gdb/gdbserver/linux-x86-low.c

   1 /* GNU/Linux/x86-64 specific low level interface, for the remote server
   2    for GDB.
   3    Copyright (C) 2002, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009
   4    Free Software Foundation, Inc.
   5
   6    This file is part of GDB.
   7
   8    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9    it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
  11    (at your option) any later version.
  12
  13    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16    GNU General Public License for more details.
  17
  18    You should have received a copy of the GNU General Public License
  19    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  20
  21 #include <signal.h>
  22 #include "server.h"
  23 #include "linux-low.h"
  24 #include "i387-fp.h"
  25
  26 #include "gdb_proc_service.h"
  27
  28 /* NOTE: gdb_proc_service.h may include linux/elf.h.
  29    We need Elf32_Phdr.  If we don't get linux/elf.h we could include
  30    elf.h like linux-ppc-low.c does.  */
  31
  32 /* Defined in auto-generated file reg-i386-linux.c.  */
  33 void init_registers_i386_linux (void);
  34 /* Defined in auto-generated file reg-x86-64-linux.c.  */
  35 void init_registers_x86_64_linux (void);
  36
  37 #include <sys/reg.h>
  38 #include <sys/procfs.h>
  39 #include <sys/ptrace.h>
  40
  41 #ifndef PTRACE_GET_THREAD_AREA
  42 #define PTRACE_GET_THREAD_AREA 25
  43 #endif
  44
  45 /* This definition comes from prctl.h, but some kernels may not have it.  */
  46 #ifndef PTRACE_ARCH_PRCTL
  47 #define PTRACE_ARCH_PRCTL      30
  48 #endif
  49
  50 /* The following definitions come from prctl.h, but may be absent
  51    for certain configurations.  */
  52 #ifndef ARCH_GET_FS
  53 #define ARCH_SET_GS 0x1001
  54 #define ARCH_SET_FS 0x1002
  55 #define ARCH_GET_FS 0x1003
  56 #define ARCH_GET_GS 0x1004
  57 #endif
  58
  59 #ifdef __x86_64__
  60
  61 /* Mapping between the general-purpose registers in `struct user'
  62    format and GDB's register array layout.
  63    Note that the transfer layout uses 64-bit regs.  */
  64 static /*const*/ int i386_regmap[] =
  65 {
  66   RAX * 8, RCX * 8, RDX * 8, RBX * 8,
  67   RSP * 8, RBP * 8, RSI * 8, RDI * 8,
  68   RIP * 8, EFLAGS * 8, CS * 8, SS * 8,
  69   DS * 8, ES * 8, FS * 8, GS * 8
  70 };
  71
  72 #define I386_NUM_REGS (sizeof (i386_regmap) / sizeof (i386_regmap[0]))
  73
  74 /* So code below doesn't have to care, i386 or amd64.  */
  75 #define ORIG_EAX ORIG_RAX
  76
  77 static const int x86_64_regmap[] =
  78 {
  79   RAX * 8, RBX * 8, RCX * 8, RDX * 8,
  80   RSI * 8, RDI * 8, RBP * 8, RSP * 8,
  81   R8 * 8, R9 * 8, R10 * 8, R11 * 8,
  82   R12 * 8, R13 * 8, R14 * 8, R15 * 8,
  83   RIP * 8, EFLAGS * 8, CS * 8, SS * 8,
  84   DS * 8, ES * 8, FS * 8, GS * 8,
  85   -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  86   -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  87   -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  88   -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  89   ORIG_RAX * 8
  90 };
  91
  92 #define X86_64_NUM_REGS (sizeof (x86_64_regmap) / sizeof (x86_64_regmap[0]))
  93
  94 #else /* ! __x86_64__ */
  95
  96 /* Mapping between the general-purpose registers in `struct user'
  97    format and GDB's register array layout.  */
  98 static /*const*/ int i386_regmap[] =
  99 {
 100   EAX * 4, ECX * 4, EDX * 4, EBX * 4,
 101   UESP * 4, EBP * 4, ESI * 4, EDI * 4,
 102   EIP * 4, EFL * 4, CS * 4, SS * 4,
 103   DS * 4, ES * 4, FS * 4, GS * 4
 104 };
 105
 106 #define I386_NUM_REGS (sizeof (i386_regmap) / sizeof (i386_regmap[0]))
 107
 108 #endif
 109 \f
 110 /* Called by libthread_db.  */
 111
 112 ps_err_e
 113 ps_get_thread_area (const struct ps_prochandle *ph,
 114                     lwpid_t lwpid, int idx, void **base)
 115 {
 116 #ifdef __x86_64__
 117   int use_64bit = register_size (0) == 8;
 118
 119   if (use_64bit)
 120     {
 121       switch (idx)
 122         {
 123         case FS:
 124           if (ptrace (PTRACE_ARCH_PRCTL, lwpid, base, ARCH_GET_FS) == 0)
 125             return PS_OK;
 126           break;
 127         case GS:
 128           if (ptrace (PTRACE_ARCH_PRCTL, lwpid, base, ARCH_GET_GS) == 0)
 129             return PS_OK;
 130           break;
 131         default:
 132           return PS_BADADDR;
 133         }
 134       return PS_ERR;
 135     }
 136 #endif
 137
 138   {
 139     unsigned int desc[4];
 140
 141     if (ptrace (PTRACE_GET_THREAD_AREA, lwpid,
 142                 (void *) (intptr_t) idx, (unsigned long) &desc) < 0)
 143       return PS_ERR;
 144
 145     *(int *)base = desc[1];
 146     return PS_OK;
 147   }
 148 }
 149 \f
 150 static int
 151 i386_cannot_store_register (int regno)
 152 {
 153   return regno >= I386_NUM_REGS;
 154 }
 155
 156 static int
 157 i386_cannot_fetch_register (int regno)
 158 {
 159   return regno >= I386_NUM_REGS;
 160 }
 161
 162 static void
 163 x86_fill_gregset (void *buf)
 164 {
 165   int i;
 166
 167 #ifdef __x86_64__
 168   if (register_size (0) == 8)
 169     {
 170       for (i = 0; i < X86_64_NUM_REGS; i++)
 171         if (x86_64_regmap[i] != -1)
 172           collect_register (i, ((char *) buf) + x86_64_regmap[i]);
 173       return;
 174     }
 175 #endif
 176
 177   for (i = 0; i < I386_NUM_REGS; i++)
 178     collect_register (i, ((char *) buf) + i386_regmap[i]);
 179
 180   collect_register_by_name ("orig_eax", ((char *) buf) + ORIG_EAX * 4);
 181 }
 182
 183 static void
 184 x86_store_gregset (const void *buf)
 185 {
 186   int i;
 187
 188 #ifdef __x86_64__
 189   if (register_size (0) == 8)
 190     {
 191       for (i = 0; i < X86_64_NUM_REGS; i++)
 192         if (x86_64_regmap[i] != -1)
 193           supply_register (i, ((char *) buf) + x86_64_regmap[i]);
 194       return;
 195     }
 196 #endif
 197
 198   for (i = 0; i < I386_NUM_REGS; i++)
 199     supply_register (i, ((char *) buf) + i386_regmap[i]);
 200
 201   supply_register_by_name ("orig_eax", ((char *) buf) + ORIG_EAX * 4);
 202 }
 203
 204 static void
 205 x86_fill_fpregset (void *buf)
 206 {
 207 #ifdef __x86_64__
 208   i387_cache_to_fxsave (buf);
 209 #else
 210   i387_cache_to_fsave (buf);
 211 #endif
 212 }
 213
 214 static void
 215 x86_store_fpregset (const void *buf)
 216 {
 217 #ifdef __x86_64__
 218   i387_fxsave_to_cache (buf);
 219 #else
 220   i387_fsave_to_cache (buf);
 221 #endif
 222 }
 223
 224 #ifndef __x86_64__
 225
 226 static void
 227 x86_fill_fpxregset (void *buf)
 228 {
 229   i387_cache_to_fxsave (buf);
 230 }
 231
 232 static void
 233 x86_store_fpxregset (const void *buf)
 234 {
 235   i387_fxsave_to_cache (buf);
 236 }
 237
 238 #endif
 239
 240 /* ??? The non-biarch i386 case stores all the i387 regs twice.
 241    Once in i387_.*fsave.* and once in i387_.*fxsave.*.
 242    This is, presumably, to handle the case where PTRACE_[GS]ETFPXREGS
 243    doesn't work.  IWBN to avoid the duplication in the case where it
 244    does work.  Maybe the arch_setup routine could check whether it works
 245    and update target_regsets accordingly, maybe by moving target_regsets
 246    to linux_target_ops and set the right one there, rather than having to
 247    modify the target_regsets global.  */
 248
 249 struct regset_info target_regsets[] =
 250 {
 251 #ifdef HAVE_PTRACE_GETREGS
 252   { PTRACE_GETREGS, PTRACE_SETREGS, sizeof (elf_gregset_t),
 253     GENERAL_REGS,
 254     x86_fill_gregset, x86_store_gregset },
 255 # ifndef __x86_64__
 256 #  ifdef HAVE_PTRACE_GETFPXREGS
 257   { PTRACE_GETFPXREGS, PTRACE_SETFPXREGS, sizeof (elf_fpxregset_t),
 258     EXTENDED_REGS,
 259     x86_fill_fpxregset, x86_store_fpxregset },
 260 #  endif
 261 # endif
 262   { PTRACE_GETFPREGS, PTRACE_SETFPREGS, sizeof (elf_fpregset_t),
 263     FP_REGS,
 264     x86_fill_fpregset, x86_store_fpregset },
 265 #endif /* HAVE_PTRACE_GETREGS */
 266   { 0, 0, -1, -1, NULL, NULL }
 267 };
 268
 269 static CORE_ADDR
 270 x86_get_pc (void)
 271 {
 272   int use_64bit = register_size (0) == 8;
 273
 274   if (use_64bit)
 275     {
 276       unsigned long pc;
 277       collect_register_by_name ("rip", &pc);
 278       return (CORE_ADDR) pc;
 279     }
 280   else
 281     {
 282       unsigned int pc;
 283       collect_register_by_name ("eip", &pc);
 284       return (CORE_ADDR) pc;
 285     }
 286 }
 287
 288 static void
 289 x86_set_pc (CORE_ADDR pc)
 290 {
 291   int use_64bit = register_size (0) == 8;
 292
 293   if (use_64bit)
 294     {
 295       unsigned long newpc = pc;
 296       supply_register_by_name ("rip", &newpc);
 297     }
 298   else
 299     {
 300       unsigned int newpc = pc;
 301       supply_register_by_name ("eip", &newpc);
 302     }
 303 }
 304 \f
 305 static const unsigned char x86_breakpoint[] = { 0xCC };
 306 #define x86_breakpoint_len 1
 307
 308 static int
 309 x86_breakpoint_at (CORE_ADDR pc)
 310 {
 311   unsigned char c;
 312
 313   read_inferior_memory (pc, &c, 1);
 314   if (c == 0xCC)
 315     return 1;
 316
 317   return 0;
 318 }
 319 \f
 320 /* When GDBSERVER is built as a 64-bit application on linux, the
 321    PTRACE_GETSIGINFO data is always presented in 64-bit layout.  Since
 322    debugging a 32-bit inferior with a 64-bit GDBSERVER should look the same
 323    as debugging it with a 32-bit GDBSERVER, we do the 32-bit <-> 64-bit
 324    conversion in-place ourselves.  */
 325
 326 /* These types below (compat_*) define a siginfo type that is layout
 327    compatible with the siginfo type exported by the 32-bit userspace
 328    support.  */
 329
 330 #ifdef __x86_64__
 331
 332 typedef int compat_int_t;
 333 typedef unsigned int compat_uptr_t;
 334
 335 typedef int compat_time_t;
 336 typedef int compat_timer_t;
 337 typedef int compat_clock_t;
 338
 339 struct compat_timeval
 340 {
 341   compat_time_t tv_sec;
 342   int tv_usec;
 343 };
 344
 345 typedef union compat_sigval
 346 {
 347   compat_int_t sival_int;
 348   compat_uptr_t sival_ptr;
 349 } compat_sigval_t;
 350
 351 typedef struct compat_siginfo
 352 {
 353   int si_signo;
 354   int si_errno;
 355   int si_code;
 356
 357   union
 358   {
 359     int _pad[((128 / sizeof (int)) - 3)];
 360
 361     /* kill() */
 362     struct
 363     {
 364       unsigned int _pid;
 365       unsigned int _uid;
 366     } _kill;
 367
 368     /* POSIX.1b timers */
 369     struct
 370     {
 371       compat_timer_t _tid;
 372       int _overrun;
 373       compat_sigval_t _sigval;
 374     } _timer;
 375
 376     /* POSIX.1b signals */
 377     struct
 378     {
 379       unsigned int _pid;
 380       unsigned int _uid;
 381       compat_sigval_t _sigval;
 382     } _rt;
 383
 384     /* SIGCHLD */
 385     struct
 386     {
 387       unsigned int _pid;
 388       unsigned int _uid;
 389       int _status;
 390       compat_clock_t _utime;
 391       compat_clock_t _stime;
 392     } _sigchld;
 393
 394     /* SIGILL, SIGFPE, SIGSEGV, SIGBUS */
 395     struct
 396     {
 397       unsigned int _addr;
 398     } _sigfault;
 399
 400     /* SIGPOLL */
 401     struct
 402     {
 403       int _band;
 404       int _fd;
 405     } _sigpoll;
 406   } _sifields;
 407 } compat_siginfo_t;
 408
 409 #define cpt_si_pid _sifields._kill._pid
 410 #define cpt_si_uid _sifields._kill._uid
 411 #define cpt_si_timerid _sifields._timer._tid
 412 #define cpt_si_overrun _sifields._timer._overrun
 413 #define cpt_si_status _sifields._sigchld._status
 414 #define cpt_si_utime _sifields._sigchld._utime
 415 #define cpt_si_stime _sifields._sigchld._stime
 416 #define cpt_si_ptr _sifields._rt._sigval.sival_ptr
 417 #define cpt_si_addr _sifields._sigfault._addr
 418 #define cpt_si_band _sifields._sigpoll._band
 419 #define cpt_si_fd _sifields._sigpoll._fd
 420
 421 /* glibc at least up to 2.3.2 doesn't have si_timerid, si_overrun.
 422    In their place is si_timer1,si_timer2.  */
 423 #ifndef si_timerid
 424 #define si_timerid si_timer1
 425 #endif
 426 #ifndef si_overrun
 427 #define si_overrun si_timer2
 428 #endif
 429
 430 static void
 431 compat_siginfo_from_siginfo (compat_siginfo_t *to, siginfo_t *from)
 432 {
 433   memset (to, 0, sizeof (*to));
 434
 435   to->si_signo = from->si_signo;
 436   to->si_errno = from->si_errno;
 437   to->si_code = from->si_code;
 438
 439   if (to->si_code < 0)
 440     {
 441       to->cpt_si_ptr = (intptr_t) from->si_ptr;
 442     }
 443   else if (to->si_code == SI_USER)
 444     {
 445       to->cpt_si_pid = from->si_pid;
 446       to->cpt_si_uid = from->si_uid;
 447     }
 448   else if (to->si_code == SI_TIMER)
 449     {
 450       to->cpt_si_timerid = from->si_timerid;
 451       to->cpt_si_overrun = from->si_overrun;
 452       to->cpt_si_ptr = (intptr_t) from->si_ptr;
 453     }
 454   else
 455     {
 456       switch (to->si_signo)
 457         {
 458         case SIGCHLD:
 459           to->cpt_si_pid = from->si_pid;
 460           to->cpt_si_uid = from->si_uid;
 461           to->cpt_si_status = from->si_status;
 462           to->cpt_si_utime = from->si_utime;
 463           to->cpt_si_stime = from->si_stime;
 464           break;
 465         case SIGILL:
 466         case SIGFPE:
 467         case SIGSEGV:
 468         case SIGBUS:
 469           to->cpt_si_addr = (intptr_t) from->si_addr;
 470           break;
 471         case SIGPOLL:
 472           to->cpt_si_band = from->si_band;
 473           to->cpt_si_fd = from->si_fd;
 474           break;
 475         default:
 476           to->cpt_si_pid = from->si_pid;
 477           to->cpt_si_uid = from->si_uid;
 478           to->cpt_si_ptr = (intptr_t) from->si_ptr;
 479           break;
 480         }
 481     }
 482 }
 483
 484 static void
 485 siginfo_from_compat_siginfo (siginfo_t *to, compat_siginfo_t *from)
 486 {
 487   memset (to, 0, sizeof (*to));
 488
 489   to->si_signo = from->si_signo;
 490   to->si_errno = from->si_errno;
 491   to->si_code = from->si_code;
 492
 493   if (to->si_code < 0)
 494     {
 495       to->si_ptr = (void *) (intptr_t) from->cpt_si_ptr;
 496     }
 497   else if (to->si_code == SI_USER)
 498     {
 499       to->si_pid = from->cpt_si_pid;
 500       to->si_uid = from->cpt_si_uid;
 501     }
 502   else if (to->si_code == SI_TIMER)
 503     {
 504       to->si_timerid = from->cpt_si_timerid;
 505       to->si_overrun = from->cpt_si_overrun;
 506       to->si_ptr = (void *) (intptr_t) from->cpt_si_ptr;
 507     }
 508   else
 509     {
 510       switch (to->si_signo)
 511         {
 512         case SIGCHLD:
 513           to->si_pid = from->cpt_si_pid;
 514           to->si_uid = from->cpt_si_uid;
 515           to->si_status = from->cpt_si_status;
 516           to->si_utime = from->cpt_si_utime;
 517           to->si_stime = from->cpt_si_stime;
 518           break;
 519         case SIGILL:
 520         case SIGFPE:
 521         case SIGSEGV:
 522         case SIGBUS:
 523           to->si_addr = (void *) (intptr_t) from->cpt_si_addr;
 524           break;
 525         case SIGPOLL:
 526           to->si_band = from->cpt_si_band;
 527           to->si_fd = from->cpt_si_fd;
 528           break;
 529         default:
 530           to->si_pid = from->cpt_si_pid;
 531           to->si_uid = from->cpt_si_uid;
 532           to->si_ptr = (void* ) (intptr_t) from->cpt_si_ptr;
 533           break;
 534         }
 535     }
 536 }
 537
 538 #endif /* __x86_64__ */
 539
 540 /* Convert a native/host siginfo object, into/from the siginfo in the
 541    layout of the inferiors' architecture.  Returns true if any
 542    conversion was done; false otherwise.  If DIRECTION is 1, then copy
 543    from INF to NATIVE.  If DIRECTION is 0, copy from NATIVE to
 544    INF.  */
 545
 546 static int
 547 x86_siginfo_fixup (struct siginfo *native, void *inf, int direction)
 548 {
 549 #ifdef __x86_64__
 550   /* Is the inferior 32-bit?  If so, then fixup the siginfo object.  */
 551   if (register_size (0) == 4)
 552     {
 553       if (sizeof (struct siginfo) != sizeof (compat_siginfo_t))
 554         fatal ("unexpected difference in siginfo");
 555
 556       if (direction == 0)
 557         compat_siginfo_from_siginfo ((struct compat_siginfo *) inf, native);
 558       else
 559         siginfo_from_compat_siginfo (native, (struct compat_siginfo *) inf);
 560
 561       return 1;
 562     }
 563 #endif
 564
 565   return 0;
 566 }
 567 \f
 568 /* Initialize gdbserver for the architecture of the inferior.  */
 569
 570 static void
 571 x86_arch_setup (void)
 572 {
 573 #ifdef __x86_64__
 574   int pid = pid_of (get_thread_lwp (current_inferior));
 575   char *file = linux_child_pid_to_exec_file (pid);
 576   int use_64bit = elf_64_file_p (file);
 577
 578   free (file);
 579
 580   if (use_64bit < 0)
 581     {
 582       /* This can only happen if /proc/<pid>/exe is unreadable,
 583          but "that can't happen" if we've gotten this far.
 584          Fall through and assume this is a 32-bit program.  */
 585     }
 586   else if (use_64bit)
 587     {
 588       init_registers_x86_64_linux ();
 589
 590       /* Amd64 doesn't have HAVE_LINUX_USRREGS.  */
 591       the_low_target.num_regs = -1;
 592       the_low_target.regmap = NULL;
 593       the_low_target.cannot_fetch_register = NULL;
 594       the_low_target.cannot_store_register = NULL;
 595
 596       /* Amd64 has 16 xmm regs.  */
 597       num_xmm_registers = 16;
 598
 599       return;
 600     }
 601 #endif
 602
 603   /* Ok we have a 32-bit inferior.  */
 604
 605   init_registers_i386_linux ();
 606
 607   the_low_target.num_regs = I386_NUM_REGS;
 608   the_low_target.regmap = i386_regmap;
 609   the_low_target.cannot_fetch_register = i386_cannot_fetch_register;
 610   the_low_target.cannot_store_register = i386_cannot_store_register;
 611
 612   /* I386 has 8 xmm regs.  */
 613   num_xmm_registers = 8;
 614 }
 615
 616 /* This is initialized assuming an amd64 target.
 617    x86_arch_setup will correct it for i386 or amd64 targets.  */
 618
 619 struct linux_target_ops the_low_target =
 620 {
 621   x86_arch_setup,
 622   -1,
 623   NULL,
 624   NULL,
 625   NULL,
 626   x86_get_pc,
 627   x86_set_pc,
 628   x86_breakpoint,
 629   x86_breakpoint_len,
 630   NULL,
 631   1,
 632   x86_breakpoint_at,
 633   NULL,
 634   NULL,
 635   NULL,
 636   NULL,
 637   /* collect_ptrace_register/supply_ptrace_register are not needed in the
 638      native i386 case (no registers smaller than an xfer unit), and are not
 639      used in the biarch case (HAVE_LINUX_USRREGS is not defined).  */
 640   NULL,
 641   NULL,
 642   /* need to fix up i386 siginfo if host is amd64 */
 643   x86_siginfo_fixup,
 644 };