Update to cycle through multiple IPI vectors
[akaros.git] / kern / trap.c
1 #ifdef __DEPUTY__
2 #pragma noasync
3 #endif
4
5 #include <inc/mmu.h>
6 #include <inc/x86.h>
7 #include <inc/assert.h>
8
9 #include <kern/pmap.h>
10 #include <kern/trap.h>
11 #include <kern/console.h>
12 #include <kern/monitor.h>
13 #include <kern/env.h>
14 #include <kern/syscall.h>
15 #include <kern/apic.h>
16 #include <kern/smp.h>
17
18 static 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 isr_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         idt[T_SYSCALL].gd_dpl = 3;
99         idt[T_BRKPT].gd_dpl = 3;
100
101         // Setup a TSS so that we get the right stack
102         // when we trap to the kernel.
103         ts.ts_esp0 = KSTACKTOP;
104         ts.ts_ss0 = GD_KD;
105
106         // Initialize the TSS field of the gdt.
107         gdt[GD_TSS >> 3] = SEG16(STS_T32A, (uint32_t) (&ts),
108                                         sizeof(taskstate_t), 0);
109         gdt[GD_TSS >> 3].sd_s = 0;
110
111         // Load the TSS
112         ltr(GD_TSS);
113
114         // Load the IDT
115         asm volatile("lidt idt_pd");
116
117         // This will go away when we start using the IOAPIC properly
118         pic_remap();
119         // set LINT0 to receive ExtINTs (KVM's default).  At reset they are 0x1000.
120         write_mmreg32(LAPIC_LVT_LINT0, 0x700);
121         // mask it to shut it up for now
122         mask_lapic_lvt(LAPIC_LVT_LINT0);
123         // and turn it on
124         lapic_enable();
125 }
126
127 void
128 (IN_HANDLER print_trapframe)(trapframe_t *tf)
129 {
130         cprintf("TRAP frame at %p\n", tf);
131         print_regs(&tf->tf_regs);
132         cprintf("  es   0x----%04x\n", tf->tf_es);
133         cprintf("  ds   0x----%04x\n", tf->tf_ds);
134         cprintf("  trap 0x%08x %s\n", tf->tf_trapno, trapname(tf->tf_trapno));
135         cprintf("  err  0x%08x\n", tf->tf_err);
136         cprintf("  eip  0x%08x\n", tf->tf_eip);
137         cprintf("  cs   0x----%04x\n", tf->tf_cs);
138         cprintf("  flag 0x%08x\n", tf->tf_eflags);
139         cprintf("  esp  0x%08x\n", tf->tf_esp);
140         cprintf("  ss   0x----%04x\n", tf->tf_ss);
141 }
142
143 void
144 (IN_HANDLER print_regs)(push_regs_t *regs)
145 {
146         cprintf("  edi  0x%08x\n", regs->reg_edi);
147         cprintf("  esi  0x%08x\n", regs->reg_esi);
148         cprintf("  ebp  0x%08x\n", regs->reg_ebp);
149         cprintf("  oesp 0x%08x\n", regs->reg_oesp);
150         cprintf("  ebx  0x%08x\n", regs->reg_ebx);
151         cprintf("  edx  0x%08x\n", regs->reg_edx);
152         cprintf("  ecx  0x%08x\n", regs->reg_ecx);
153         cprintf("  eax  0x%08x\n", regs->reg_eax);
154 }
155
156 static void
157 (IN_HANDLER trap_dispatch)(trapframe_t *tf)
158 {
159         // Handle processor exceptions.
160
161         switch(tf->tf_trapno) {
162                 case T_BRKPT:
163                         while (1)
164                                 monitor(tf);
165                         // never get to this
166                         assert(0);
167                 case T_PGFLT:
168                         page_fault_handler(tf);
169                         break;
170                 case T_SYSCALL:
171                         // check for userspace, for now
172                         assert(tf->tf_cs != GD_KT);
173                         tf->tf_regs.reg_eax =
174                                 syscall(tf->tf_regs.reg_eax, tf->tf_regs.reg_edx,
175                                         tf->tf_regs.reg_ecx, tf->tf_regs.reg_ebx,
176                                         tf->tf_regs.reg_edi, tf->tf_regs.reg_esi);
177                         env_run(curenv);
178                         break;
179                 default:
180                         // Unexpected trap: The user process or the kernel has a bug.
181                         print_trapframe(tf);
182                         if (tf->tf_cs == GD_KT)
183                                 panic("Damn Damn!  Unhandled trap in the kernel!");
184                         else {
185                                 env_destroy(curenv);
186                                 return;
187                         }
188         }
189         return;
190 }
191
192 void
193 (IN_HANDLER trap)(trapframe_t *tf)
194 {
195         cprintf("Incoming TRAP frame at %p\n", tf);
196
197         if ((tf->tf_cs & ~3) != GD_UT && (tf->tf_cs & ~3) != GD_KT) {
198                 print_trapframe(tf);
199                 panic("Trapframe with invalid CS!");
200         }
201
202         if ((tf->tf_cs & 3) == 3) {
203                 // Trapped from user mode.
204                 // Copy trap frame (which is currently on the stack)
205                 // into 'curenv->env_tf', so that running the environment
206                 // will restart at the trap point.
207                 assert(curenv);
208                 curenv->env_tf = *tf;
209                 // The trapframe on the stack should be ignored from here on.
210                 tf = &curenv->env_tf;
211         }
212
213         // Dispatch based on what type of trap occurred
214         trap_dispatch(tf);
215
216         // should this be if == 3?  Sort out later when we handle traps.
217         // so far we never get here
218         assert(0);
219         // Return to the current environment, which should be runnable.
220         assert(curenv && curenv->env_status == ENV_RUNNABLE);
221         env_run(curenv);
222 }
223
224 void
225 (IN_HANDLER irq_handler)(trapframe_t *tf)
226 {
227         //if (lapic_get_id())
228         //      cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d\n", tf->tf_trapno, lapic_get_id());
229         // merge this with alltraps?  other than the EOI... or do the same in all traps
230
231         extern ipi_wrapper_t ipi_wrappers[5];
232
233         // determine the interrupt handler table to use.  for now, pick the global
234         isr_t* handler_table = interrupt_handlers;
235
236         uint8_t vector_id = tf->tf_trapno & 0x0f;
237         printk("tf_trapno: %d\n", tf->tf_trapno);
238         printk("vector_id: %d\n", vector_id);
239         //Down the checklist indicating we've started running the handler
240         if(vector_id > 0xf0)
241                 down_checklist(ipi_wrappers[vector_id].front_cpu_list);
242         // then call the appropriate handler
243         if (handler_table[tf->tf_trapno] != 0)
244                 handler_table[tf->tf_trapno](tf);
245         //Down the checklist indicating we've finished running the handler
246         if(vector_id > 0xf0)
247                 down_checklist(ipi_wrappers[vector_id].back_cpu_list);
248
249         // Send EOI.  might want to do this in assembly, and possibly earlier
250         // This is set up to work with an old PIC for now
251         // Convention is that all IRQs between 32 and 47 are for the PIC.
252         // All others are LAPIC (timer, IPIs, perf, non-ExtINT LINTS, etc)
253         // For now, only 235-255 are available
254         assert(tf->tf_trapno >= 32); // slows us down, but we should never have this
255         if (tf->tf_trapno < 48)
256                 pic_send_eoi(tf->tf_trapno - PIC1_OFFSET);
257         else
258                 lapic_send_eoi();
259 }
260
261 void
262 register_interrupt_handler(isr_t table[], uint8_t isr, isr_t handler)
263 {
264         table[isr] = handler;
265 }
266
267 void
268 page_fault_handler(trapframe_t *tf)
269 {
270         uint32_t fault_va;
271
272         // Read processor's CR2 register to find the faulting address
273         fault_va = rcr2();
274
275         // Handle kernel-mode page faults.
276
277         // TODO - one day, we'll want to handle this.
278         if ((tf->tf_cs & 3) == 0)
279                 panic("Page Fault in the Kernel!");
280
281         // We've already handled kernel-mode exceptions, so if we get here,
282         // the page fault happened in user mode.
283
284         // Call the environment's page fault upcall, if one exists.  Set up a
285         // page fault stack frame on the user exception stack (below
286         // UXSTACKTOP), then branch to curenv->env_pgfault_upcall.
287         //
288         // The page fault upcall might cause another page fault, in which case
289         // we branch to the page fault upcall recursively, pushing another
290         // page fault stack frame on top of the user exception stack.
291         //
292         // The trap handler needs one word of scratch space at the top of the
293         // trap-time stack in order to return.  In the non-recursive case, we
294         // don't have to worry about this because the top of the regular user
295         // stack is free.  In the recursive case, this means we have to leave
296         // an extra word between the current top of the exception stack and
297         // the new stack frame because the exception stack _is_ the trap-time
298         // stack.
299         //
300         // If there's no page fault upcall, the environment didn't allocate a
301         // page for its exception stack, or the exception stack overflows,
302         // then destroy the environment that caused the fault.
303         //
304         // Hints:
305         //   user_mem_assert() and env_run() are useful here.
306         //   To change what the user environment runs, modify 'curenv->env_tf'
307         //   (the 'tf' variable points at 'curenv->env_tf').
308
309         // LAB 4: Your code here.
310
311         // Destroy the environment that caused the fault.
312         cprintf("[%08x] user fault va %08x ip %08x\n",
313                 curenv->env_id, fault_va, tf->tf_eip);
314         print_trapframe(tf);
315         env_destroy(curenv);
316 }
317