arch/xtensa/kernel/traps.c

   1 /*
   2  * arch/xtensa/kernel/traps.c
   3  *
   4  * Exception handling.
   5  *
   6  * Derived from code with the following copyrights:
   7  * Copyright (C) 1994 - 1999 by Ralf Baechle
   8  * Modified for R3000 by Paul M. Antoine, 1995, 1996
   9  * Complete output from die() by Ulf Carlsson, 1998
  10  * Copyright (C) 1999 Silicon Graphics, Inc.
  11  *
  12  * Essentially rewritten for the Xtensa architecture port.
  13  *
  14  * Copyright (C) 2001 - 2013 Tensilica Inc.
  15  *
  16  * Joe Taylor   <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
  17  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
  18  * Marc Gauthier<marc@tensilica.com, marc@alumni.uwaterloo.ca>
  19  * Kevin Chea
  20  *
  21  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
  22  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
  23  * for more details.
  24  */
  25
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/sched/signal.h>
  28 #include <linux/sched/debug.h>
  29 #include <linux/sched/task_stack.h>
  30 #include <linux/init.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/stringify.h>
  33 #include <linux/kallsyms.h>
  34 #include <linux/delay.h>
  35 #include <linux/hardirq.h>
  36 #include <linux/ratelimit.h>
  37 #include <linux/pgtable.h>
  38
  39 #include <asm/stacktrace.h>
  40 #include <asm/ptrace.h>
  41 #include <asm/timex.h>
  42 #include <linux/uaccess.h>
  43 #include <asm/processor.h>
  44 #include <asm/traps.h>
  45 #include <asm/hw_breakpoint.h>
  46
  47 /*
  48  * Machine specific interrupt handlers
  49  */
  50
  51 extern void kernel_exception(void);
  52 extern void user_exception(void);
  53
  54 extern void fast_illegal_instruction_user(void);
  55 extern void fast_syscall_user(void);
  56 extern void fast_alloca(void);
  57 extern void fast_unaligned(void);
  58 extern void fast_second_level_miss(void);
  59 extern void fast_store_prohibited(void);
  60 extern void fast_coprocessor(void);
  61
  62 extern void do_illegal_instruction (struct pt_regs*);
  63 extern void do_interrupt (struct pt_regs*);
  64 extern void do_nmi(struct pt_regs *);
  65 extern void do_unaligned_user (struct pt_regs*);
  66 extern void do_multihit (struct pt_regs*, unsigned long);
  67 extern void do_page_fault (struct pt_regs*, unsigned long);
  68 extern void do_debug (struct pt_regs*);
  69 extern void system_call (struct pt_regs*);
  70
  71 /*
  72  * The vector table must be preceded by a save area (which
  73  * implies it must be in RAM, unless one places RAM immediately
  74  * before a ROM and puts the vector at the start of the ROM (!))
  75  */
  76
  77 #define KRNL            0x01
  78 #define USER            0x02
  79
  80 #define COPROCESSOR(x)                                                  \
  81 { EXCCAUSE_COPROCESSOR ## x ## _DISABLED, USER, fast_coprocessor }
  82
  83 typedef struct {
  84         int cause;
  85         int fast;
  86         void* handler;
  87 } dispatch_init_table_t;
  88
  89 static dispatch_init_table_t __initdata dispatch_init_table[] = {
  90
  91 #ifdef CONFIG_USER_ABI_CALL0_PROBE
  92 { EXCCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION, USER,      fast_illegal_instruction_user },
  93 #endif
  94 { EXCCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION, 0,         do_illegal_instruction},
  95 { EXCCAUSE_SYSTEM_CALL,         USER,      fast_syscall_user },
  96 { EXCCAUSE_SYSTEM_CALL,         0,         system_call },
  97 /* EXCCAUSE_INSTRUCTION_FETCH unhandled */
  98 /* EXCCAUSE_LOAD_STORE_ERROR unhandled*/
  99 { EXCCAUSE_LEVEL1_INTERRUPT,    0,         do_interrupt },
 100 #ifdef SUPPORT_WINDOWED
 101 { EXCCAUSE_ALLOCA,              USER|KRNL, fast_alloca },
 102 #endif
 103 /* EXCCAUSE_INTEGER_DIVIDE_BY_ZERO unhandled */
 104 /* EXCCAUSE_PRIVILEGED unhandled */
 105 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
 106 #ifdef CONFIG_XTENSA_UNALIGNED_USER
 107 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           USER,      fast_unaligned },
 108 #endif
 109 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           0,         do_unaligned_user },
 110 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           KRNL,      fast_unaligned },
 111 #endif
 112 #ifdef CONFIG_MMU
 113 { EXCCAUSE_ITLB_MISS,           0,         do_page_fault },
 114 { EXCCAUSE_ITLB_MISS,           USER|KRNL, fast_second_level_miss},
 115 { EXCCAUSE_ITLB_MULTIHIT,               0,         do_multihit },
 116 { EXCCAUSE_ITLB_PRIVILEGE,      0,         do_page_fault },
 117 /* EXCCAUSE_SIZE_RESTRICTION unhandled */
 118 { EXCCAUSE_FETCH_CACHE_ATTRIBUTE,       0,         do_page_fault },
 119 { EXCCAUSE_DTLB_MISS,           USER|KRNL, fast_second_level_miss},
 120 { EXCCAUSE_DTLB_MISS,           0,         do_page_fault },
 121 { EXCCAUSE_DTLB_MULTIHIT,               0,         do_multihit },
 122 { EXCCAUSE_DTLB_PRIVILEGE,      0,         do_page_fault },
 123 /* EXCCAUSE_DTLB_SIZE_RESTRICTION unhandled */
 124 { EXCCAUSE_STORE_CACHE_ATTRIBUTE,       USER|KRNL, fast_store_prohibited },
 125 { EXCCAUSE_STORE_CACHE_ATTRIBUTE,       0,         do_page_fault },
 126 { EXCCAUSE_LOAD_CACHE_ATTRIBUTE,        0,         do_page_fault },
 127 #endif /* CONFIG_MMU */
 128 /* XCCHAL_EXCCAUSE_FLOATING_POINT unhandled */
 129 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(0)
 130 COPROCESSOR(0),
 131 #endif
 132 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(1)
 133 COPROCESSOR(1),
 134 #endif
 135 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(2)
 136 COPROCESSOR(2),
 137 #endif
 138 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(3)
 139 COPROCESSOR(3),
 140 #endif
 141 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(4)
 142 COPROCESSOR(4),
 143 #endif
 144 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(5)
 145 COPROCESSOR(5),
 146 #endif
 147 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(6)
 148 COPROCESSOR(6),
 149 #endif
 150 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(7)
 151 COPROCESSOR(7),
 152 #endif
 153 #if XTENSA_FAKE_NMI
 154 { EXCCAUSE_MAPPED_NMI,                  0,              do_nmi },
 155 #endif
 156 { EXCCAUSE_MAPPED_DEBUG,                0,              do_debug },
 157 { -1, -1, 0 }
 158
 159 };
 160
 161 /* The exception table <exc_table> serves two functions:
 162  * 1. it contains three dispatch tables (fast_user, fast_kernel, default-c)
 163  * 2. it is a temporary memory buffer for the exception handlers.
 164  */
 165
 166 DEFINE_PER_CPU(struct exc_table, exc_table);
 167 DEFINE_PER_CPU(struct debug_table, debug_table);
 168
 169 void die(const char*, struct pt_regs*, long);
 170
 171 static inline void
 172 __die_if_kernel(const char *str, struct pt_regs *regs, long err)
 173 {
 174         if (!user_mode(regs))
 175                 die(str, regs, err);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Unhandled Exceptions. Kill user task or panic if in kernel space.
 180  */
 181
 182 void do_unhandled(struct pt_regs *regs, unsigned long exccause)
 183 {
 184         __die_if_kernel("Caught unhandled exception - should not happen",
 185                         regs, SIGKILL);
 186
 187         /* If in user mode, send SIGILL signal to current process */
 188         pr_info_ratelimited("Caught unhandled exception in '%s' "
 189                             "(pid = %d, pc = %#010lx) - should not happen\n"
 190                             "\tEXCCAUSE is %ld\n",
 191                             current->comm, task_pid_nr(current), regs->pc,
 192                             exccause);
 193         force_sig(SIGILL);
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Multi-hit exception. This if fatal!
 198  */
 199
 200 void do_multihit(struct pt_regs *regs, unsigned long exccause)
 201 {
 202         die("Caught multihit exception", regs, SIGKILL);
 203 }
 204
 205 /*
 206  * IRQ handler.
 207  */
 208
 209 extern void do_IRQ(int, struct pt_regs *);
 210
 211 #if XTENSA_FAKE_NMI
 212
 213 #define IS_POW2(v) (((v) & ((v) - 1)) == 0)
 214
 215 #if !(PROFILING_INTLEVEL == XCHAL_EXCM_LEVEL && \
 216       IS_POW2(XTENSA_INTLEVEL_MASK(PROFILING_INTLEVEL)))
 217 #warning "Fake NMI is requested for PMM, but there are other IRQs at or above its level."
 218 #warning "Fake NMI will be used, but there will be a bugcheck if one of those IRQs fire."
 219
 220 static inline void check_valid_nmi(void)
 221 {
 222         unsigned intread = xtensa_get_sr(interrupt);
 223         unsigned intenable = xtensa_get_sr(intenable);
 224
 225         BUG_ON(intread & intenable &
 226                ~(XTENSA_INTLEVEL_ANDBELOW_MASK(PROFILING_INTLEVEL) ^
 227                  XTENSA_INTLEVEL_MASK(PROFILING_INTLEVEL) ^
 228                  BIT(XCHAL_PROFILING_INTERRUPT)));
 229 }
 230
 231 #else
 232
 233 static inline void check_valid_nmi(void)
 234 {
 235 }
 236
 237 #endif
 238
 239 irqreturn_t xtensa_pmu_irq_handler(int irq, void *dev_id);
 240
 241 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, nmi_count);
 242
 243 void do_nmi(struct pt_regs *regs)
 244 {
 245         struct pt_regs *old_regs;
 246
 247         if ((regs->ps & PS_INTLEVEL_MASK) < LOCKLEVEL)
 248                 trace_hardirqs_off();
 249
 250         old_regs = set_irq_regs(regs);
 251         nmi_enter();
 252         ++*this_cpu_ptr(&nmi_count);
 253         check_valid_nmi();
 254         xtensa_pmu_irq_handler(0, NULL);
 255         nmi_exit();
 256         set_irq_regs(old_regs);
 257 }
 258 #endif
 259
 260 void do_interrupt(struct pt_regs *regs)
 261 {
 262         static const unsigned int_level_mask[] = {
 263                 0,
 264                 XCHAL_INTLEVEL1_MASK,
 265                 XCHAL_INTLEVEL2_MASK,
 266                 XCHAL_INTLEVEL3_MASK,
 267                 XCHAL_INTLEVEL4_MASK,
 268                 XCHAL_INTLEVEL5_MASK,
 269                 XCHAL_INTLEVEL6_MASK,
 270                 XCHAL_INTLEVEL7_MASK,
 271         };
 272         struct pt_regs *old_regs;
 273         unsigned unhandled = ~0u;
 274
 275         trace_hardirqs_off();
 276
 277         old_regs = set_irq_regs(regs);
 278         irq_enter();
 279
 280         for (;;) {
 281                 unsigned intread = xtensa_get_sr(interrupt);
 282                 unsigned intenable = xtensa_get_sr(intenable);
 283                 unsigned int_at_level = intread & intenable;
 284                 unsigned level;
 285
 286                 for (level = LOCKLEVEL; level > 0; --level) {
 287                         if (int_at_level & int_level_mask[level]) {
 288                                 int_at_level &= int_level_mask[level];
 289                                 if (int_at_level & unhandled)
 290                                         int_at_level &= unhandled;
 291                                 else
 292                                         unhandled |= int_level_mask[level];
 293                                 break;
 294                         }
 295                 }
 296
 297                 if (level == 0)
 298                         break;
 299
 300                 /* clear lowest pending irq in the unhandled mask */
 301                 unhandled ^= (int_at_level & -int_at_level);
 302                 do_IRQ(__ffs(int_at_level), regs);
 303         }
 304
 305         irq_exit();
 306         set_irq_regs(old_regs);
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Illegal instruction. Fatal if in kernel space.
 311  */
 312
 313 void
 314 do_illegal_instruction(struct pt_regs *regs)
 315 {
 316         __die_if_kernel("Illegal instruction in kernel", regs, SIGKILL);
 317
 318         /* If in user mode, send SIGILL signal to current process. */
 319
 320         pr_info_ratelimited("Illegal Instruction in '%s' (pid = %d, pc = %#010lx)\n",
 321                             current->comm, task_pid_nr(current), regs->pc);
 322         force_sig(SIGILL);
 323 }
 324
 325
 326 /*
 327  * Handle unaligned memory accesses from user space. Kill task.
 328  *
 329  * If CONFIG_UNALIGNED_USER is not set, we don't allow unaligned memory
 330  * accesses causes from user space.
 331  */
 332
 333 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
 334 void
 335 do_unaligned_user (struct pt_regs *regs)
 336 {
 337         __die_if_kernel("Unhandled unaligned exception in kernel",
 338                         regs, SIGKILL);
 339
 340         current->thread.bad_vaddr = regs->excvaddr;
 341         current->thread.error_code = -3;
 342         pr_info_ratelimited("Unaligned memory access to %08lx in '%s' "
 343                             "(pid = %d, pc = %#010lx)\n",
 344                             regs->excvaddr, current->comm,
 345                             task_pid_nr(current), regs->pc);
 346         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *) regs->excvaddr);
 347 }
 348 #endif
 349
 350 /* Handle debug events.
 351  * When CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT is on this handler is called with
 352  * preemption disabled to avoid rescheduling and keep mapping of hardware
 353  * breakpoint structures to debug registers intact, so that
 354  * DEBUGCAUSE.DBNUM could be used in case of data breakpoint hit.
 355  */
 356 void
 357 do_debug(struct pt_regs *regs)
 358 {
 359 #ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT
 360         int ret = check_hw_breakpoint(regs);
 361
 362         preempt_enable();
 363         if (ret == 0)
 364                 return;
 365 #endif
 366         __die_if_kernel("Breakpoint in kernel", regs, SIGKILL);
 367
 368         /* If in user mode, send SIGTRAP signal to current process */
 369
 370         force_sig(SIGTRAP);
 371 }
 372
 373
 374 #define set_handler(type, cause, handler)                               \
 375         do {                                                            \
 376                 unsigned int cpu;                                       \
 377                                                                         \
 378                 for_each_possible_cpu(cpu)                              \
 379                         per_cpu(exc_table, cpu).type[cause] = (handler);\
 380         } while (0)
 381
 382 /* Set exception C handler - for temporary use when probing exceptions */
 383
 384 void * __init trap_set_handler(int cause, void *handler)
 385 {
 386         void *previous = per_cpu(exc_table, 0).default_handler[cause];
 387
 388         set_handler(default_handler, cause, handler);
 389         return previous;
 390 }
 391
 392
 393 static void trap_init_excsave(void)
 394 {
 395         unsigned long excsave1 = (unsigned long)this_cpu_ptr(&exc_table);
 396         __asm__ __volatile__("wsr  %0, excsave1\n" : : "a" (excsave1));
 397 }
 398
 399 static void trap_init_debug(void)
 400 {
 401         unsigned long debugsave = (unsigned long)this_cpu_ptr(&debug_table);
 402
 403         this_cpu_ptr(&debug_table)->debug_exception = debug_exception;
 404         __asm__ __volatile__("wsr %0, excsave" __stringify(XCHAL_DEBUGLEVEL)
 405                              :: "a"(debugsave));
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Initialize dispatch tables.
 410  *
 411  * The exception vectors are stored compressed the __init section in the
 412  * dispatch_init_table. This function initializes the following three tables
 413  * from that compressed table:
 414  * - fast user          first dispatch table for user exceptions
 415  * - fast kernel        first dispatch table for kernel exceptions
 416  * - default C-handler  C-handler called by the default fast handler.
 417  *
 418  * See vectors.S for more details.
 419  */
 420
 421 void __init trap_init(void)
 422 {
 423         int i;
 424
 425         /* Setup default vectors. */
 426
 427         for (i = 0; i < EXCCAUSE_N; i++) {
 428                 set_handler(fast_user_handler, i, user_exception);
 429                 set_handler(fast_kernel_handler, i, kernel_exception);
 430                 set_handler(default_handler, i, do_unhandled);
 431         }
 432
 433         /* Setup specific handlers. */
 434
 435         for(i = 0; dispatch_init_table[i].cause >= 0; i++) {
 436                 int fast = dispatch_init_table[i].fast;
 437                 int cause = dispatch_init_table[i].cause;
 438                 void *handler = dispatch_init_table[i].handler;
 439
 440                 if (fast == 0)
 441                         set_handler(default_handler, cause, handler);
 442                 if ((fast & USER) != 0)
 443                         set_handler(fast_user_handler, cause, handler);
 444                 if ((fast & KRNL) != 0)
 445                         set_handler(fast_kernel_handler, cause, handler);
 446         }
 447
 448         /* Initialize EXCSAVE_1 to hold the address of the exception table. */
 449         trap_init_excsave();
 450         trap_init_debug();
 451 }
 452
 453 #ifdef CONFIG_SMP
 454 void secondary_trap_init(void)
 455 {
 456         trap_init_excsave();
 457         trap_init_debug();
 458 }
 459 #endif
 460
 461 /*
 462  * This function dumps the current valid window frame and other base registers.
 463  */
 464
 465 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 466 {
 467         int i;
 468
 469         show_regs_print_info(KERN_DEFAULT);
 470
 471         for (i = 0; i < 16; i++) {
 472                 if ((i % 8) == 0)
 473                         pr_info("a%02d:", i);
 474                 pr_cont(" %08lx", regs->areg[i]);
 475         }
 476         pr_cont("\n");
 477         pr_info("pc: %08lx, ps: %08lx, depc: %08lx, excvaddr: %08lx\n",
 478                 regs->pc, regs->ps, regs->depc, regs->excvaddr);
 479         pr_info("lbeg: %08lx, lend: %08lx lcount: %08lx, sar: %08lx\n",
 480                 regs->lbeg, regs->lend, regs->lcount, regs->sar);
 481         if (user_mode(regs))
 482                 pr_cont("wb: %08lx, ws: %08lx, wmask: %08lx, syscall: %ld\n",
 483                         regs->windowbase, regs->windowstart, regs->wmask,
 484                         regs->syscall);
 485 }
 486
 487 static int show_trace_cb(struct stackframe *frame, void *data)
 488 {
 489         const char *loglvl = data;
 490
 491         if (kernel_text_address(frame->pc))
 492                 printk("%s [<%08lx>] %pB\n",
 493                         loglvl, frame->pc, (void *)frame->pc);
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 static void show_trace(struct task_struct *task, unsigned long *sp,
 498                        const char *loglvl)
 499 {
 500         if (!sp)
 501                 sp = stack_pointer(task);
 502
 503         printk("%sCall Trace:\n", loglvl);
 504         walk_stackframe(sp, show_trace_cb, (void *)loglvl);
 505 }
 506
 507 #define STACK_DUMP_ENTRY_SIZE 4
 508 #define STACK_DUMP_LINE_SIZE 32
 509 static size_t kstack_depth_to_print = CONFIG_PRINT_STACK_DEPTH;
 510
 511 void show_stack(struct task_struct *task, unsigned long *sp, const char *loglvl)
 512 {
 513         size_t len;
 514
 515         if (!sp)
 516                 sp = stack_pointer(task);
 517
 518         len = min((-(size_t)sp) & (THREAD_SIZE - STACK_DUMP_ENTRY_SIZE),
 519                   kstack_depth_to_print * STACK_DUMP_ENTRY_SIZE);
 520
 521         printk("%sStack:\n", loglvl);
 522         print_hex_dump(loglvl, " ", DUMP_PREFIX_NONE,
 523                        STACK_DUMP_LINE_SIZE, STACK_DUMP_ENTRY_SIZE,
 524                        sp, len, false);
 525         show_trace(task, sp, loglvl);
 526 }
 527
 528 DEFINE_SPINLOCK(die_lock);
 529
 530 void __noreturn die(const char * str, struct pt_regs * regs, long err)
 531 {
 532         static int die_counter;
 533         const char *pr = "";
 534
 535         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION))
 536                 pr = IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ? " PREEMPT_RT" : " PREEMPT";
 537
 538         console_verbose();
 539         spin_lock_irq(&die_lock);
 540
 541         pr_info("%s: sig: %ld [#%d]%s\n", str, err, ++die_counter, pr);
 542         show_regs(regs);
 543         if (!user_mode(regs))
 544                 show_stack(NULL, (unsigned long *)regs->areg[1], KERN_INFO);
 545
 546         add_taint(TAINT_DIE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
 547         spin_unlock_irq(&die_lock);
 548
 549         if (in_interrupt())
 550                 panic("Fatal exception in interrupt");
 551
 552         if (panic_on_oops)
 553                 panic("Fatal exception");
 554
 555         make_task_dead(err);
 556 }