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