net: tcp: Don't increment snd.nxt
[akaros.git] / kern / src / trap.c
1 /* Copyright (c) 2012 The Regents of the University of California
2  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
3  * See LICENSE for details.
4  *
5  * Arch-independent trap handling and kernel messaging */
6
7 #include <arch/arch.h>
8 #include <smp.h>
9 #include <trap.h>
10 #include <stdio.h>
11 #include <slab.h>
12 #include <assert.h>
13 #include <kdebug.h>
14 #include <kmalloc.h>
15
16 static void print_unhandled_trap(struct proc *p, struct user_context *ctx,
17                                  unsigned int trap_nr, unsigned int err,
18                                  unsigned long aux)
19 {
20         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
21         uint32_t vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
22         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
23         static spinlock_t print_trap_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
24
25         spin_lock(&print_trap_lock);
26         if (!proc_is_vcctx_ready(p))
27                 printk("Unhandled user trap from early SCP\n");
28         else if (vcpd->notif_disabled)
29                 printk("Unhandled user trap in vcore context from VC %d\n", vcoreid);
30         print_user_ctx(ctx);
31         printk("err 0x%x (for PFs: User 4, Wr 2, Rd 1), aux %p\n", err, aux);
32         debug_addr_proc(p, get_user_ctx_pc(ctx));
33         print_vmrs(p);
34         backtrace_user_ctx(p, ctx);
35         spin_unlock(&print_trap_lock);
36 }
37
38 /* Traps that are considered normal operations. */
39 static bool benign_trap(unsigned int err)
40 {
41         return err & PF_VMR_BACKED;
42 }
43
44 static void printx_unhandled_trap(struct proc *p, struct user_context *ctx,
45                                   unsigned int trap_nr, unsigned int err,
46                                   unsigned long aux)
47 {
48         if (printx_on && !benign_trap(err))
49                 print_unhandled_trap(p, ctx, trap_nr, err, aux);
50 }
51
52 /* Helper, reflects the current context back to the 2LS.  Returns 0 on success,
53  * -1 on failure. */
54 int reflect_current_context(void)
55 {
56         uint32_t coreid = core_id();
57         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
58         struct proc *p = pcpui->cur_proc;
59         uint32_t vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
60         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
61
62         assert(pcpui->cur_proc == pcpui->owning_proc);
63         if (!proc_is_vcctx_ready(p))
64                 return -1;
65         if (vcpd->notif_disabled)
66                 return -1;
67         /* the guts of a __notify */
68         vcpd->notif_disabled = TRUE;
69         copy_current_ctx_to(&vcpd->uthread_ctx);
70         memset(pcpui->cur_ctx, 0, sizeof(struct user_context));
71         proc_init_ctx(pcpui->cur_ctx, vcoreid, vcpd->vcore_entry,
72                       vcpd->vcore_stack, vcpd->vcore_tls_desc);
73         return 0;
74 }
75
76 void reflect_unhandled_trap(unsigned int trap_nr, unsigned int err,
77                             unsigned long aux)
78 {
79         uint32_t coreid = core_id();
80         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
81         struct proc *p = pcpui->cur_proc;
82
83         assert(p);
84         assert(pcpui->cur_ctx && (pcpui->cur_ctx->type == ROS_HW_CTX));
85         /* need to store trap_nr, err code, and aux into the tf so that it can get
86          * extracted on the other end, and we need to flag the TF in some way so we
87          * can tell it was reflected.  for example, on a PF, we need some number (14
88          * on x86), the prot violation (write, read, etc), and the virt addr (aux).
89          * parlib will know how to extract this info. */
90         __arch_reflect_trap_hwtf(&pcpui->cur_ctx->tf.hw_tf, trap_nr, err, aux);
91         printx_unhandled_trap(p, pcpui->cur_ctx, trap_nr, err, aux);
92         if (reflect_current_context()) {
93                 print_unhandled_trap(p, pcpui->cur_ctx, trap_nr, err, aux);
94                 proc_destroy(p);
95         }
96 }
97
98 /* Helper, copies the current context to to_ctx. */
99 void copy_current_ctx_to(struct user_context *to_ctx)
100 {
101         struct user_context *cur_ctx = current_ctx;
102
103         /* Be sure to finalize into cur_ctx, not the to_ctx.  o/w the arch could get
104          * confused by other calls to finalize. */
105         arch_finalize_ctx(cur_ctx);
106         *to_ctx = *cur_ctx;
107 }
108
109 struct kmem_cache *kernel_msg_cache;
110
111 void kernel_msg_init(void)
112 {
113         kernel_msg_cache = kmem_cache_create("kernel_msgs",
114                                              sizeof(struct kernel_message),
115                                              ARCH_CL_SIZE, 0, NULL, 0, 0, NULL);
116 }
117
118 uint32_t send_kernel_message(uint32_t dst, amr_t pc, long arg0, long arg1,
119                              long arg2, int type)
120 {
121         kernel_message_t *k_msg;
122         assert(pc);
123         // note this will be freed on the destination core
124         k_msg = kmem_cache_alloc(kernel_msg_cache, 0);
125         k_msg->srcid = core_id();
126         k_msg->dstid = dst;
127         k_msg->pc = pc;
128         k_msg->arg0 = arg0;
129         k_msg->arg1 = arg1;
130         k_msg->arg2 = arg2;
131         switch (type) {
132                 case KMSG_IMMEDIATE:
133                         spin_lock_irqsave(&per_cpu_info[dst].immed_amsg_lock);
134                         STAILQ_INSERT_TAIL(&per_cpu_info[dst].immed_amsgs, k_msg, link);
135                         spin_unlock_irqsave(&per_cpu_info[dst].immed_amsg_lock);
136                         break;
137                 case KMSG_ROUTINE:
138                         spin_lock_irqsave(&per_cpu_info[dst].routine_amsg_lock);
139                         STAILQ_INSERT_TAIL(&per_cpu_info[dst].routine_amsgs, k_msg, link);
140                         spin_unlock_irqsave(&per_cpu_info[dst].routine_amsg_lock);
141                         break;
142                 default:
143                         panic("Unknown type of kernel message!");
144         }
145         /* since we touched memory the other core will touch (the lock), we don't
146          * need an wmb_f() */
147         /* if we're sending a routine message locally, we don't want/need an IPI */
148         if ((dst != k_msg->srcid) || (type == KMSG_IMMEDIATE))
149                 send_ipi(dst, I_KERNEL_MSG);
150         return 0;
151 }
152
153 /* Kernel message IPI/IRQ handler.
154  *
155  * This processes immediate messages, and that's it (it used to handle routines
156  * too, if it came in from userspace).  Routine messages will get processed when
157  * the kernel has a chance (right before popping to userspace or in smp_idle
158  * before halting).
159  *
160  * Note that all of this happens from interrupt context, and interrupts are
161  * disabled. */
162 void handle_kmsg_ipi(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
163 {
164         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
165         struct kernel_message *kmsg_i, *temp;
166         /* Avoid locking if the list appears empty (lockless peek is okay) */
167         if (STAILQ_EMPTY(&pcpui->immed_amsgs))
168                 return;
169         /* The lock serves as a cmb to force a re-read of the head of the list */
170         spin_lock_irqsave(&pcpui->immed_amsg_lock);
171         STAILQ_FOREACH_SAFE(kmsg_i, &pcpui->immed_amsgs, link, temp) {
172                 pcpui_trace_kmsg(pcpui, (uintptr_t)kmsg_i->pc);
173                 kmsg_i->pc(kmsg_i->srcid, kmsg_i->arg0, kmsg_i->arg1, kmsg_i->arg2);
174                 STAILQ_REMOVE(&pcpui->immed_amsgs, kmsg_i, kernel_message, link);
175                 kmem_cache_free(kernel_msg_cache, (void*)kmsg_i);
176         }
177         spin_unlock_irqsave(&pcpui->immed_amsg_lock);
178 }
179
180 bool has_routine_kmsg(void)
181 {
182         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
183         /* lockless peek */
184         return !STAILQ_EMPTY(&pcpui->routine_amsgs);
185 }
186
187 /* Helper function, gets the next routine KMSG (RKM).  Returns 0 if the list was
188  * empty. */
189 static kernel_message_t *get_next_rkmsg(struct per_cpu_info *pcpui)
190 {
191         struct kernel_message *kmsg;
192         /* Avoid locking if the list appears empty (lockless peek is okay) */
193         if (STAILQ_EMPTY(&pcpui->routine_amsgs))
194                 return 0;
195         /* The lock serves as a cmb to force a re-read of the head of the list.
196          * IRQs are disabled by our caller. */
197         spin_lock(&pcpui->routine_amsg_lock);
198         kmsg = STAILQ_FIRST(&pcpui->routine_amsgs);
199         if (kmsg)
200                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&pcpui->routine_amsgs, link);
201         spin_unlock(&pcpui->routine_amsg_lock);
202         return kmsg;
203 }
204
205 /* Runs routine kernel messages.  This might not return.  In the past, this
206  * would also run immediate messages, but this is unnecessary.  Immediates will
207  * run whenever we reenable IRQs.  We could have some sort of ordering or
208  * guarantees between KMSG classes, but that's not particularly useful at this
209  * point.
210  *
211  * Note this runs from normal context, with interruptes disabled.  However, a
212  * particular RKM could enable interrupts - for instance __launch_kthread() will
213  * restore an old kthread that may have had IRQs on. */
214 void process_routine_kmsg(void)
215 {
216         uint32_t pcoreid = core_id();
217         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[pcoreid];
218         struct kernel_message msg_cp, *kmsg;
219
220         /* Important that callers have IRQs disabled.  When sending cross-core RKMs,
221          * the IPI is used to keep the core from going to sleep - even though RKMs
222          * aren't handled in the kmsg handler.  Check smp_idle() for more info. */
223         assert(!irq_is_enabled());
224         while ((kmsg = get_next_rkmsg(pcpui))) {
225                 /* Copy in, and then free, in case we don't return */
226                 msg_cp = *kmsg;
227                 kmem_cache_free(kernel_msg_cache, (void*)kmsg);
228                 assert(msg_cp.dstid == pcoreid);        /* caught a brutal bug with this */
229                 set_rkmsg(pcpui);                                       /* we're now in early RKM ctx */
230                 /* The kmsg could block.  If it does, we want the kthread code to know
231                  * it's not running on behalf of a process, and we're actually spawning
232                  * a kernel task.  While we do have a syscall that does work in an RKM
233                  * (change_to), it's not really the rest of the syscall context. */
234                 pcpui->cur_kthread->flags = KTH_KTASK_FLAGS;
235                 pcpui_trace_kmsg(pcpui, (uintptr_t)msg_cp.pc);
236                 msg_cp.pc(msg_cp.srcid, msg_cp.arg0, msg_cp.arg1, msg_cp.arg2);
237                 /* And if we make it back, be sure to restore the default flags.  If we
238                  * never return, but the kthread exits via some other way (smp_idle()),
239                  * then smp_idle() will deal with the flags.  The default state includes
240                  * 'not a ktask'. */
241                 pcpui->cur_kthread->flags = KTH_DEFAULT_FLAGS;
242                 /* If we aren't still in early RKM, it is because the KMSG blocked
243                  * (thus leaving early RKM, finishing in default context) and then
244                  * returned.  This is a 'detached' RKM.  Must idle in this scenario,
245                  * since we might have migrated or otherwise weren't meant to PRKM
246                  * (can't return twice).  Also note that this may involve a core
247                  * migration, so we need to reread pcpui.*/
248                 cmb();
249                 pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
250                 if (!in_early_rkmsg_ctx(pcpui))
251                         smp_idle();
252                 clear_rkmsg(pcpui);
253                 /* Some RKMs might turn on interrupts (perhaps in the future) and then
254                  * return. */
255                 disable_irq();
256         }
257 }
258
259 /* extremely dangerous and racy: prints out the immed and routine kmsgs for a
260  * specific core (so possibly remotely) */
261 void print_kmsgs(uint32_t coreid)
262 {
263         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
264         void __print_kmsgs(struct kernel_msg_list *list, char *type)
265         {
266                 char *fn_name;
267                 struct kernel_message *kmsg_i;
268                 STAILQ_FOREACH(kmsg_i, list, link) {
269                         fn_name = get_fn_name((long)kmsg_i->pc);
270                         printk("%s KMSG on %d from %d to run %p(%s)(%p, %p, %p)\n", type,
271                                kmsg_i->dstid, kmsg_i->srcid, kmsg_i->pc, fn_name,
272                                kmsg_i->arg0, kmsg_i->arg1, kmsg_i->arg2);
273                         kfree(fn_name);
274                 }
275         }
276         __print_kmsgs(&pcpui->immed_amsgs, "Immedte");
277         __print_kmsgs(&pcpui->routine_amsgs, "Routine");
278 }
279
280 /* Debugging stuff */
281 void kmsg_queue_stat(void)
282 {
283         struct kernel_message *kmsg;
284         bool immed_emp, routine_emp;
285         for (int i = 0; i < num_cores; i++) {
286                 spin_lock_irqsave(&per_cpu_info[i].immed_amsg_lock);
287                 immed_emp = STAILQ_EMPTY(&per_cpu_info[i].immed_amsgs);
288                 spin_unlock_irqsave(&per_cpu_info[i].immed_amsg_lock);
289                 spin_lock_irqsave(&per_cpu_info[i].routine_amsg_lock);
290                 routine_emp = STAILQ_EMPTY(&per_cpu_info[i].routine_amsgs);
291                 spin_unlock_irqsave(&per_cpu_info[i].routine_amsg_lock);
292                 printk("Core %d's immed_emp: %d, routine_emp %d\n", i, immed_emp,
293                routine_emp);
294                 if (!immed_emp) {
295                         kmsg = STAILQ_FIRST(&per_cpu_info[i].immed_amsgs);
296                         printk("Immed msg on core %d:\n", i);
297                         printk("\tsrc:  %d\n", kmsg->srcid);
298                         printk("\tdst:  %d\n", kmsg->dstid);
299                         printk("\tpc:   %p\n", kmsg->pc);
300                         printk("\targ0: %p\n", kmsg->arg0);
301                         printk("\targ1: %p\n", kmsg->arg1);
302                         printk("\targ2: %p\n", kmsg->arg2);
303                 }
304                 if (!routine_emp) {
305                         kmsg = STAILQ_FIRST(&per_cpu_info[i].routine_amsgs);
306                         printk("Routine msg on core %d:\n", i);
307                         printk("\tsrc:  %d\n", kmsg->srcid);
308                         printk("\tdst:  %d\n", kmsg->dstid);
309                         printk("\tpc:   %p\n", kmsg->pc);
310                         printk("\targ0: %p\n", kmsg->arg0);
311                         printk("\targ1: %p\n", kmsg->arg1);
312                         printk("\targ2: %p\n", kmsg->arg2);
313                 }
314
315         }
316 }
317
318 void print_kctx_depths(const char *str)
319 {
320         uint32_t coreid = core_id();
321         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
322
323         if (!str)
324                 str = "(none)";
325         printk("%s: Core %d, irq depth %d, ktrap depth %d, irqon %d\n", str, coreid,
326                irq_depth(pcpui), ktrap_depth(pcpui), irq_is_enabled());
327 }
328
329 void print_user_ctx(struct user_context *ctx)
330 {
331         switch (ctx->type) {
332         case ROS_HW_CTX:
333                 print_trapframe(&ctx->tf.hw_tf);
334                 break;
335         case ROS_SW_CTX:
336                 print_swtrapframe(&ctx->tf.sw_tf);
337                 break;
338         case ROS_VM_CTX:
339                 print_vmtrapframe(&ctx->tf.vm_tf);
340                 break;
341         default:
342                 printk("Bad TF %p type %d!\n", ctx, ctx->type);
343         }
344 }