source: trunk/hal/tsar_mips32/core/hal_exception.c @ 408

Last change on this file since 408 was 408, checked in by alain, 4 years ago

Fix several bugs in the fork() syscall.

File size: 16.8 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////////////////////////////////////////////////////
102static char * hal_mmu_exception_str( uint32_t code )
103{
104    if     ( code == MMU_WRITE_PT1_UNMAPPED        ) return "WRITE_PT1_UNMAPPED";
105    else if( code == MMU_WRITE_PT2_UNMAPPED        ) return "WRITE_PT2_UNMAPPED";
106    else if( code == MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION ) return "WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION";
107    else if( code == MMU_WRITE_ACCESS_VIOLATION    ) return "WRITE_ACCESS_VIOLATION";
108    else if( code == MMU_WRITE_UNDEFINED_XTN       ) return "WRITE_UNDEFINED_XTN";
109    else if( code == MMU_WRITE_PT1_ILLEGAL_ACCESS  ) return "WRITE_PT1_ILLEGAL_ACCESS";
110    else if( code == MMU_WRITE_PT2_ILLEGAL_ACCESS  ) return "WRITE_PT2_ILLEGAL_ACCESS";
111    else if( code == MMU_WRITE_DATA_ILLEGAL_ACCESS ) return "WRITE_DATA_ILLEGAL_ACCESS";
112    else if( code == MMU_READ_PT1_UNMAPPED         ) return "READ_PT1_UNMAPPED";
113    else if( code == MMU_READ_PT2_UNMAPPED         ) return "READ_PT2_UNMAPPED";
114    else if( code == MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION  ) return "READ_PRIVILEGE_VIOLATION";
115    else if( code == MMU_READ_EXEC_VIOLATION       ) return "READ_EXEC_VIOLATION";
116    else if( code == MMU_READ_UNDEFINED_XTN        ) return "READ_UNDEFINED_XTN";
117    else if( code == MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS   ) return "READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS";
118    else if( code == MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS   ) return "READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS";
119    else if( code == MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS  ) return "READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS";
120    else                                             return "undefined";
121}
122
123//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
124// This function is called when a FPU Coprocessor Unavailable exception has been
125// detected for the calling thread.
126// It enables the FPU, It saves the current FPU context in the current owner thread
127// descriptor if required, and restore the FPU context from the calling thread descriptor.
128//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
129// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
130// @ return always EXCP_NON_FATAL
131//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
132error_t hal_fpu_exception( thread_t * this )
133{
134        core_t   * core = this->core; 
135
136    // enable FPU 
137        hal_fpu_enable();
138
139    // save FPU context in current owner thread if required
140        if( core->fpu_owner != NULL )
141    {
142        if( core->fpu_owner != this )
143            {
144                    hal_fpu_context_save( XPTR( local_cxy , core->fpu_owner ) );
145        }
146        }
147
148    // attach the FPU to the requesting thread
149        hal_fpu_context_restore( this->fpu_context );
150        core->fpu_owner = this;
151
152        return EXCP_NON_FATAL;
153
154}  // end hal_fpu_exception()
155
156//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
157// This function is called when an MMU exception has been detected.
158// It get the relevant exception arguments from the MMU.
159// It signal a fatal error in case of illegal access. In case of page unmapped
160// it checks that the faulty address belongs to a registered vseg. It update the local
161// vseg list from the reference cluster if required, and signal a fatal user error
162// in case of illegal virtual address. Finally, it updates the local page table from the
163// reference cluster.
164//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
165// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
166// @ is_ins   : IBE if true / DBE if false.
167// @ return EXCP_NON_FATAL / EXCP_USER_ERROR / EXCP_KERNEL_PANIC
168//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
169error_t hal_mmu_exception( thread_t * this,
170                           bool_t     is_ins ) 
171{
172        process_t      * process;
173    error_t          error;
174
175    uint32_t         mmu_ins_excp_code;
176    uint32_t         mmu_ins_bad_vaddr;
177    uint32_t         mmu_dat_excp_code;
178    uint32_t         mmu_dat_bad_vaddr;
179
180    uint32_t         bad_vaddr;
181    uint32_t         excp_code;
182       
183    process = this->process;
184
185    // get relevant values from MMU
186        hal_get_mmu_excp( &mmu_ins_excp_code,
187                          &mmu_ins_bad_vaddr,
188                          &mmu_dat_excp_code, 
189                          &mmu_dat_bad_vaddr );
190
191    // get exception code and faulty vaddr, depending on IBE/DBE
192    if( is_ins )
193    {
194        excp_code = mmu_ins_excp_code;
195        bad_vaddr = mmu_ins_bad_vaddr;
196    }
197    else 
198    {
199        excp_code = mmu_dat_excp_code;
200        bad_vaddr = mmu_dat_bad_vaddr;
201    }
202
203// @@@
204thread_t * parent = (thread_t *)0xa4000;
205uint32_t cond = (this == 0xe0000) && (hal_time_stamp() > 5380000);
206
207if( cond ) hal_gpt_display( this->process );
208if( cond ) hal_gpt_display( parent->process );
209if( cond ) printk("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / is_ins %d / %s / vaddr %x\n",
210__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , is_ins,
211hal_mmu_exception_str(excp_code) , bad_vaddr );
212
213   // analyse exception code
214    switch( excp_code )
215    {
216        case MMU_WRITE_PT1_UNMAPPED:      // non fatal
217        case MMU_WRITE_PT2_UNMAPPED:
218        case MMU_READ_PT1_UNMAPPED:
219        case MMU_READ_PT2_UNMAPPED:
220        {
221            // try to map the unmapped PTE
222            error = vmm_handle_page_fault( process, 
223                                           bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT );  // vpn
224            if( error )   
225            {
226                printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : cannot map vaddr = %x\n",
227                __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
228
229                        return EXCP_USER_ERROR;
230            } 
231            else            // page fault successfull
232            {
233
234excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / page-fault handled for vaddr = %x\n",
235__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , bad_vaddr );
236 
237                return EXCP_NON_FATAL;
238            }
239        }
240        case MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION:  // illegal access user error
241        case MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION:
242        {
243            printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : illegal user access to vaddr = %x\n",
244            __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
245
246            return EXCP_USER_ERROR;
247        }
248        case MMU_WRITE_ACCESS_VIOLATION:     // user error, or Copy-on-Write
249        {
250            // access page table to get GPT_COW flag
251            bool_t cow = hal_gpt_pte_is_cow( &(process->vmm.gpt),
252                                             bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); 
253
254            if( cow )                        // Copy-on-Write
255            {
256                // try to allocate and copy the page
257                error = vmm_handle_cow( process,
258                                        bad_vaddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); 
259                if( error )
260                {
261                    printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : cannot cow vaddr = %x\n",
262                    __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
263
264                            return EXCP_USER_ERROR;
265                }
266                else         // Copy on write successfull
267                {
268
269if( cond ) printk("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / copy-on-write handled for vaddr = %x\n",
270__FUNCTION__ , local_cxy , this->core->lid , bad_vaddr );
271
272                    return EXCP_NON_FATAL;
273                } 
274            }
275            else                             // non writable user error
276            {
277                printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : write to non-writable vaddr = %x\n",
278                __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
279
280                return EXCP_USER_ERROR;
281            }
282        }
283        case MMU_READ_EXEC_VIOLATION:        // user error
284        {
285            printk("\n[ERROR] in %s for thread %x : read to non-executable vaddr = %x\n",
286            __FUNCTION__ , this->trdid , bad_vaddr );
287
288            return EXCP_USER_ERROR;
289        }
290        default:                             // this is a kernel error => panic   
291        {
292            printk("\n[PANIC] in %s for thread %x : kernel exception = %x / vaddr = %x\n",
293            __FUNCTION__ , this->trdid , excp_code , bad_vaddr );
294
295            return EXCP_KERNEL_PANIC;
296        }
297    } 
298} // end hal_mmu_exception()
299
300//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
301// This static function prints on the kernel terminal the saved context (core registers)
302// and the thread state of a faulty thread.
303//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
304// @ this     : pointer on faulty thread descriptor.
305// @ uzone : pointer on register array.
306// @ error    : EXCP_USER_ERROR or EXCP_KERNEL_PANIC
307//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
308static void hal_exception_dump( thread_t * this,
309                                reg_t    * uzone,
310                                error_t    error )
311{
312    uint32_t    save_sr;
313    core_t    * core    = this->core;
314    process_t * process = this->process;
315
316    // get pointers on TXT0 chdev
317    xptr_t    txt0_xp  = chdev_dir.txt_tx[0];
318    cxy_t     txt0_cxy = GET_CXY( txt0_xp );
319    chdev_t * txt0_ptr = GET_PTR( txt0_xp );
320
321    // get extended pointer on remote TXT0 chdev lock
322    xptr_t  lock_xp = XPTR( txt0_cxy , &txt0_ptr->wait_lock );
323
324    // get TXT0 lock in busy waiting mode
325    remote_spinlock_lock_busy( lock_xp , &save_sr );
326
327    if( error == EXCP_USER_ERROR )
328    {
329        nolock_printk("\n=== USER ERROR / trdid %x / pid %x / core[%x,%d] / cycle %d ===\n",
330        this->trdid, process->pid, local_cxy, core->lid , (uint32_t)hal_get_cycles() );
331    }
332    else
333    {
334        nolock_printk("\n=== KERNEL PANIC / trdid %x / pid %x / core[%x,%d] / cycle %d ===\n",
335        this->trdid, process->pid, local_cxy, core->lid , (uint32_t)hal_get_cycles() );
336    }
337
338        nolock_printk("local locks = %d / remote locks = %d / blocked_vector = %X\n\n",
339    this->local_locks, this->remote_locks, this->blocked );
340
341    nolock_printk("c0_cr   %X  c0_epc  %X  c0_sr  %X  c0_th  %X\n",
342    uzone[UZ_CR], uzone[UZ_EPC], uzone[UZ_SR], uzone[UZ_TH] );
343
344    nolock_printk("c2_mode %X  c2_ptpr %X\n",
345    uzone[UZ_MODE], uzone[UZ_PTPR] );
346
347    nolock_printk("at_01   %X  v0_2    %X  v1_3   %X  a0_4   %X  a1_5   %X\n",
348        uzone[UZ_AT], uzone[UZ_V0], uzone[UZ_V1], uzone[UZ_A0], uzone[UZ_A1] );
349
350    nolock_printk("a2_6    %X  a3_7    %X  t0_8   %X  t1_9   %X  t2_10  %X\n",
351        uzone[UZ_A2], uzone[UZ_A3], uzone[UZ_T0], uzone[UZ_T1], uzone[UZ_T2] );
352 
353    nolock_printk("t3_11   %X  t4_12   %X  t5_13  %X  t6_14  %X  t7_15  %X\n",
354        uzone[UZ_T3], uzone[UZ_T4], uzone[UZ_T5], uzone[UZ_T6], uzone[UZ_T7] );
355
356    nolock_printk("s0_16   %X  s1_17   %X  s2_18  %X  s3_19  %X  s4_20  %X\n",
357        uzone[UZ_S0], uzone[UZ_S1], uzone[UZ_S2], uzone[UZ_S3], uzone[UZ_S4] );
358 
359    nolock_printk("s5_21   %X  s6_22   %X  s7_23  %X  s8_24  %X  ra_25  %X\n",
360        uzone[UZ_S5], uzone[UZ_S6], uzone[UZ_S7], uzone[UZ_T8], uzone[UZ_T9] );
361
362    nolock_printk("gp_28   %X  sp_29   %X  S8_30  %X  ra_31  %X\n",
363        uzone[UZ_GP], uzone[UZ_SP], uzone[UZ_S8], uzone[UZ_RA] );
364
365    // release the lock
366    remote_spinlock_unlock_busy( lock_xp , save_sr );
367
368}  // end hal_exception_dump()
369
370///////////////////////
371void hal_do_exception()
372{
373    uint32_t   * uzone;
374    thread_t   * this;
375        error_t      error;
376        uint32_t     excCode;                  // 4 bits XCODE from CP0_CR
377
378    // get pointer on faulty thread uzone
379    this  = CURRENT_THREAD;
380    uzone = (uint32_t *)CURRENT_THREAD->uzone;
381
382    // get 4 bits XCODE from CP0_CR register
383        excCode        = (uzone[UZ_CR] >> 2) & 0xF;
384
385excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] / thread %x in process %x / xcode %x / cycle %d\n",
386__FUNCTION__, local_cxy, this->core->lid, this->trdid, 
387this->process->pid, excCode, (uint32_t)hal_get_cycles() );
388
389        switch(excCode)
390        {
391        case XCODE_DBE:     // can be non fatal
392        {
393                    error = hal_mmu_exception( this , false );  // data MMU exception
394            break;
395        }
396            case XCODE_IBE:     // can be non fatal
397        {
398                    error = hal_mmu_exception( this , true );   // ins MMU exception
399                    break;
400        }
401            case XCODE_CPU:    // can be non fatal
402        {
403            if( ((uzone[UZ_CR] >> 28) & 0x3) == 1 )     // unavailable FPU
404            {
405                error = hal_fpu_exception( this );
406            }
407            else
408            {
409                        error = EXCP_USER_ERROR;
410            }
411                    break;
412        }
413        case XCODE_OVR:    // user fatal error
414        case XCODE_RI:     // user fatal error
415        case XCODE_ADEL:   // user fatal error
416        case XCODE_ADES:   // user fatal error
417        {
418                    error = EXCP_USER_ERROR;
419                break;
420        }
421        default:
422        {
423                    error = EXCP_KERNEL_PANIC;
424        }
425        }
426   
427    // analyse error code
428        if( error == EXCP_USER_ERROR )          //  user error => kill user process
429        {
430        hal_exception_dump( this , uzone , error );
431
432        // FIXME : replace this loop by sys_kill()
433        while( 1 ) asm volatile ("nop");
434        // sys_kill( this->process->pid , SIGKILL );
435        }
436    else if( error == EXCP_KERNEL_PANIC )   // kernel error => kernel panic
437    {
438        hal_exception_dump( this , uzone , error );
439        panic( "KERNEL_PANIC for thread %x in process %x on core [%x,%d]/n",
440        this->trdid , this->process->pid , local_cxy , this->core->lid );
441    }
442
443excp_dmsg("\n[DBG] %s : core[%x,%d] exit / thread %x in process %x / cycle %d\n",
444__FUNCTION__, local_cxy, this->core->lid, this->trdid, this->process->pid,
445(uint32_t)hal_get_cycles() );
446
447}  // end hal_do_exception()
448
449
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.