Set the default syscall return value to 0
[akaros.git] / kern / arch / i686 / trap.c
1 #ifdef __SHARC__
2 #pragma nosharc
3 #define SINIT(x) x
4 #endif
5
6 #include <arch/mmu.h>
7 #include <arch/x86.h>
8 #include <arch/arch.h>
9 #include <arch/console.h>
10 #include <arch/apic.h>
11 #include <ros/common.h>
12 #include <smp.h>
13 #include <assert.h>
14 #include <pmap.h>
15 #include <trap.h>
16 #include <monitor.h>
17 #include <process.h>
18 #include <stdio.h>
19 #include <slab.h>
20 #include <syscall.h>
21
22 taskstate_t RO ts;
23
24 /* Interrupt descriptor table.  (Must be built at run time because
25  * shifted function addresses can't be represented in relocation records.)
26  */
27 // Aligned on an 8 byte boundary (SDM V3A 5-13)
28 gatedesc_t __attribute__ ((aligned (8))) (RO idt)[256] = { { 0 } };
29 pseudodesc_t RO idt_pd = {
30         sizeof(idt) - 1, (uint32_t) idt
31 };
32
33 /* global handler table, used by core0 (for now).  allows the registration
34  * of functions to be called when servicing an interrupt.  other cores
35  * can set up their own later.
36  */
37 #ifdef __IVY__
38 #pragma cilnoremove("iht_lock")
39 #endif
40 spinlock_t iht_lock;
41 handler_t TP(TV(t)) LCKD(&iht_lock) (RO interrupt_handlers)[NUM_INTERRUPT_HANDLERS];
42
43 static const char *NTS trapname(int trapno)
44 {
45     // zra: excnames is SREADONLY because Ivy doesn't trust const
46         static const char *NT const (RO excnames)[] = {
47                 "Divide error",
48                 "Debug",
49                 "Non-Maskable Interrupt",
50                 "Breakpoint",
51                 "Overflow",
52                 "BOUND Range Exceeded",
53                 "Invalid Opcode",
54                 "Device Not Available",
55                 "Double Fault",
56                 "Coprocessor Segment Overrun",
57                 "Invalid TSS",
58                 "Segment Not Present",
59                 "Stack Fault",
60                 "General Protection",
61                 "Page Fault",
62                 "(unknown trap)",
63                 "x87 FPU Floating-Point Error",
64                 "Alignment Check",
65                 "Machine-Check",
66                 "SIMD Floating-Point Exception"
67         };
68
69         if (trapno < sizeof(excnames)/sizeof(excnames[0]))
70                 return excnames[trapno];
71         if (trapno == T_SYSCALL)
72                 return "System call";
73         return "(unknown trap)";
74 }
75
76
77 void
78 idt_init(void)
79 {
80         extern segdesc_t (RO gdt)[];
81
82         // This table is made in trapentry.S by each macro in that file.
83         // It is layed out such that the ith entry is the ith's traphandler's
84         // (uint32_t) trap addr, then (uint32_t) trap number
85         struct trapinfo { uint32_t trapaddr; uint32_t trapnumber; };
86         extern struct trapinfo (BND(__this,trap_tbl_end) RO trap_tbl)[];
87         extern struct trapinfo (SNT RO trap_tbl_end)[];
88         int i, trap_tbl_size = trap_tbl_end - trap_tbl;
89         extern void ISR_default(void);
90
91         // set all to default, to catch everything
92         for(i = 0; i < 256; i++)
93                 ROSETGATE(idt[i], 0, GD_KT, &ISR_default, 0);
94
95         // set all entries that have real trap handlers
96         // we need to stop short of the last one, since the last is the default
97         // handler with a fake interrupt number (500) that is out of bounds of
98         // the idt[]
99         // if we set these to trap gates, be sure to handle the IRQs separately
100         // and we might need to break our pretty tables
101         for(i = 0; i < trap_tbl_size - 1; i++)
102                 ROSETGATE(idt[trap_tbl[i].trapnumber], 0, GD_KT, trap_tbl[i].trapaddr, 0);
103
104         // turn on syscall handling and other user-accessible ints
105         // DPL 3 means this can be triggered by the int instruction
106         // STS_TG32 sets the IDT type to a Trap Gate (interrupts enabled)
107         idt[T_SYSCALL].gd_dpl = SINIT(3);
108         idt[T_SYSCALL].gd_type = SINIT(STS_TG32);
109         idt[T_BRKPT].gd_dpl = SINIT(3);
110
111         // Setup a TSS so that we get the right stack
112         // when we trap to the kernel.
113         ts.ts_esp0 = SINIT(KSTACKTOP);
114         ts.ts_ss0 = SINIT(GD_KD);
115
116         // Initialize the TSS field of the gdt.
117         SEG16ROINIT(gdt[GD_TSS >> 3],STS_T32A, (uint32_t)(&ts),sizeof(taskstate_t),0);
118         //gdt[GD_TSS >> 3] = (segdesc_t)SEG16(STS_T32A, (uint32_t) (&ts),
119         //                                 sizeof(taskstate_t), 0);
120         gdt[GD_TSS >> 3].sd_s = SINIT(0);
121
122         // Load the TSS
123         ltr(GD_TSS);
124
125         // Load the IDT
126         asm volatile("lidt idt_pd");
127
128         // This will go away when we start using the IOAPIC properly
129         pic_remap();
130         // set LINT0 to receive ExtINTs (KVM's default).  At reset they are 0x1000.
131         write_mmreg32(LAPIC_LVT_LINT0, 0x700);
132         // mask it to shut it up for now
133         mask_lapic_lvt(LAPIC_LVT_LINT0);
134         // and turn it on
135         lapic_enable();
136 }
137
138 void
139 print_regs(push_regs_t *regs)
140 {
141         cprintf("  edi  0x%08x\n", regs->reg_edi);
142         cprintf("  esi  0x%08x\n", regs->reg_esi);
143         cprintf("  ebp  0x%08x\n", regs->reg_ebp);
144         cprintf("  oesp 0x%08x\n", regs->reg_oesp);
145         cprintf("  ebx  0x%08x\n", regs->reg_ebx);
146         cprintf("  edx  0x%08x\n", regs->reg_edx);
147         cprintf("  ecx  0x%08x\n", regs->reg_ecx);
148         cprintf("  eax  0x%08x\n", regs->reg_eax);
149 }
150
151 void
152 print_trapframe(trapframe_t *tf)
153 {
154         static spinlock_t ptf_lock;
155
156         spin_lock_irqsave(&ptf_lock);
157         cprintf("TRAP frame at %p on core %d\n", tf, core_id());
158         print_regs(&tf->tf_regs);
159         cprintf("  gs   0x----%04x\n", tf->tf_gs);
160         cprintf("  fs   0x----%04x\n", tf->tf_fs);
161         cprintf("  es   0x----%04x\n", tf->tf_es);
162         cprintf("  ds   0x----%04x\n", tf->tf_ds);
163         cprintf("  trap 0x%08x %s\n", tf->tf_trapno, trapname(tf->tf_trapno));
164         cprintf("  err  0x%08x\n", tf->tf_err);
165         cprintf("  eip  0x%08x\n", tf->tf_eip);
166         cprintf("  cs   0x----%04x\n", tf->tf_cs);
167         cprintf("  flag 0x%08x\n", tf->tf_eflags);
168         cprintf("  esp  0x%08x\n", tf->tf_esp);
169         cprintf("  ss   0x----%04x\n", tf->tf_ss);
170         spin_unlock_irqsave(&ptf_lock);
171 }
172
173 static void
174 trap_dispatch(trapframe_t *tf)
175 {
176         // Handle processor exceptions.
177         switch(tf->tf_trapno) {
178                 case T_BRKPT:
179                         monitor(tf);
180                         break;
181                 case T_PGFLT:
182                         page_fault_handler(tf);
183                         break;
184                 case T_SYSCALL:
185                         // check for userspace, for now
186                         assert(tf->tf_cs != GD_KT);
187
188                         // default return value is 0 if syscall doesn't return
189                         // e.g. for fork or yield
190                         intreg_t syscallno = tf->tf_regs.reg_eax;
191                         tf->tf_regs.reg_eax = 0;
192                         set_errno(tf,0);
193
194                         // syscall code wants an edible reference for current
195                         proc_incref(current, 1);
196                         tf->tf_regs.reg_eax =
197                                 syscall(current, syscallno, tf->tf_regs.reg_edx,
198                                         tf->tf_regs.reg_ecx, tf->tf_regs.reg_ebx,
199                                         tf->tf_regs.reg_edi, tf->tf_regs.reg_esi);
200                         proc_decref(current, 1);
201                         break;
202                 default:
203                         // Unexpected trap: The user process or the kernel has a bug.
204                         print_trapframe(tf);
205                         if (tf->tf_cs == GD_KT)
206                                 panic("Damn Damn!  Unhandled trap in the kernel!");
207                         else {
208                                 warn("Unexpected trap from userspace");
209                                 proc_incref(current, 1);
210                                 proc_destroy(current);
211                                 return;
212                         }
213         }
214         return;
215 }
216
217 void
218 env_push_ancillary_state(env_t* e)
219 {
220         // TODO: (HSS) handle silly state (don't really want this per-process)
221         // Here's where you'll save FP/MMX/XMM regs
222 }
223
224 void
225 env_pop_ancillary_state(env_t* e)
226 {
227         // Here's where you'll restore FP/MMX/XMM regs
228 }
229
230 void
231 trap(trapframe_t *tf)
232 {
233         //printk("Incoming TRAP frame on core %d at %p\n", core_id(), tf);
234
235         /* Note we are not preemptively saving the TF in the env_tf.  We do maintain
236          * a reference to it in current_tf (a per-cpu pointer).
237          * In general, only save the tf and any silly state once you know it
238          * is necessary (blocking).  And only save it in env_tf when you know you
239          * are single core (PROC_RUNNING_S) */
240         set_current_tf(tf);
241
242         if ((tf->tf_cs & ~3) != GD_UT && (tf->tf_cs & ~3) != GD_KT) {
243                 print_trapframe(tf);
244                 panic("Trapframe with invalid CS!");
245         }
246
247         // Dispatch based on what type of trap occurred
248         trap_dispatch(tf);
249
250         // Return to the current process, which should be runnable.
251         proc_startcore(current, tf); // Note the comment in syscall.c
252 }
253
254 void
255 irq_handler(trapframe_t *tf)
256 {
257         // save a per-core reference to the tf
258         set_current_tf(tf);
259         //if (core_id())
260         //      cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d\n", tf->tf_trapno, core_id());
261         // merge this with alltraps?  other than the EOI... or do the same in all traps
262
263         extern handler_wrapper_t (RO handler_wrappers)[NUM_HANDLER_WRAPPERS];
264
265         // determine the interrupt handler table to use.  for now, pick the global
266         handler_t TP(TV(t)) LCKD(&iht_lock) * handler_tbl = interrupt_handlers;
267
268         if (handler_tbl[tf->tf_trapno].isr != 0)
269                 handler_tbl[tf->tf_trapno].isr(tf, handler_tbl[tf->tf_trapno].data);
270         // if we're a general purpose IPI function call, down the cpu_list
271         if ((I_SMP_CALL0 <= tf->tf_trapno) && (tf->tf_trapno <= I_SMP_CALL_LAST))
272                 down_checklist(handler_wrappers[tf->tf_trapno & 0x0f].cpu_list);
273
274         // Send EOI.  might want to do this in assembly, and possibly earlier
275         // This is set up to work with an old PIC for now
276         // Convention is that all IRQs between 32 and 47 are for the PIC.
277         // All others are LAPIC (timer, IPIs, perf, non-ExtINT LINTS, etc)
278         // For now, only 235-255 are available
279         assert(tf->tf_trapno >= 32); // slows us down, but we should never have this
280         
281         lapic_send_eoi();
282         
283         /*
284         //Old PIC relatd code. Should be gone for good, but leaving it just incase.
285         if (tf->tf_trapno < 48)
286                 pic_send_eoi(tf->tf_trapno - PIC1_OFFSET);
287         else
288                 lapic_send_eoi();
289         */
290
291 }
292
293 void
294 register_interrupt_handler(handler_t TP(TV(t)) table[],
295                            uint8_t int_num, poly_isr_t handler, TV(t) data)
296 {
297         table[int_num].isr = handler;
298         table[int_num].data = data;
299 }
300
301 void
302 page_fault_handler(trapframe_t *tf)
303 {
304         uint32_t fault_va;
305
306         // Read processor's CR2 register to find the faulting address
307         fault_va = rcr2();
308
309         // Handle kernel-mode page faults.
310
311         // TODO - one day, we'll want to handle this.
312         if ((tf->tf_cs & 3) == 0) {
313                 print_trapframe(tf);
314                 panic("Page Fault in the Kernel at 0x%08x!", fault_va);
315         }
316
317         // We've already handled kernel-mode exceptions, so if we get here,
318         // the page fault happened in user mode.
319
320         // Call the environment's page fault upcall, if one exists.  Set up a
321         // page fault stack frame on the user exception stack (below
322         // UXSTACKTOP), then branch to current->env_pgfault_upcall.
323         //
324         // The page fault upcall might cause another page fault, in which case
325         // we branch to the page fault upcall recursively, pushing another
326         // page fault stack frame on top of the user exception stack.
327         //
328         // The trap handler needs one word of scratch space at the top of the
329         // trap-time stack in order to return.  In the non-recursive case, we
330         // don't have to worry about this because the top of the regular user
331         // stack is free.  In the recursive case, this means we have to leave
332         // an extra word between the current top of the exception stack and
333         // the new stack frame because the exception stack _is_ the trap-time
334         // stack.
335         //
336         // If there's no page fault upcall, the environment didn't allocate a
337         // page for its exception stack, or the exception stack overflows,
338         // then destroy the environment that caused the fault.
339         //
340         // Hints:
341         //   user_mem_assert() and env_run() are useful here.
342         //   To change what the user environment runs, modify 'current->env_tf'
343         //   (the 'tf' variable points at 'current->env_tf').
344
345         // LAB 4: Your code here.
346
347         // Destroy the environment that caused the fault.
348         cprintf("[%08x] user fault va %08x ip %08x from core %d\n",
349                 current->pid, fault_va, tf->tf_eip, core_id());
350         print_trapframe(tf);
351         proc_incref(current, 1);
352         proc_destroy(current);
353 }
354
355 void sysenter_init(void)
356 {
357         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, GD_KT);
358         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_ESP, ts.ts_esp0);
359         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_EIP, (uint32_t) &sysenter_handler);
360 }
361
362 /* This is called from sysenter's asm, with the tf on the kernel stack. */
363 void sysenter_callwrapper(struct Trapframe *tf)
364 {
365         // save a per-core reference to the tf
366         set_current_tf(tf);
367
368         // default return value is 0 if syscall doesn't return
369         // e.g. for fork or yield
370         intreg_t syscallno = tf->tf_regs.reg_eax;
371         tf->tf_regs.reg_eax = 0;
372         set_errno(tf,0);
373
374         // syscall code wants an edible reference for current
375         proc_incref(current, 1);
376         tf->tf_regs.reg_eax = (intreg_t) syscall(current,
377                                                  syscallno,
378                                                  tf->tf_regs.reg_edx,
379                                                  tf->tf_regs.reg_ecx,
380                                                  tf->tf_regs.reg_ebx,
381                                                  tf->tf_regs.reg_edi,
382                                                  0);
383         proc_decref(current, 1);
384         /*
385          * careful here - we need to make sure that this current is the right
386          * process, which could be weird if the syscall blocked.  it would need to
387          * restore the proper value in current before returning to here.
388          * likewise, tf could be pointing to random gibberish.
389          */
390         proc_startcore(current, tf);
391 }
392
393 struct kmem_cache *active_msg_cache;
394 void active_msg_init(void)
395 {
396         active_msg_cache = kmem_cache_create("active_msgs",
397                            sizeof(struct active_message), HW_CACHE_ALIGN, 0, 0, 0);
398 }
399
400 uint32_t send_active_message(uint32_t dst, amr_t pc,
401                              TV(a0t) arg0, TV(a1t) arg1, TV(a2t) arg2)
402 {
403         active_message_t *a_msg;
404         assert(pc);
405         // note this will be freed on the destination core
406         a_msg = (active_message_t *CT(1))TC(kmem_cache_alloc(active_msg_cache, 0));
407         a_msg->srcid = core_id();
408         a_msg->pc = pc;
409         a_msg->arg0 = arg0;
410         a_msg->arg1 = arg1;
411         a_msg->arg2 = arg2;
412         spin_lock_irqsave(&per_cpu_info[dst].amsg_lock);
413         STAILQ_INSERT_TAIL(&per_cpu_info[dst].active_msgs, a_msg, link);
414         spin_unlock_irqsave(&per_cpu_info[dst].amsg_lock);
415         // since we touched memory the other core will touch (the lock), we don't
416         // need an wmb_f()
417         send_ipi(get_hw_coreid(dst), I_ACTIVE_MSG);
418         return 0;
419 }
420
421 /* Active message handler.  We don't want to block other AMs from coming in, so
422  * we'll copy out the message and let go of the lock.  This won't return until
423  * all pending AMs are executed.  If the PC is 0, then this was an extra IPI and
424  * we already handled the message (or someone is sending IPIs without loading
425  * the active message...)
426  * Note that all of this happens from interrupt context, and interrupts are
427  * currently disabled for this gate.  Interrupts need to be disabled so that the
428  * self-ipi doesn't preempt the execution of this active message. */
429 void __active_message(trapframe_t *tf)
430 {
431         per_cpu_info_t RO*myinfo = &per_cpu_info[core_id()];
432         active_message_t my_msg, *a_msg;
433
434         lapic_send_eoi();
435         while (1) { // will break out when there are no more messages
436                 /* Get the message */
437                 spin_lock_irqsave(&myinfo->amsg_lock);
438                 a_msg = STAILQ_FIRST(&myinfo->active_msgs);
439                 /* No messages to execute, so break out, etc. */
440                 if (!a_msg) {
441                         spin_unlock_irqsave(&myinfo->amsg_lock);
442                         return;
443                 }
444                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&myinfo->active_msgs, link);
445                 spin_unlock_irqsave(&myinfo->amsg_lock);
446                 // copy in, and then free, in case we don't return
447                 my_msg = *a_msg;
448                 kmem_cache_free(active_msg_cache, (void *CT(1))TC(a_msg));
449                 assert(my_msg.pc);
450                 /* In case the function doesn't return (which is common: __startcore,
451                  * __death, etc), there is a chance we could lose an amsg.  We can only
452                  * have up to two interrupts outstanding, and if we never return, we
453                  * never deal with any other amsgs.  This extra IPI hurts performance
454                  * but is only necessary if there is another outstanding message in the
455                  * buffer, but makes sure we never miss out on an amsg. */
456                 spin_lock_irqsave(&myinfo->amsg_lock);
457                 if (!STAILQ_EMPTY(&myinfo->active_msgs))
458                         send_self_ipi(I_ACTIVE_MSG);
459                 spin_unlock_irqsave(&myinfo->amsg_lock);
460                 /* Execute the active message */
461                 my_msg.pc(tf, my_msg.srcid, my_msg.arg0, my_msg.arg1, my_msg.arg2);
462         }
463 }