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 static void do_illegal_instruction(struct pt_regs *regs);
  52 static void do_div0(struct pt_regs *regs);
  53 static void do_interrupt(struct pt_regs *regs);
  54 #if XTENSA_FAKE_NMI
  55 static void do_nmi(struct pt_regs *regs);
  56 #endif
  57 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
  58 static void do_unaligned_user(struct pt_regs *regs);
  59 #endif
  60 static void do_multihit(struct pt_regs *regs);
  61 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSORS
  62 static void do_coprocessor(struct pt_regs *regs);
  63 #endif
  64 static void do_debug(struct pt_regs *regs);
  65
  66 /*
  67  * The vector table must be preceded by a save area (which
  68  * implies it must be in RAM, unless one places RAM immediately
  69  * before a ROM and puts the vector at the start of the ROM (!))
  70  */
  71
  72 #define KRNL            0x01
  73 #define USER            0x02
  74
  75 #define COPROCESSOR(x)                                                  \
  76 { EXCCAUSE_COPROCESSOR ## x ## _DISABLED, USER|KRNL, fast_coprocessor },\
  77 { EXCCAUSE_COPROCESSOR ## x ## _DISABLED, 0, do_coprocessor }
  78
  79 typedef struct {
  80         int cause;
  81         int fast;
  82         void* handler;
  83 } dispatch_init_table_t;
  84
  85 static dispatch_init_table_t __initdata dispatch_init_table[] = {
  86
  87 #ifdef CONFIG_USER_ABI_CALL0_PROBE
  88 { EXCCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION, USER,      fast_illegal_instruction_user },
  89 #endif
  90 { EXCCAUSE_ILLEGAL_INSTRUCTION, 0,         do_illegal_instruction},
  91 { EXCCAUSE_SYSTEM_CALL,         USER,      fast_syscall_user },
  92 { EXCCAUSE_SYSTEM_CALL,         0,         system_call },
  93 /* EXCCAUSE_INSTRUCTION_FETCH unhandled */
  94 /* EXCCAUSE_LOAD_STORE_ERROR unhandled*/
  95 { EXCCAUSE_LEVEL1_INTERRUPT,    0,         do_interrupt },
  96 #ifdef SUPPORT_WINDOWED
  97 { EXCCAUSE_ALLOCA,              USER|KRNL, fast_alloca },
  98 #endif
  99 { EXCCAUSE_INTEGER_DIVIDE_BY_ZERO, 0,      do_div0 },
 100 /* EXCCAUSE_PRIVILEGED unhandled */
 101 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
 102 #ifdef CONFIG_XTENSA_UNALIGNED_USER
 103 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           USER,      fast_unaligned },
 104 #endif
 105 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           0,         do_unaligned_user },
 106 { EXCCAUSE_UNALIGNED,           KRNL,      fast_unaligned },
 107 #endif
 108 #ifdef CONFIG_MMU
 109 { EXCCAUSE_ITLB_MISS,                   0,         do_page_fault },
 110 { EXCCAUSE_ITLB_MISS,                   USER|KRNL, fast_second_level_miss},
 111 { EXCCAUSE_DTLB_MISS,                   USER|KRNL, fast_second_level_miss},
 112 { EXCCAUSE_DTLB_MISS,                   0,         do_page_fault },
 113 { EXCCAUSE_STORE_CACHE_ATTRIBUTE,       USER|KRNL, fast_store_prohibited },
 114 #endif /* CONFIG_MMU */
 115 #ifdef CONFIG_PFAULT
 116 { EXCCAUSE_ITLB_MULTIHIT,               0,         do_multihit },
 117 { EXCCAUSE_ITLB_PRIVILEGE,              0,         do_page_fault },
 118 { EXCCAUSE_FETCH_CACHE_ATTRIBUTE,       0,         do_page_fault },
 119 { EXCCAUSE_DTLB_MULTIHIT,               0,         do_multihit },
 120 { EXCCAUSE_DTLB_PRIVILEGE,              0,         do_page_fault },
 121 { EXCCAUSE_STORE_CACHE_ATTRIBUTE,       0,         do_page_fault },
 122 { EXCCAUSE_LOAD_CACHE_ATTRIBUTE,        0,         do_page_fault },
 123 #endif
 124 /* XCCHAL_EXCCAUSE_FLOATING_POINT unhandled */
 125 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(0)
 126 COPROCESSOR(0),
 127 #endif
 128 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(1)
 129 COPROCESSOR(1),
 130 #endif
 131 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(2)
 132 COPROCESSOR(2),
 133 #endif
 134 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(3)
 135 COPROCESSOR(3),
 136 #endif
 137 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(4)
 138 COPROCESSOR(4),
 139 #endif
 140 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(5)
 141 COPROCESSOR(5),
 142 #endif
 143 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(6)
 144 COPROCESSOR(6),
 145 #endif
 146 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSOR(7)
 147 COPROCESSOR(7),
 148 #endif
 149 #if XTENSA_FAKE_NMI
 150 { EXCCAUSE_MAPPED_NMI,                  0,              do_nmi },
 151 #endif
 152 { EXCCAUSE_MAPPED_DEBUG,                0,              do_debug },
 153 { -1, -1, 0 }
 154
 155 };
 156
 157 /* The exception table <exc_table> serves two functions:
 158  * 1. it contains three dispatch tables (fast_user, fast_kernel, default-c)
 159  * 2. it is a temporary memory buffer for the exception handlers.
 160  */
 161
 162 DEFINE_PER_CPU(struct exc_table, exc_table);
 163 DEFINE_PER_CPU(struct debug_table, debug_table);
 164
 165 void die(const char*, struct pt_regs*, long);
 166
 167 static inline void
 168 __die_if_kernel(const char *str, struct pt_regs *regs, long err)
 169 {
 170         if (!user_mode(regs))
 171                 die(str, regs, err);
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Unhandled Exceptions. Kill user task or panic if in kernel space.
 176  */
 177
 178 void do_unhandled(struct pt_regs *regs)
 179 {
 180         __die_if_kernel("Caught unhandled exception - should not happen",
 181                         regs, SIGKILL);
 182
 183         /* If in user mode, send SIGILL signal to current process */
 184         pr_info_ratelimited("Caught unhandled exception in '%s' "
 185                             "(pid = %d, pc = %#010lx) - should not happen\n"
 186                             "\tEXCCAUSE is %ld\n",
 187                             current->comm, task_pid_nr(current), regs->pc,
 188                             regs->exccause);
 189         force_sig(SIGILL);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * Multi-hit exception. This if fatal!
 194  */
 195
 196 static void do_multihit(struct pt_regs *regs)
 197 {
 198         die("Caught multihit exception", regs, SIGKILL);
 199 }
 200
 201 /*
 202  * IRQ handler.
 203  */
 204
 205 #if XTENSA_FAKE_NMI
 206
 207 #define IS_POW2(v) (((v) & ((v) - 1)) == 0)
 208
 209 #if !(PROFILING_INTLEVEL == XCHAL_EXCM_LEVEL && \
 210       IS_POW2(XTENSA_INTLEVEL_MASK(PROFILING_INTLEVEL)))
 211 #warning "Fake NMI is requested for PMM, but there are other IRQs at or above its level."
 212 #warning "Fake NMI will be used, but there will be a bugcheck if one of those IRQs fire."
 213
 214 static inline void check_valid_nmi(void)
 215 {
 216         unsigned intread = xtensa_get_sr(interrupt);
 217         unsigned intenable = xtensa_get_sr(intenable);
 218
 219         BUG_ON(intread & intenable &
 220                ~(XTENSA_INTLEVEL_ANDBELOW_MASK(PROFILING_INTLEVEL) ^
 221                  XTENSA_INTLEVEL_MASK(PROFILING_INTLEVEL) ^
 222                  BIT(XCHAL_PROFILING_INTERRUPT)));
 223 }
 224
 225 #else
 226
 227 static inline void check_valid_nmi(void)
 228 {
 229 }
 230
 231 #endif
 232
 233 irqreturn_t xtensa_pmu_irq_handler(int irq, void *dev_id);
 234
 235 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, nmi_count);
 236
 237 static void do_nmi(struct pt_regs *regs)
 238 {
 239         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 240
 241         nmi_enter();
 242         ++*this_cpu_ptr(&nmi_count);
 243         check_valid_nmi();
 244         xtensa_pmu_irq_handler(0, NULL);
 245         nmi_exit();
 246         set_irq_regs(old_regs);
 247 }
 248 #endif
 249
 250 static void do_interrupt(struct pt_regs *regs)
 251 {
 252         static const unsigned int_level_mask[] = {
 253                 0,
 254                 XCHAL_INTLEVEL1_MASK,
 255                 XCHAL_INTLEVEL2_MASK,
 256                 XCHAL_INTLEVEL3_MASK,
 257                 XCHAL_INTLEVEL4_MASK,
 258                 XCHAL_INTLEVEL5_MASK,
 259                 XCHAL_INTLEVEL6_MASK,
 260                 XCHAL_INTLEVEL7_MASK,
 261         };
 262         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 263         unsigned unhandled = ~0u;
 264
 265         irq_enter();
 266
 267         for (;;) {
 268                 unsigned intread = xtensa_get_sr(interrupt);
 269                 unsigned intenable = xtensa_get_sr(intenable);
 270                 unsigned int_at_level = intread & intenable;
 271                 unsigned level;
 272
 273                 for (level = LOCKLEVEL; level > 0; --level) {
 274                         if (int_at_level & int_level_mask[level]) {
 275                                 int_at_level &= int_level_mask[level];
 276                                 if (int_at_level & unhandled)
 277                                         int_at_level &= unhandled;
 278                                 else
 279                                         unhandled |= int_level_mask[level];
 280                                 break;
 281                         }
 282                 }
 283
 284                 if (level == 0)
 285                         break;
 286
 287                 /* clear lowest pending irq in the unhandled mask */
 288                 unhandled ^= (int_at_level & -int_at_level);
 289                 do_IRQ(__ffs(int_at_level), regs);
 290         }
 291
 292         irq_exit();
 293         set_irq_regs(old_regs);
 294 }
 295
 296 static bool check_div0(struct pt_regs *regs)
 297 {
 298         static const u8 pattern[] = {'D', 'I', 'V', '0'};
 299         const u8 *p;
 300         u8 buf[5];
 301
 302         if (user_mode(regs)) {
 303                 if (copy_from_user(buf, (void __user *)regs->pc + 2, 5))
 304                         return false;
 305                 p = buf;
 306         } else {
 307                 p = (const u8 *)regs->pc + 2;
 308         }
 309
 310         return memcmp(p, pattern, sizeof(pattern)) == 0 ||
 311                 memcmp(p + 1, pattern, sizeof(pattern)) == 0;
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Illegal instruction. Fatal if in kernel space.
 316  */
 317
 318 static void do_illegal_instruction(struct pt_regs *regs)
 319 {
 320 #ifdef CONFIG_USER_ABI_CALL0_PROBE
 321         /*
 322          * When call0 application encounters an illegal instruction fast
 323          * exception handler will attempt to set PS.WOE and retry failing
 324          * instruction.
 325          * If we get here we know that that instruction is also illegal
 326          * with PS.WOE set, so it's not related to the windowed option
 327          * hence PS.WOE may be cleared.
 328          */
 329         if (regs->pc == current_thread_info()->ps_woe_fix_addr)
 330                 regs->ps &= ~PS_WOE_MASK;
 331 #endif
 332         if (check_div0(regs)) {
 333                 do_div0(regs);
 334                 return;
 335         }
 336
 337         __die_if_kernel("Illegal instruction in kernel", regs, SIGKILL);
 338
 339         /* If in user mode, send SIGILL signal to current process. */
 340
 341         pr_info_ratelimited("Illegal Instruction in '%s' (pid = %d, pc = %#010lx)\n",
 342                             current->comm, task_pid_nr(current), regs->pc);
 343         force_sig(SIGILL);
 344 }
 345
 346 static void do_div0(struct pt_regs *regs)
 347 {
 348         __die_if_kernel("Unhandled division by 0 in kernel", regs, SIGKILL);
 349         force_sig_fault(SIGFPE, FPE_INTDIV, (void __user *)regs->pc);
 350 }
 351
 352 /*
 353  * Handle unaligned memory accesses from user space. Kill task.
 354  *
 355  * If CONFIG_UNALIGNED_USER is not set, we don't allow unaligned memory
 356  * accesses causes from user space.
 357  */
 358
 359 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
 360 static void do_unaligned_user(struct pt_regs *regs)
 361 {
 362         __die_if_kernel("Unhandled unaligned exception in kernel",
 363                         regs, SIGKILL);
 364
 365         current->thread.bad_vaddr = regs->excvaddr;
 366         current->thread.error_code = -3;
 367         pr_info_ratelimited("Unaligned memory access to %08lx in '%s' "
 368                             "(pid = %d, pc = %#010lx)\n",
 369                             regs->excvaddr, current->comm,
 370                             task_pid_nr(current), regs->pc);
 371         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRALN, (void *) regs->excvaddr);
 372 }
 373 #endif
 374
 375 #if XTENSA_HAVE_COPROCESSORS
 376 static void do_coprocessor(struct pt_regs *regs)
 377 {
 378         coprocessor_flush_release_all(current_thread_info());
 379 }
 380 #endif
 381
 382 /* Handle debug events.
 383  * When CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT is on this handler is called with
 384  * preemption disabled to avoid rescheduling and keep mapping of hardware
 385  * breakpoint structures to debug registers intact, so that
 386  * DEBUGCAUSE.DBNUM could be used in case of data breakpoint hit.
 387  */
 388 static void do_debug(struct pt_regs *regs)
 389 {
 390 #ifdef CONFIG_HAVE_HW_BREAKPOINT
 391         int ret = check_hw_breakpoint(regs);
 392
 393         preempt_enable();
 394         if (ret == 0)
 395                 return;
 396 #endif
 397         __die_if_kernel("Breakpoint in kernel", regs, SIGKILL);
 398
 399         /* If in user mode, send SIGTRAP signal to current process */
 400
 401         force_sig(SIGTRAP);
 402 }
 403
 404
 405 #define set_handler(type, cause, handler)                               \
 406         do {                                                            \
 407                 unsigned int cpu;                                       \
 408                                                                         \
 409                 for_each_possible_cpu(cpu)                              \
 410                         per_cpu(exc_table, cpu).type[cause] = (handler);\
 411         } while (0)
 412
 413 /* Set exception C handler - for temporary use when probing exceptions */
 414
 415 xtensa_exception_handler *
 416 __init trap_set_handler(int cause, xtensa_exception_handler *handler)
 417 {
 418         void *previous = per_cpu(exc_table, 0).default_handler[cause];
 419
 420         set_handler(default_handler, cause, handler);
 421         return previous;
 422 }
 423
 424
 425 static void trap_init_excsave(void)
 426 {
 427         xtensa_set_sr(this_cpu_ptr(&exc_table), excsave1);
 428 }
 429
 430 static void trap_init_debug(void)
 431 {
 432         unsigned long debugsave = (unsigned long)this_cpu_ptr(&debug_table);
 433
 434         this_cpu_ptr(&debug_table)->debug_exception = debug_exception;
 435         __asm__ __volatile__("wsr %0, excsave" __stringify(XCHAL_DEBUGLEVEL)
 436                              :: "a"(debugsave));
 437 }
 438
 439 /*
 440  * Initialize dispatch tables.
 441  *
 442  * The exception vectors are stored compressed the __init section in the
 443  * dispatch_init_table. This function initializes the following three tables
 444  * from that compressed table:
 445  * - fast user          first dispatch table for user exceptions
 446  * - fast kernel        first dispatch table for kernel exceptions
 447  * - default C-handler  C-handler called by the default fast handler.
 448  *
 449  * See vectors.S for more details.
 450  */
 451
 452 void __init trap_init(void)
 453 {
 454         int i;
 455
 456         /* Setup default vectors. */
 457
 458         for (i = 0; i < EXCCAUSE_N; i++) {
 459                 set_handler(fast_user_handler, i, user_exception);
 460                 set_handler(fast_kernel_handler, i, kernel_exception);
 461                 set_handler(default_handler, i, do_unhandled);
 462         }
 463
 464         /* Setup specific handlers. */
 465
 466         for(i = 0; dispatch_init_table[i].cause >= 0; i++) {
 467                 int fast = dispatch_init_table[i].fast;
 468                 int cause = dispatch_init_table[i].cause;
 469                 void *handler = dispatch_init_table[i].handler;
 470
 471                 if (fast == 0)
 472                         set_handler(default_handler, cause, handler);
 473                 if ((fast & USER) != 0)
 474                         set_handler(fast_user_handler, cause, handler);
 475                 if ((fast & KRNL) != 0)
 476                         set_handler(fast_kernel_handler, cause, handler);
 477         }
 478
 479         /* Initialize EXCSAVE_1 to hold the address of the exception table. */
 480         trap_init_excsave();
 481         trap_init_debug();
 482 }
 483
 484 #ifdef CONFIG_SMP
 485 void secondary_trap_init(void)
 486 {
 487         trap_init_excsave();
 488         trap_init_debug();
 489 }
 490 #endif
 491
 492 /*
 493  * This function dumps the current valid window frame and other base registers.
 494  */
 495
 496 void show_regs(struct pt_regs * regs)
 497 {
 498         int i;
 499
 500         show_regs_print_info(KERN_DEFAULT);
 501
 502         for (i = 0; i < 16; i++) {
 503                 if ((i % 8) == 0)
 504                         pr_info("a%02d:", i);
 505                 pr_cont(" %08lx", regs->areg[i]);
 506         }
 507         pr_cont("\n");
 508         pr_info("pc: %08lx, ps: %08lx, depc: %08lx, excvaddr: %08lx\n",
 509                 regs->pc, regs->ps, regs->depc, regs->excvaddr);
 510         pr_info("lbeg: %08lx, lend: %08lx lcount: %08lx, sar: %08lx\n",
 511                 regs->lbeg, regs->lend, regs->lcount, regs->sar);
 512         if (user_mode(regs))
 513                 pr_cont("wb: %08lx, ws: %08lx, wmask: %08lx, syscall: %ld\n",
 514                         regs->windowbase, regs->windowstart, regs->wmask,
 515                         regs->syscall);
 516 }
 517
 518 static int show_trace_cb(struct stackframe *frame, void *data)
 519 {
 520         const char *loglvl = data;
 521
 522         if (kernel_text_address(frame->pc))
 523                 printk("%s [<%08lx>] %pB\n",
 524                         loglvl, frame->pc, (void *)frame->pc);
 525         return 0;
 526 }
 527
 528 static void show_trace(struct task_struct *task, unsigned long *sp,
 529                        const char *loglvl)
 530 {
 531         if (!sp)
 532                 sp = stack_pointer(task);
 533
 534         printk("%sCall Trace:\n", loglvl);
 535         walk_stackframe(sp, show_trace_cb, (void *)loglvl);
 536 }
 537
 538 #define STACK_DUMP_ENTRY_SIZE 4
 539 #define STACK_DUMP_LINE_SIZE 32
 540 static size_t kstack_depth_to_print = CONFIG_PRINT_STACK_DEPTH;
 541
 542 void show_stack(struct task_struct *task, unsigned long *sp, const char *loglvl)
 543 {
 544         size_t len;
 545
 546         if (!sp)
 547                 sp = stack_pointer(task);
 548
 549         len = min((-(size_t)sp) & (THREAD_SIZE - STACK_DUMP_ENTRY_SIZE),
 550                   kstack_depth_to_print * STACK_DUMP_ENTRY_SIZE);
 551
 552         printk("%sStack:\n", loglvl);
 553         print_hex_dump(loglvl, " ", DUMP_PREFIX_NONE,
 554                        STACK_DUMP_LINE_SIZE, STACK_DUMP_ENTRY_SIZE,
 555                        sp, len, false);
 556         show_trace(task, sp, loglvl);
 557 }
 558
 559 DEFINE_SPINLOCK(die_lock);
 560
 561 void __noreturn die(const char * str, struct pt_regs * regs, long err)
 562 {
 563         static int die_counter;
 564         const char *pr = "";
 565
 566         if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPTION))
 567                 pr = IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT) ? " PREEMPT_RT" : " PREEMPT";
 568
 569         console_verbose();
 570         spin_lock_irq(&die_lock);
 571
 572         pr_info("%s: sig: %ld [#%d]%s\n", str, err, ++die_counter, pr);
 573         show_regs(regs);
 574         if (!user_mode(regs))
 575                 show_stack(NULL, (unsigned long *)regs->areg[1], KERN_INFO);
 576
 577         add_taint(TAINT_DIE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
 578         spin_unlock_irq(&die_lock);
 579
 580         if (in_interrupt())
 581                 panic("Fatal exception in interrupt");
 582
 583         if (panic_on_oops)
 584                 panic("Fatal exception");
 585
 586         make_task_dead(err);
 587 }