source: trunk/hal/tsar_mips32/core/hal_exception.c @ 407

Last change on this file since 407 was 407, checked in by alain, 5 years ago

First implementation of fork/exec.

File size: 15.1 KB
Line 
1/*
2 * hal_exception.c - implementation of exception handler for TSAR-MIPS32.
3 *
4 * Author   Alain Greiner (2016, 2017)
5 *
6 * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites
7 *
8 * This file is part of ALMOS-MKH.
9 *
10 * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it
11 * under the terms of the GNU General Public License as published by
12 * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License.
13 *
14 * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but
15 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17 * General Public License for more details.
18 *
19 * You should have received a copy of the GNU General Public License
20 * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation,
21 * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22 */
23
24#include <hal_types.h>
25#include <hal_irqmask.h>
26#include <hal_special.h>
27#include <hal_exception.h>
28#include <thread.h>
29#include <printk.h>
30#include <chdev.h>
31#include <vmm.h>
32#include <errno.h>
33#include <scheduler.h>
34#include <core.h>
35#include <signal.h>
36#include <syscalls.h>
37#include <remote_spinlock.h>
38#include <hal_kentry.h>
39
40
41//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
42//  Extern global variables
43//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
44
45extern   chdev_directory_t    chdev_dir;  // allocated in the kernel_init.c file.
46
47//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
48// This enum defines the global exception types after analysis by the exception handler.
49//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
50
51typedef enum
52{
53    EXCP_NON_FATAL,
54    EXCP_USER_ERROR,
55    EXCP_KERNEL_PANIC,
56}
57exception_handling_type_t;
58
59//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
60// This enum defines the mask values for an MMU exception code reported by the mips32.
61//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
62
63typedef enum
64{
65    MMU_WRITE_PT1_UNMAPPED        = 0x0001,
66    MMU_WRITE_PT2_UNMAPPED        = 0x0002,
67    MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION = 0x0004,
68    MMU_WRITE_ACCESS_VIOLATION    = 0x0008,
69    MMU_WRITE_UNDEFINED_XTN       = 0x0020,
70    MMU_WRITE_PT1_ILLEGAL_ACCESS  = 0x0040,
71    MMU_WRITE_PT2_ILLEGAL_ACCESS  = 0x0080,
72    MMU_WRITE_DATA_ILLEGAL_ACCESS = 0x0100,
73
74    MMU_READ_PT1_UNMAPPED         = 0x1001,
75    MMU_READ_PT2_UNMAPPED         = 0x1002,
76    MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION  = 0x1004,
77    MMU_READ_EXEC_VIOLATION       = 0x1010,
78    MMU_READ_UNDEFINED_XTN        = 0x1020,
79    MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS   = 0x1040,
80    MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS   = 0x1080,
81    MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS  = 0x1100,
82}
83mmu_exception_subtype_t;
84
85//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
86// This enum defines the relevant values for XCODE field in mips32 CP0_CR register.
87//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
88
89typedef enum
90{
91    XCODE_ADEL = 0x4,        // Illegal address for data load
92    XCODE_ADES = 0x5,        // Illegal address for data store
93    XCODE_IBE  = 0x6,        // Instruction MMU exception       (can be NON-FATAL)
94    XCODE_DBE  = 0x7,        // Data MMU exception              (can be NON-FATAL)
95    XCODE_RI   = 0xA,        // Reserved instruction exception
96    XCODE_CPU  = 0xB,        // Coprocessor unusable exception  (can be NON-FATAl)
97    XCODE_OVR  = 0xC,        // Arithmetic Overflow exception
98}
99xcode_values_t;
100
101//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
102// This function is called when a FPU Coprocessor Unavailable exception has been
103// detected for the calling thread.
104// It enables the FPU, It saves the current FPU context in the current owner thread
105// descriptor if required, and restore the FPU context from the calling thread descriptor.
106//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
107// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
108// @ return always EXCP_NON_FATAL
109//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
110error_t hal_fpu_exception( thread_t * this )
111{
112        core_t   * core = this->core; 
113
114    // enable FPU 
115        hal_fpu_enable();
116
117    // save FPU context in current owner thread if required
118        if( core->fpu_owner != NULL )
119    {
120        if( core->fpu_owner != this )
121            {
122                    hal_fpu_context_save ( core->fpu_owner->fpu_context );
123        }
124        }
125
126    // attach the FPU to the requesting thread
127        hal_fpu_context_restore( this->fpu_context );
128        core->fpu_owner = this;
129
130        return EXCP_NON_FATAL;
131
132}  // end hal_fpu_exception()
133
134//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
135// This function is called when an MMU exception has been detected.
136// It get the relevant exception arguments from the MMU.
137// It signal a fatal error in case of illegal access. In case of page unmapped
138// it checks that the faulty address belongs to a registered vseg. It update the local
139// vseg list from the reference cluster if required, and signal a fatal user error
140// in case of illegal virtual address. Finally, it updates the local page table from the
141// reference cluster.
142//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
143// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
144// @ is_ins   : IBE if true / DBE if false.
145// @ return EXCP_NON_FATAL / EXCP_USER_ERROR / EXCP_KERNEL_PANIC
146//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
147error_t hal_mmu_exception( thread_t * this,
148                           bool_t     is_ins ) 
149{
150        process_t      * process;
151    error_t          error;
152
153    uint32_t         mmu_ins_excp_code;
154    uint32_t         mmu_ins_bad_vaddr;
155    uint32_t         mmu_dat_excp_code;
156    uint32_t         mmu_dat_bad_vaddr;
157
158    uint32_t         bad_vaddr;
159    uint32_t         excp_code;
160       
161    process = this->process;
162
163    // get relevant values from MMU
164        hal_get_mmu_excp( &mmu_ins_excp_code,
165                          &mmu_ins_bad_vaddr,
166                          &mmu_dat_excp_code, 
167                          &mmu_dat_bad_vaddr );
168
169    // get exception code and faulty vaddr, depending on IBE/DBE
170    if( is_ins )
171    {
172        excp_code = mmu_ins_excp_code;
173        bad_vaddr = mmu_ins_bad_vaddr;
174    }
175    else 
176    {
177        excp_code = mmu_dat_excp_code;
178        bad_vaddr = mmu_dat_bad_vaddr;
179    }
180
181 excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / is_ins %d / code %x / vaddr %x\n",
182__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , is_ins, excp_code, bad_vaddr );
183
184   // analyse exception code
185    switch( excp_code )
186    {
187        case MMU_WRITE_PT1_UNMAPPED:      // non fatal
188        case MMU_WRITE_PT2_UNMAPPED:
189        case MMU_READ_PT1_UNMAPPED:
190        case MMU_READ_PT2_UNMAPPED:
191        {
192            // try to map the unmapped PTE
193            error = vmm_handle_page_fault( process, 
194                                           bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT );  // vpn
195            if( error )   
196            {
197                printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : cannot map vaddr = %x\n",
198                __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
199
200                        return EXCP_USER_ERROR;
201            } 
202            else            // page fault successfull
203            {
204
205excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / page-fault handled for vaddr = %x\n",
206__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , bad_vaddr );
207 
208                return EXCP_NON_FATAL;
209            }
210        }
211        case MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION:  // illegal access user error
212        case MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION:
213        {
214            printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : illegal user access to vaddr = %x\n",
215            __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
216
217            return EXCP_USER_ERROR;
218        }
219        case MMU_WRITE_ACCESS_VIOLATION:     // user error or Copy-on-Write
220        {
221            // access page table to get GPT_COW flag
222            bool_t cow = hal_gpt_pte_is_cow( &(process->vmm.gpt),
223                                             bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT );  // vpn
224
225            if( cow )                        // Copy-on-Write
226            {
227                // try to allocate and copy the page
228                error = vmm_copy_on_write( process,
229                                           bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT );  // vpn
230                if( error )
231                {
232                    printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : cannot cow vaddr = %x\n",
233                    __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
234
235                            return EXCP_USER_ERROR;
236                }
237                else         // Copy on write successfull
238                {
239
240excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / copy-on-write handled for vaddr = %x\n",
241__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , bad_vaddr );
242
243                    return EXCP_NON_FATAL;
244                } 
245            }
246            else                             // non writable user error
247            {
248                printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : write to non-writable vaddr = %x\n",
249                __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
250
251                return EXCP_USER_ERROR;
252            }
253        }
254        case MMU_READ_EXEC_VIOLATION:        // user error
255        {
256            printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : read to non-executable vaddr = %x\n",
257            __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
258
259            return EXCP_USER_ERROR;
260        }
261        default:                             // this is a kernel error => panic   
262        {
263            printk("\n[PANIC] in %s for thread %x : kernel exception = %x / vaddr = %x\n",
264            __FUNCTION__ , this->trdid , excp_code , bad_vaddr );
265
266            return EXCP_KERNEL_PANIC;
267        }
268    } 
269} // end hal_mmu_exception()
270
271//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
272// This static function prints on the kernel terminal the saved context (core registers)
273// and the thread state of a faulty thread.
274//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
275// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
276// @ regs_tbl : pointer on register array.
277// @ error    : EXCP_USER_ERROR or EXCP_KERNEL_PANIC
278//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
279static void hal_exception_dump( thread_t * this,
280                                reg_t    * regs_tbl,
281                                error_t    error )
282{
283    uint32_t  save_sr;
284    core_t  * core = this->core;
285
286    // get pointers on TXT0 chdev
287    xptr_t    txt0_xp  = chdev_dir.txt_tx[0];
288    cxy_t     txt0_cxy = GET_CXY( txt0_xp );
289    chdev_t * txt0_ptr = GET_PTR( txt0_xp );
290
291    // get extended pointer on remote TXT0 chdev lock
292    xptr_t  lock_xp = XPTR( txt0_cxy , &txt0_ptr->wait_lock );
293
294    // get TXT0 lock in busy waiting mode
295    remote_spinlock_lock_busy( lock_xp , &save_sr );
296
297    if( error == EXCP_USER_ERROR )
298    {
299        nolock_printk("\n========= USER ERROR / core[%x,%d] / cycle %d ==============\n",
300        local_cxy , core->lid , (uint32_t)hal_get_cycles() );
301    }
302    else
303    {
304        nolock_printk("\n======= KERNEL PANIC / core[%x,%d] / cycle %d ==============\n",
305        local_cxy , core->lid , (uint32_t)hal_get_cycles() );
306    }
307
308        nolock_printk("  thread type = %s / trdid = %x / pid %x / core[%x,%d]\n"
309           "  local locks = %d / remote locks = %d / blocked_vector = %X\n\n",
310           thread_type_str(this->type), this->trdid, this->process->pid, local_cxy,
311           this->core->lid, this->local_locks, this->remote_locks, this->blocked );
312
313        nolock_printk("cp0_cr %X   cp0_epc %X   cp0_sr %X   cp2_mode %X\n",
314                   regs_tbl[UZ_CR], regs_tbl[UZ_EPC], regs_tbl[UZ_SR], regs_tbl[UZ_MODE]);
315
316    nolock_printk("at_01 %X  v0_2  %X  v1_3  %X  a0_4   %X  a1_5   %X\n",
317               regs_tbl[UZ_AT],regs_tbl[UZ_V0],regs_tbl[UZ_V1],regs_tbl[UZ_A0],regs_tbl[UZ_A1]);
318
319    nolock_printk("a2_6  %X  a3_7  %X  t0_8  %X  t1_9   %X  t2_10  %X\n",
320                   regs_tbl[UZ_A2],regs_tbl[UZ_A3],regs_tbl[UZ_T0],regs_tbl[UZ_T1],regs_tbl[UZ_T2]);
321 
322    nolock_printk("t3_11 %X  t4_12 %X  t5_13 %X  t6_14  %X  t7_15  %X\n",
323                   regs_tbl[UZ_T3],regs_tbl[UZ_T4],regs_tbl[UZ_T5],regs_tbl[UZ_T6],regs_tbl[UZ_T7]);
324
325    nolock_printk("s0_16 %X  s1_17 %X  s2_18 %X  s3_19  %X  s4_20  %X\n",
326                   regs_tbl[UZ_S0],regs_tbl[UZ_S1],regs_tbl[UZ_S2],regs_tbl[UZ_S3],regs_tbl[UZ_S4]);
327 
328    nolock_printk("s5_21 %X  s6_22 %X  s7_23 %X  s8_24  %X  ra_25  %X\n",
329               regs_tbl[UZ_S5],regs_tbl[UZ_S6],regs_tbl[UZ_S7],regs_tbl[UZ_T8],regs_tbl[UZ_T9]);
330
331    nolock_printk("gp_28 %X  sp_29 %X  S8_30 %X  ra_31  %X\n",
332                   regs_tbl[UZ_GP],regs_tbl[UZ_SP],regs_tbl[UZ_S8],regs_tbl[UZ_RA]);
333
334    // release the lock
335    remote_spinlock_unlock_busy( lock_xp , save_sr );
336
337}  // end hal_exception_dump()
338
339
340///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
341// TODO replace the hal_core_sleep() by the generic panic() function.
342///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
343void hal_do_exception( thread_t * this, 
344                       reg_t    * regs_tbl )
345{
346        error_t             error;
347        uint32_t            excCode;                  // 4 bits XCODE from CP0_CR
348
349    // get 4 bits XCODE from CP0_CR register
350        excCode        = (regs_tbl[UZ_CR] >> 2) & 0xF;
351
352excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / thread %x in process %x / xcode %x / cycle %d\n",
353__FUNCTION__, local_cxy, this->core->lid, this->trdid, 
354this->process->pid, excCode, (uint32_t)hal_get_cycle() );
355
356        switch(excCode)
357        {
358        case XCODE_DBE:     // can be non fatal
359        {
360                    error = hal_mmu_exception( this , false );  // data MMU exception
361            break;
362        }
363            case XCODE_IBE:     // can be non fatal
364        {
365                    error = hal_mmu_exception( this , true );   // ins MMU exception
366                    break;
367        }
368            case XCODE_CPU:    // can be non fatal
369        {
370            if( ((regs_tbl[UZ_CR] >> 28) & 0x3) == 1 )  // unavailable FPU
371            {
372                error = hal_fpu_exception( this );
373            }
374            else
375            {
376                        error = EXCP_USER_ERROR;
377            }
378                    break;
379        }
380        case XCODE_OVR:    // user fatal error
381        case XCODE_RI:     // user fatal error
382        case XCODE_ADEL:   // user fatal error
383        case XCODE_ADES:   // user fatal error
384        {
385                    error = EXCP_USER_ERROR;
386                break;
387        }
388        default:
389        {
390                    error = EXCP_KERNEL_PANIC;
391        }
392        }
393   
394    // analyse error code
395        if( error == EXCP_USER_ERROR )          //  user error => kill user process
396        {
397        hal_exception_dump( this , regs_tbl , error );
398
399        // FIXME : replace this loop by sys_kill()
400        while( 1 ) asm volatile ("nop");
401        // sys_kill( this->process->pid , SIGKILL );
402        }
403    else if( error == EXCP_KERNEL_PANIC )   // kernel error => kernel panic
404    {
405        hal_exception_dump( this , regs_tbl , error );
406        hal_core_sleep();
407    }
408
409excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] exit / thread %x in process %x / cycle %d\n",
410__FUNCTION__, local_cxy, this->core->lid, this->trdid, this->process->pid, hal_time_stamp() );
411
412}  // end hal_do_exception()
413
414
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.