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