Support for proc_create and proc_run from KFS
[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 <env.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, lapic_get_id());
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         env_t* curenv = curenvs[lapic_get_id()];
162
163         // Handle processor exceptions.
164         switch(tf->tf_trapno) {
165                 case T_BRKPT:
166                         while (1)
167                                 monitor(tf);
168                         // never get to this
169                         assert(0);
170                 case T_PGFLT:
171                         page_fault_handler(tf);
172                         break;
173                 case T_SYSCALL:
174                         // check for userspace, for now
175                         assert(tf->tf_cs != GD_KT);
176                         tf->tf_regs.reg_eax =
177                                 syscall(curenv, tf->tf_regs.reg_eax, tf->tf_regs.reg_edx,
178                                         tf->tf_regs.reg_ecx, tf->tf_regs.reg_ebx,
179                                         tf->tf_regs.reg_edi, tf->tf_regs.reg_esi);
180                         env_run(curenv);
181                         break;
182                 default:
183                         // Unexpected trap: The user process or the kernel has a bug.
184                         print_trapframe(tf);
185                         if (tf->tf_cs == GD_KT)
186                                 panic("Damn Damn!  Unhandled trap in the kernel!");
187                         else {
188                                 warn("Unexpected trap from userspace");
189                                 env_destroy(curenv);
190                                 return;
191                         }
192         }
193         return;
194 }
195
196 void
197 (IN_HANDLER trap)(trapframe_t *tf)
198 {
199         //cprintf("Incoming TRAP frame at %p\n", tf);
200
201         env_t* curenv = curenvs[lapic_get_id()];
202         if ((tf->tf_cs & ~3) != GD_UT && (tf->tf_cs & ~3) != GD_KT) {
203                 print_trapframe(tf);
204                 panic("Trapframe with invalid CS!");
205         }
206
207         if ((tf->tf_cs & 3) == 3) {
208                 // Trapped from user mode.
209                 // TODO: this will change when an env has more than one context
210                 // Copy trap frame (which is currently on the stack)
211                 // into 'curenv->env_tf', so that running the environment
212                 // will restart at the trap point.
213                 assert(curenv);
214                 curenv->env_tf = *tf;
215                 // The trapframe on the stack should be ignored from here on.
216                 tf = &curenv->env_tf;
217         }
218
219         // Dispatch based on what type of trap occurred
220         trap_dispatch(tf);
221
222         // should this be if == 3?  Sort out later when we handle traps.
223         // so far we never get here
224         assert(0);
225         // Return to the current environment, which should be runnable.
226         assert(curenv && curenv->env_status == ENV_RUNNABLE);
227         env_run(curenv);
228 }
229
230 void
231 (IN_HANDLER irq_handler)(trapframe_t *tf)
232 {
233         //if (lapic_get_id())
234         //      cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d\n", tf->tf_trapno, lapic_get_id());
235         // merge this with alltraps?  other than the EOI... or do the same in all traps
236
237         extern handler_wrapper_t handler_wrappers[NUM_HANDLER_WRAPPERS];
238
239         // determine the interrupt handler table to use.  for now, pick the global
240         handler_t* handler_tbl = interrupt_handlers;
241
242         if (handler_tbl[tf->tf_trapno].isr != 0)
243                 handler_tbl[tf->tf_trapno].isr(tf, handler_tbl[tf->tf_trapno].data);
244         // if we're a general purpose IPI function call, down the cpu_list
245         if ((0xf0 <= tf->tf_trapno) && (tf->tf_trapno < 0xf0 +NUM_HANDLER_WRAPPERS))
246                 down_checklist(handler_wrappers[tf->tf_trapno & 0x0f].cpu_list);
247
248         // Send EOI.  might want to do this in assembly, and possibly earlier
249         // This is set up to work with an old PIC for now
250         // Convention is that all IRQs between 32 and 47 are for the PIC.
251         // All others are LAPIC (timer, IPIs, perf, non-ExtINT LINTS, etc)
252         // For now, only 235-255 are available
253         assert(tf->tf_trapno >= 32); // slows us down, but we should never have this
254         if (tf->tf_trapno < 48)
255                 pic_send_eoi(tf->tf_trapno - PIC1_OFFSET);
256         else
257                 lapic_send_eoi();
258 }
259
260 void
261 register_interrupt_handler(handler_t table[], uint8_t int_num, isr_t handler,
262                            void* data)
263 {
264         table[int_num].isr = handler;
265         table[int_num].data = data;
266 }
267
268 void
269 page_fault_handler(trapframe_t *tf)
270 {
271         uint32_t fault_va;
272
273         // Read processor's CR2 register to find the faulting address
274         fault_va = rcr2();
275
276         // Handle kernel-mode page faults.
277
278         // TODO - one day, we'll want to handle this.
279         if ((tf->tf_cs & 3) == 0) {
280                 print_trapframe(tf);
281                 panic("Page Fault in the Kernel at 0x%08x!", fault_va);
282         }
283
284         // We've already handled kernel-mode exceptions, so if we get here,
285         // the page fault happened in user mode.
286
287         // Call the environment's page fault upcall, if one exists.  Set up a
288         // page fault stack frame on the user exception stack (below
289         // UXSTACKTOP), then branch to curenv->env_pgfault_upcall.
290         //
291         // The page fault upcall might cause another page fault, in which case
292         // we branch to the page fault upcall recursively, pushing another
293         // page fault stack frame on top of the user exception stack.
294         //
295         // The trap handler needs one word of scratch space at the top of the
296         // trap-time stack in order to return.  In the non-recursive case, we
297         // don't have to worry about this because the top of the regular user
298         // stack is free.  In the recursive case, this means we have to leave
299         // an extra word between the current top of the exception stack and
300         // the new stack frame because the exception stack _is_ the trap-time
301         // stack.
302         //
303         // If there's no page fault upcall, the environment didn't allocate a
304         // page for its exception stack, or the exception stack overflows,
305         // then destroy the environment that caused the fault.
306         //
307         // Hints:
308         //   user_mem_assert() and env_run() are useful here.
309         //   To change what the user environment runs, modify 'curenv->env_tf'
310         //   (the 'tf' variable points at 'curenv->env_tf').
311
312         // LAB 4: Your code here.
313
314         // Destroy the environment that caused the fault.
315         env_t* curenv = curenvs[lapic_get_id()];
316         cprintf("[%08x] user fault va %08x ip %08x from core %d\n",
317                 curenv->env_id, fault_va, tf->tf_eip, lapic_get_id());
318         print_trapframe(tf);
319         env_destroy(curenv);
320 }
321
322 void sysenter_init(void)
323 {
324         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, GD_KT);
325         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_ESP, ts.ts_esp0);
326         write_msr(MSR_IA32_SYSENTER_EIP, (uint32_t) &sysenter_handler);
327 }