Split env_run into proc_startcore, early work
[akaros.git] / kern / src / trap.c
1 #ifdef __DEPUTY__
2 #pragma noasync
3 #endif
4
5 #include <arch/mmu.h>
6 #include <arch/x86.h>
7 #include <arch/console.h>
8 #include <arch/apic.h>
9 #include <arch/smp.h>
10 #include <assert.h>
11 #include <pmap.h>
12 #include <trap.h>
13 #include <monitor.h>
14 #include <process.h>
15
16 #include <syscall.h>
17
18 taskstate_t ts;
19
20 /* Interrupt descriptor table.  (Must be built at run time because
21  * shifted function addresses can't be represented in relocation records.)
22  */
23 // Aligned on an 8 byte boundary (SDM V3A 5-13)
24 gatedesc_t __attribute__ ((aligned (8))) idt[256] = { { 0 } };
25 pseudodesc_t idt_pd = {
26         sizeof(idt) - 1, (uint32_t) idt
27 };
28
29 /* global handler table, used by core0 (for now).  allows the registration
30  * of functions to be called when servicing an interrupt.  other cores
31  * can set up their own later.
32  */
33 handler_t interrupt_handlers[256];
34
35 static const char *NTS (IN_HANDLER trapname)(int trapno)
36 {
37     // zra: excnames is NORACE because Ivy doesn't trust const
38         static const char *NT const (NORACE excnames)[] = {
39                 "Divide error",
40                 "Debug",
41                 "Non-Maskable Interrupt",
42                 "Breakpoint",
43                 "Overflow",
44                 "BOUND Range Exceeded",
45                 "Invalid Opcode",
46                 "Device Not Available",
47                 "Double Fault",
48                 "Coprocessor Segment Overrun",
49                 "Invalid TSS",
50                 "Segment Not Present",
51                 "Stack Fault",
52                 "General Protection",
53                 "Page Fault",
54                 "(unknown trap)",
55                 "x87 FPU Floating-Point Error",
56                 "Alignment Check",
57                 "Machine-Check",
58                 "SIMD Floating-Point Exception"
59         };
60
61         if (trapno < sizeof(excnames)/sizeof(excnames[0]))
62                 return excnames[trapno];
63         if (trapno == T_SYSCALL)
64                 return "System call";
65         return "(unknown trap)";
66 }
67
68
69 void
70 idt_init(void)
71 {
72         extern segdesc_t gdt[];
73
74         // This table is made in trapentry.S by each macro in that file.
75         // It is layed out such that the ith entry is the ith's traphandler's
76         // (uint32_t) trap addr, then (uint32_t) trap number
77         struct trapinfo { uint32_t trapaddr; uint32_t trapnumber; };
78         extern struct trapinfo (BND(__this,trap_tbl_end) trap_tbl)[];
79         extern struct trapinfo (SNT trap_tbl_end)[];
80         int i, trap_tbl_size = trap_tbl_end - trap_tbl;
81         extern void ISR_default(void);
82
83         // set all to default, to catch everything
84         for(i = 0; i < 256; i++)
85                 SETGATE(idt[i], 0, GD_KT, &ISR_default, 0);
86
87         // set all entries that have real trap handlers
88         // we need to stop short of the last one, since the last is the default
89         // handler with a fake interrupt number (500) that is out of bounds of
90         // the idt[]
91         // if we set these to trap gates, be sure to handle the IRQs separately
92         // and we might need to break our pretty tables
93         for(i = 0; i < trap_tbl_size - 1; i++)
94                 SETGATE(idt[trap_tbl[i].trapnumber], 0, GD_KT, trap_tbl[i].trapaddr, 0);
95
96         // turn on syscall handling and other user-accessible ints
97         // DPL 3 means this can be triggered by the int instruction
98         // STS_TG32 sets the IDT type to a Trap Gate (interrupts enabled)
99         idt[T_SYSCALL].gd_dpl = 3;
100         idt[T_SYSCALL].gd_type = STS_TG32;
101         idt[T_BRKPT].gd_dpl = 3;
102
103         // Setup a TSS so that we get the right stack
104         // when we trap to the kernel.
105         ts.ts_esp0 = KSTACKTOP;
106         ts.ts_ss0 = GD_KD;
107
108         // Initialize the TSS field of the gdt.
109         gdt[GD_TSS >> 3] = SEG16(STS_T32A, (uint32_t) (&ts),
110                                         sizeof(taskstate_t), 0);
111         gdt[GD_TSS >> 3].sd_s = 0;
112
113         // Load the TSS
114         ltr(GD_TSS);
115
116         // Load the IDT
117         asm volatile("lidt idt_pd");
118
119         // This will go away when we start using the IOAPIC properly
120         pic_remap();
121         // set LINT0 to receive ExtINTs (KVM's default).  At reset they are 0x1000.
122         write_mmreg32(LAPIC_LVT_LINT0, 0x700);
123         // mask it to shut it up for now
124         mask_lapic_lvt(LAPIC_LVT_LINT0);
125         // and turn it on
126         lapic_enable();
127 }
128
129 void
130 (IN_HANDLER print_trapframe)(trapframe_t *tf)
131 {
132         cprintf("TRAP frame at %p on core %d\n", tf, coreid());
133         print_regs(&tf->tf_regs);
134         cprintf("  es   0x----%04x\n", tf->tf_es);
135         cprintf("  ds   0x----%04x\n", tf->tf_ds);
136         cprintf("  trap 0x%08x %s\n", tf->tf_trapno, trapname(tf->tf_trapno));
137         cprintf("  err  0x%08x\n", tf->tf_err);
138         cprintf("  eip  0x%08x\n", tf->tf_eip);
139         cprintf("  cs   0x----%04x\n", tf->tf_cs);
140         cprintf("  flag 0x%08x\n", tf->tf_eflags);
141         cprintf("  esp  0x%08x\n", tf->tf_esp);
142         cprintf("  ss   0x----%04x\n", tf->tf_ss);
143 }
144
145 void
146 (IN_HANDLER print_regs)(push_regs_t *regs)
147 {
148         cprintf("  edi  0x%08x\n", regs->reg_edi);
149         cprintf("  esi  0x%08x\n", regs->reg_esi);
150         cprintf("  ebp  0x%08x\n", regs->reg_ebp);
151         cprintf("  oesp 0x%08x\n", regs->reg_oesp);
152         cprintf("  ebx  0x%08x\n", regs->reg_ebx);
153         cprintf("  edx  0x%08x\n", regs->reg_edx);
154         cprintf("  ecx  0x%08x\n", regs->reg_ecx);
155         cprintf("  eax  0x%08x\n", regs->reg_eax);
156 }
157
158 static void
159 (IN_HANDLER trap_dispatch)(trapframe_t *tf)
160 {
161         // Handle processor exceptions.
162         switch(tf->tf_trapno) {
163                 case T_BRKPT:
164                         while (1)
165                                 monitor(tf);
166                         // never get to this
167                         assert(0);
168                 case T_PGFLT:
169                         page_fault_handler(tf);
170                         break;
171                 case T_SYSCALL:
172                         // check for userspace, for now
173                         assert(tf->tf_cs != GD_KT);
174                         tf->tf_regs.reg_eax =
175                                 syscall(current, tf->tf_regs.reg_eax, tf->tf_regs.reg_edx,
176                                         tf->tf_regs.reg_ecx, tf->tf_regs.reg_ebx,
177                                         tf->tf_regs.reg_edi, tf->tf_regs.reg_esi);
178                         proc_startcore(current, tf); // Note the comment in syscall.c
179                         break;
180                 default:
181                         // Unexpected trap: The user process or the kernel has a bug.
182                         print_trapframe(tf);
183                         if (tf->tf_cs == GD_KT)
184                                 panic("Damn Damn!  Unhandled trap in the kernel!");
185                         else {
186                                 warn("Unexpected trap from userspace");
187                                 env_destroy(current);
188                                 return;
189                         }
190         }
191         return;
192 }
193
194 void
195 (IN_HANDLER trap)(trapframe_t *tf)
196 {
197         //cprintf("Incoming TRAP frame at %p\n", tf);
198
199         if ((tf->tf_cs & ~3) != GD_UT && (tf->tf_cs & ~3) != GD_KT) {
200                 print_trapframe(tf);
201                 panic("Trapframe with invalid CS!");
202         }
203
204         if ((tf->tf_cs & 3) == 3) {
205                 // Trapped from user mode.
206                 // TODO: this will change when an env has more than one context
207                 // Copy trap frame (which is currently on the stack)
208                 // into 'current->env_tf', so that running the environment
209                 // will restart at the trap point.
210                 assert(current);
211                 current->env_tf = *tf;
212                 // The trapframe on the stack should be ignored from here on.
213                 tf = &current->env_tf;
214         }
215
216         // Dispatch based on what type of trap occurred
217         trap_dispatch(tf);
218
219         // should this be if == 3?  Sort out later when we handle traps.
220         // so far we never get here
221         assert(0);
222         // Return to the current environment, which should be runnable.
223         proc_startcore(current, tf); // Note the comment in syscall.c
224 }
225
226 void
227 (IN_HANDLER irq_handler)(trapframe_t *tf)
228 {
229         //if (coreid())
230         //      cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d\n", tf->tf_trapno, coreid());
231         // merge this with alltraps?  other than the EOI... or do the same in all traps
232
233         extern handler_wrapper_t handler_wrappers[NUM_HANDLER_WRAPPERS];
234
235         // determine the interrupt handler table to use.  for now, pick the global
236         handler_t* handler_tbl = interrupt_handlers;
237
238         if (handler_tbl[tf->tf_trapno].isr != 0)
239                 handler_tbl[tf->tf_trapno].isr(tf, handler_tbl[tf->tf_trapno].data);
240         // if we're a general purpose IPI function call, down the cpu_list
241         if ((0xf0 <= tf->tf_trapno) && (tf->tf_trapno < 0xf0 +NUM_HANDLER_WRAPPERS))
242                 down_checklist(handler_wrappers[tf->tf_trapno & 0x0f].cpu_list);
243
244         // Send EOI.  might want to do this in assembly, and possibly earlier
245         // This is set up to work with an old PIC for now
246         // Convention is that all IRQs between 32 and 47 are for the PIC.
247         // All others are LAPIC (timer, IPIs, perf, non-ExtINT LINTS, etc)
248         // For now, only 235-255 are available
249         assert(tf->tf_trapno >= 32); // slows us down, but we should never have this
250         if (tf->tf_trapno < 48)
251                 pic_send_eoi(tf->tf_trapno - PIC1_OFFSET);
252         else
253                 lapic_send_eoi();
254 }
255
256 void
257 register_interrupt_handler(handler_t table[], uint8_t int_num, isr_t handler,
258                            void* data)
259 {
260         table[int_num].isr = handler;
261         table[int_num].data = data;
262 }
263
264 void
265 page_fault_handler(trapframe_t *tf)
266 {
267         uint32_t fault_va;
268
269         // Read processor's CR2 register to find the faulting address
270         fault_va = rcr2();
271
272         // Handle kernel-mode page faults.
273
274         // TODO - one day, we'll want to handle this.
275         if ((tf->tf_cs & 3) == 0) {
276                 print_trapframe(tf);
277                 panic("Page Fault in the Kernel at 0x%08x!", fault_va);
278         }
279
280         // We've already handled kernel-mode exceptions, so if we get here,
281         // the page fault happened in user mode.
282
283         // Call the environment's page fault upcall, if one exists.  Set up a
284         // page fault stack frame on the user exception stack (below
285         // UXSTACKTOP), then branch to current->env_pgfault_upcall.
286         //
287         // The page fault upcall might cause another page fault, in which case
288         // we branch to the page fault upcall recursively, pushing another
289         // page fault stack frame on top of the user exception stack.
290         //
291         // The trap handler needs one word of scratch space at the top of the
292         // trap-time stack in order to return.  In the non-recursive case, we
293         // don't have to worry about this because the top of the regular user
294         // stack is free.  In the recursive case, this means we have to leave
295         // an extra word between the current top of the exception stack and
296         // the new stack frame because the exception stack _is_ the trap-time
297         // stack.
298         //
299         // If there's no page fault upcall, the environment didn't allocate a
300         // page for its exception stack, or the exception stack overflows,
301         // then destroy the environment that caused the fault.
302         //
303         // Hints:
304         //   user_mem_assert() and env_run() are useful here.
305         //   To change what the user environment runs, modify 'current->env_tf'
306         //   (the 'tf' variable points at 'current->env_tf').
307
308         // LAB 4: Your code here.
309
310         // Destroy the environment that caused the fault.
311         cprintf("[%08x] user fault va %08x ip %08x from core %d\n",
312                 current->env_id, fault_va, tf->tf_eip, coreid());
313         print_trapframe(tf);
314         env_destroy(current);
315 }
316
317 void sysenter_init(void)
318 {
319         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, GD_KT);
320         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_ESP, ts.ts_esp0);
321         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_EIP, (uint32_t) &sysenter_handler);
322 }