXUSER_ADDRESS &&
793                      (mycpu->gd_intr_nesting_level != 0 || 
794                       curthread->td_pcb->pcb_onfault == NULL))) {
795                         trap_fatal(frame, eva);
796                         return (-1);
797                 }
798
799                 /*
800                  * This is a fault on non-kernel virtual memory.
801                  * vm is initialized above to NULL. If curproc is NULL
802                  * or curproc->p_vmspace is NULL the fault is fatal.
803                  */
804                 vm = p->p_vmspace;
805                 if (vm == NULL)
806                         goto nogo;
807
808                 map = &vm->vm_map;
809
810                 /*
811                  * Keep swapout from messing with us during this
812                  *      critical time.
813                  */
814                 ++p->p_lock;
815
816                 /*
817                  * Grow the stack if necessary
818                  */
819                 /* grow_stack returns false only if va falls into
820                  * a growable stack region and the stack growth
821                  * fails.  It returns true if va was not within
822                  * a growable stack region, or if the stack 
823                  * growth succeeded.
824                  */
825                 if (!grow_stack (p, va)) {
826                         rv = KERN_FAILURE;
827                         --p->p_lock;
828                         goto nogo;
829                 }
830                 
831                 /* Fault in the user page: */
832                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
833                               (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY
834                                                       : VM_FAULT_NORMAL);
835
836                 --p->p_lock;
837         } else {
838                 /*
839                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
840                  */
841                 if (usermode)
842                         goto nogo;
843
844                 /*
845                  * Since we know that kernel virtual address addresses
846                  * always have pte pages mapped, we just have to fault
847                  * the page.
848                  */
849                 rv = vm_fault(kernel_map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
850         }
851
852         if (rv == KERN_SUCCESS)
853                 return (0);
854 nogo:
855         if (!usermode) {
856                 if (mycpu->gd_intr_nesting_level == 0 && curthread->td_pcb->pcb_onfault) {
857                         frame->tf_eip = (int)curthread->td_pcb->pcb_onfault;
858                         return (0);
859                 }
860                 trap_fatal(frame, eva);
861                 return (-1);
862         }
863
864         /* kludge to pass faulting virtual address to sendsig */
865         frame->tf_err = eva;
866
867         return((rv == KERN_PROTECTION_FAILURE) ? SIGBUS : SIGSEGV);
868 }
869 #endif
870
871 int
872 trap_pfault(frame, usermode, eva)
873         struct trapframe *frame;
874         int usermode;
875         vm_offset_t eva;
876 {
877         vm_offset_t va;
878         struct vmspace *vm = NULL;
879         vm_map_t map = 0;
880         int rv = 0;
881         vm_prot_t ftype;
882         struct proc *p = curproc;
883
884         va = trunc_page(eva);
885         if (va >= KERNBASE) {
886                 /*
887                  * Don't allow user-mode faults in kernel address space.
888                  * An exception:  if the faulting address is the invalid
889                  * instruction entry in the IDT, then the Intel Pentium
890                  * F00F bug workaround was triggered, and we need to
891                  * treat it is as an illegal instruction, and not a page
892                  * fault.
893                  */
894 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
895                 if ((eva == (unsigned int)&idt[6]) && has_f00f_bug) {
896                         frame->tf_trapno = T_PRIVINFLT;
897                         return -2;
898                 }
899 #endif
900                 if (usermode)
901                         goto nogo;
902
903                 map = kernel_map;
904         } else {
905                 /*
906                  * This is a fault on non-kernel virtual memory.
907                  * vm is initialized above to NULL. If curproc is NULL
908                  * or curproc->p_vmspace is NULL the fault is fatal.
909                  */
910                 if (p != NULL)
911                         vm = p->p_vmspace;
912
913                 if (vm == NULL)
914                         goto nogo;
915
916                 map = &vm->vm_map;
917         }
918
919         if (frame->tf_err & PGEX_W)
920                 ftype = VM_PROT_WRITE;
921         else
922                 ftype = VM_PROT_READ;
923
924         if (map != kernel_map) {
925                 /*
926                  * Keep swapout from messing with us during this
927                  *      critical time.
928                  */
929                 ++p->p_lock;
930
931                 /*
932                  * Grow the stack if necessary
933                  */
934                 /* grow_stack returns false only if va falls into
935                  * a growable stack region and the stack growth
936                  * fails.  It returns true if va was not within
937                  * a growable stack region, or if the stack 
938                  * growth succeeded.
939                  */
940                 if (!grow_stack (p, va)) {
941                         rv = KERN_FAILURE;
942                         --p->p_lock;
943                         goto nogo;
944                 }
945
946                 /* Fault in the user page: */
947                 rv = vm_fault(map, va, ftype,
948                               (ftype & VM_PROT_WRITE) ? VM_FAULT_DIRTY
949                                                       : VM_FAULT_NORMAL);
950
951                 --p->p_lock;
952         } else {
953                 /*
954                  * Don't have to worry about process locking or stacks in the kernel.
955                  */
956                 rv = vm_fault(map, va, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
957         }
958
959         if (rv == KERN_SUCCESS)
960                 return (0);
961 nogo:
962         if (!usermode) {
963                 if (mycpu->gd_intr_nesting_level == 0 && curthread->td_pcb->pcb_onfault) {
964                         frame->tf_eip = (int)curthread->td_pcb->pcb_onfault;
965                         return (0);
966                 }
967                 trap_fatal(frame, eva);
968                 return (-1);
969         }
970
971         /* kludge to pass faulting virtual address to sendsig */
972         frame->tf_err = eva;
973
974         return((rv == KERN_PROTECTION_FAILURE) ? SIGBUS : SIGSEGV);
975 }
976
977 static void
978 trap_fatal(frame, eva)
979         struct trapframe *frame;
980         vm_offset_t eva;
981 {
982         int code, type, ss, esp;
983         struct soft_segment_descriptor softseg;
984
985         code = frame->tf_err;
986         type = frame->tf_trapno;
987         sdtossd(&gdt[IDXSEL(frame->tf_cs & 0xffff)].sd, &softseg);
988
989         if (type <= MAX_TRAP_MSG)
990                 printf("\n\nFatal trap %d: %s while in %s mode\n",
991                         type, trap_msg[type],
992                         frame->tf_eflags & PSL_VM ? "vm86" :
993                         ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL ? "user" : "kernel");
994 #ifdef SMP
995         /* three seperate prints in case of a trap on an unmapped page */
996         printf("mp_lock = %08x; ", mp_lock);
997         printf("cpuid = %d; ", mycpu->gd_cpuid);
998         printf("lapic.id = %08x\n", lapic.id);
999 #endif
1000         if (type == T_PAGEFLT) {
1001                 printf("fault virtual address   = 0x%x\n", eva);
1002                 printf("fault code              = %s %s, %s\n",
1003                         code & PGEX_U ? "user" : "supervisor",
1004                         code & PGEX_W ? "write" : "read",
1005                         code & PGEX_P ? "protection violation" : "page not present");
1006         }
1007         printf("instruction pointer     = 0x%x:0x%x\n",
1008                frame->tf_cs & 0xffff, frame->tf_eip);
1009         if ((ISPL(frame->tf_cs) == SEL_UPL) || (frame->tf_eflags & PSL_VM)) {
1010                 ss = frame->tf_ss & 0xffff;
1011                 esp = frame->tf_esp;
1012         } else {
1013                 ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
1014                 esp = (int)&frame->tf_esp;
1015         }
1016         printf("stack pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, esp);
1017         printf("frame pointer           = 0x%x:0x%x\n", ss, frame->tf_ebp);
1018         printf("code segment            = base 0x%x, limit 0x%x, type 0x%x\n",
1019                softseg.ssd_base, softseg.ssd_limit, softseg.ssd_type);
1020         printf("                        = DPL %d, pres %d, def32 %d, gran %d\n",
1021                softseg.ssd_dpl, softseg.ssd_p, softseg.ssd_def32,
1022                softseg.ssd_gran);
1023         printf("processor eflags        = ");
1024         if (frame->tf_eflags & PSL_T)
1025                 printf("trace trap, ");
1026         if (frame->tf_eflags & PSL_I)
1027                 printf("interrupt enabled, ");
1028         if (frame->tf_eflags & PSL_NT)
1029                 printf("nested task, ");
1030         if (frame->tf_eflags & PSL_RF)
1031                 printf("resume, ");
1032         if (frame->tf_eflags & PSL_VM)
1033                 printf("vm86, ");
1034         printf("IOPL = %d\n", (frame->tf_eflags & PSL_IOPL) >> 12);
1035         printf("current process         = ");
1036         if (curproc) {
1037                 printf("%lu (%s)\n",
1038                     (u_long)curproc->p_pid, curproc->p_comm ?
1039                     curproc->p_comm : "");
1040         } else {
1041                 printf("Idle\n");
1042         }
1043         printf("current thread          = pri %d ", curthread->td_pri);
1044         if (curthread->td_pri >= TDPRI_CRIT)
1045                 printf("(CRIT)");
1046         printf("\n");
1047         printf("interrupt mask          = ");
1048         if ((curthread->td_cpl & net_imask) == net_imask)
1049                 printf("net ");
1050         if ((curthread->td_cpl & tty_imask) == tty_imask)
1051                 printf("tty ");
1052         if ((curthread->td_cpl & bio_imask) == bio_imask)
1053                 printf("bio ");
1054         if ((curthread->td_cpl & cam_imask) == cam_imask)
1055                 printf("cam ");
1056         if (curthread->td_cpl == 0)
1057                 printf("none");
1058 #ifdef SMP
1059 /**
1060  *  XXX FIXME:
1061  *      we probably SHOULD have stopped the other CPUs before now!
1062  *      another CPU COULD have been touching cpl at this moment...
1063  */
1064         printf(" <- SMP: XXX");
1065 #endif
1066         printf("\n");
1067
1068 #ifdef KDB
1069         if (kdb_trap(&psl))
1070                 return;
1071 #endif
1072 #ifdef DDB
1073         if ((debugger_on_panic || db_active) && kdb_trap(type, 0, frame))
1074                 return;
1075 #endif
1076         printf("trap number             = %d\n", type);
1077         if (type <= MAX_TRAP_MSG)
1078                 panic("%s", trap_msg[type]);
1079         else
1080                 panic("unknown/reserved trap");
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Double fault handler. Called when a fault occurs while writing
1085  * a frame for a trap/exception onto the stack. This usually occurs
1086  * when the stack overflows (such is the case with infinite recursion,
1087  * for example).
1088  *
1089  * XXX Note that the current PTD gets replaced by IdlePTD when the
1090  * task switch occurs. This means that the stack that was active at
1091  * the time of the double fault is not available at <kstack> unless
1092  * the machine was idle when the double fault occurred. The downside
1093  * of this is that "trace <ebp>" in ddb won't work.
1094  */
1095 void
1096 dblfault_handler()
1097 {
1098         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
1099
1100         printf("\nFatal double fault:\n");
1101         printf("eip = 0x%x\n", gd->gd_common_tss.tss_eip);
1102         printf("esp = 0x%x\n", gd->gd_common_tss.tss_esp);
1103         printf("ebp = 0x%x\n", gd->gd_common_tss.tss_ebp);
1104 #ifdef SMP
1105         /* three seperate prints in case of a trap on an unmapped page */
1106         printf("mp_lock = %08x; ", mp_lock);
1107         printf("cpuid = %d; ", mycpu->gd_cpuid);
1108         printf("lapic.id = %08x\n", lapic.id);
1109 #endif
1110         panic("double fault");
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Compensate for 386 brain damage (missing URKR).
1115  * This is a little simpler than the pagefault handler in trap() because
1116  * it the page tables have already been faulted in and high addresses
1117  * are thrown out early for other reasons.
1118  */
1119 int trapwrite(addr)
1120         unsigned addr;
1121 {
1122         struct proc *p;
1123         vm_offset_t va;
1124         struct vmspace *vm;
1125         int rv;
1126
1127         va = trunc_page((vm_offset_t)addr);
1128         /*
1129          * XXX - MAX is END.  Changed > to >= for temp. fix.
1130          */
1131         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1132                 return (1);
1133
1134         p = curproc;
1135         vm = p->p_vmspace;
1136
1137         ++p->p_lock;
1138
1139         if (!grow_stack (p, va)) {
1140                 --p->p_lock;
1141                 return (1);
1142         }
1143
1144         /*
1145          * fault the data page
1146          */
1147         rv = vm_fault(&vm->vm_map, va, VM_PROT_WRITE, VM_FAULT_DIRTY);
1148
1149         --p->p_lock;
1150
1151         if (rv != KERN_SUCCESS)
1152                 return 1;
1153
1154         return (0);
1155 }
1156
1157 /*
1158  *      syscall2 -      MP aware system call request C handler
1159  *
1160  *      A system call is essentially treated as a trap except that the
1161  *      MP lock is not held on entry or return.  We are responsible for
1162  *      obtaining the MP lock if necessary and for handling ASTs
1163  *      (e.g. a task switch) prior to return.
1164  *
1165  *      In general, only simple access and manipulation of curproc and
1166  *      the current stack is allowed without having to hold MP lock.
1167  */
1168 void
1169 syscall2(frame)
1170         struct trapframe frame;
1171 {
1172         struct thread *td = curthread;
1173         struct proc *p = td->td_proc;
1174         caddr_t params;
1175         int i;
1176         struct sysent *callp;
1177         register_t orig_tf_eflags;
1178         u_quad_t sticks;
1179         int error;
1180         int narg;
1181         int args[8];
1182         u_int code;
1183
1184 #ifdef DIAGNOSTIC
1185         if (ISPL(frame.tf_cs) != SEL_UPL) {
1186                 get_mplock();
1187                 panic("syscall");
1188                 /* NOT REACHED */
1189         }
1190 #endif
1191
1192 #ifdef SMP
1193         KASSERT(curthread->td_mpcount == 0, ("badmpcount syscall from %p", (void *)frame.tf_eip));
1194         get_mplock();
1195 #endif
1196         /*
1197          * access non-atomic field from critical section.  p_sticks is
1198          * updated by the clock interrupt.  Also use this opportunity
1199          * to lazy-raise our LWKT priority.
1200          */
1201         crit_enter();
1202         userenter();
1203         sticks = curthread->td_sticks;
1204         crit_exit();
1205
1206         p->p_md.md_regs = &frame;
1207         params = (caddr_t)frame.tf_esp + sizeof(int);
1208         code = frame.tf_eax;
1209         orig_tf_eflags = frame.tf_eflags;
1210
1211         if (p->p_sysent->sv_prepsyscall) {
1212                 /*
1213                  * The prep code is not MP aware.
1214                  */
1215                 (*p->p_sysent->sv_prepsyscall)(&frame, args, &code, &params);
1216         } else {
1217                 /*
1218                  * Need to check if this is a 32 bit or 64 bit syscall.
1219                  * fuword is MP aware.
1220                  */
1221                 if (code == SYS_syscall) {
1222                         /*
1223                          * Code is first argument, followed by actual args.
1224                          */
1225                         code = fuword(params);
1226                         params += sizeof(int);
1227                 } else if (code == SYS___syscall) {
1228                         /*
1229                          * Like syscall, but code is a quad, so as to maintain
1230                          * quad alignment for the rest of the arguments.
1231                          */
1232                         code = fuword(params);
1233                         params += sizeof(quad_t);
1234                 }
1235         }
1236
1237         if (p->p_sysent->sv_mask)
1238                 code &= p->p_sysent->sv_mask;
1239
1240         if (code >= p->p_sysent->sv_size)
1241                 callp = &p->p_sysent->sv_table[0];
1242         else
1243                 callp = &p->p_sysent->sv_table[code];
1244
1245         narg = callp->sy_narg & SYF_ARGMASK;
1246
1247         /*
1248          * copyin is MP aware, but the tracing code is not
1249          */
1250         if (params && (i = narg * sizeof(int)) &&
1251             (error = copyin(params, (caddr_t)args, (u_int)i))) {
1252 #ifdef KTRACE
1253                 if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL))
1254                         ktrsyscall(p->p_tracep, code, narg, args);
1255 #endif
1256                 goto bad;
1257         }
1258
1259 #if 0
1260         /*
1261          * Try to run the syscall without the MP lock if the syscall
1262          * is MP safe.  We have to obtain the MP lock no matter what if 
1263          * we are ktracing
1264          */
1265         if ((callp->sy_narg & SYF_MPSAFE) == 0) {
1266                 get_mplock();
1267                 have_mplock = 1;
1268         }
1269 #endif
1270
1271 #ifdef KTRACE
1272         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSCALL)) {
1273                 ktrsyscall(p->p_tracep, code, narg, args);
1274         }
1275 #endif
1276         p->p_retval[0] = 0;
1277         p->p_retval[1] = frame.tf_edx;
1278
1279         STOPEVENT(p, S_SCE, narg);      /* MP aware */
1280
1281         error = (*callp->sy_call)(args);
1282
1283         /*
1284          * MP SAFE (we may or may not have the MP lock at this point)
1285          */
1286         switch (error) {
1287         case 0:
1288                 /*
1289                  * Reinitialize proc pointer `p' as it may be different
1290                  * if this is a child returning from fork syscall.
1291                  */
1292                 p = curproc;
1293                 frame.tf_eax = p->p_retval[0];
1294                 frame.tf_edx = p->p_retval[1];
1295                 frame.tf_eflags &= ~PSL_C;
1296                 break;
1297
1298         case ERESTART:
1299                 /*
1300                  * Reconstruct pc, assuming lcall $X,y is 7 bytes,
1301                  * int 0x80 is 2 bytes. We saved this in tf_err.
1302                  */
1303                 frame.tf_eip -= frame.tf_err;
1304                 break;
1305
1306         case EJUSTRETURN:
1307                 break;
1308
1309         default:
1310 bad:
1311                 if (p->p_sysent->sv_errsize) {
1312                         if (error >= p->p_sysent->sv_errsize)
1313                                 error = -1;     /* XXX */
1314                         else
1315                                 error = p->p_sysent->sv_errtbl[error];
1316                 }
1317                 frame.tf_eax = error;
1318                 frame.tf_eflags |= PSL_C;
1319                 break;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * Traced syscall.  trapsignal() is not MP aware.
1324          */
1325         if ((orig_tf_eflags & PSL_T) && !(orig_tf_eflags & PSL_VM)) {
1326                 frame.tf_eflags &= ~PSL_T;
1327                 trapsignal(p, SIGTRAP, 0);
1328         }
1329
1330         /*
1331          * Handle reschedule and other end-of-syscall issues
1332          */
1333         userret(p, &frame, sticks);
1334
1335 #ifdef KTRACE
1336         if (KTRPOINT(td, KTR_SYSRET)) {
1337                 ktrsysret(p->p_tracep, code, error, p->p_retval[0]);
1338         }
1339 #endif
1340
1341         /*
1342          * This works because errno is findable through the
1343          * register set.  If we ever support an emulation where this
1344          * is not the case, this code will need to be revisited.
1345          */
1346         STOPEVENT(p, S_SCX, code);
1347
1348 #ifdef SMP
1349         /*
1350          * Release the MP lock if we had to get it
1351          */
1352         KASSERT(curthread->td_mpcount == 1, ("badmpcount syscall from %p", (void *)frame.tf_eip));
1353         rel_mplock();
1354 #endif
1355 }
1356
1357 /*
1358  * Simplified back end of syscall(), used when returning from fork()
1359  * directly into user mode.  MP lock is held on entry and should be
1360  * released on return.  This code will return back into the fork
1361  * trampoline code which then runs doreti.
1362  */
1363 void
1364 fork_return(p, frame)
1365         struct proc *p;
1366         struct trapframe frame;
1367 {
1368         frame.tf_eax = 0;               /* Child returns zero */
1369         frame.tf_eflags &= ~PSL_C;      /* success */
1370         frame.tf_edx = 1;
1371
1372         userret(p, &frame, 0);
1373 #ifdef KTRACE
1374         if (KTRPOINT(p->p_thread, KTR_SYSRET))
1375                 ktrsysret(p->p_tracep, SYS_fork, 0, 0);
1376 #endif
1377 #ifdef SMP
1378         KKASSERT(curthread->td_mpcount == 1);
1379         rel_mplock();
1380 #endif
1381 }
1382