atmos/kernel/

syscall.rs

//! syscall.rs - System Call Dispatcher (EL0 → EL1)
//!
//! SVC #0 命令によるシステムコールを処理します。
//! レジスタ規約: x8 = システムコール番号, x0〜x5 = 引数, x0 = 戻り値
//!
//! # 安定性ポリシー
//!
//! アプリケーション (EL0) がどんな引数でシステムコールを発行しても、
//! カーネルはパニック・クラッシュしてはならない。
//! - ユーザポインタは必ず [`crate::kernel::usercopy`] の検証関数を通すこと
//! - 不正な引数はエラー値 (`usize::MAX` または 0) を返して拒否すること
//! - カーネル内で `unwrap()` / 添字アクセスによるパニックを起こさないこと
#![allow(dead_code)]
// EL0 境界モジュール: パニックにつながる操作を deny で強制排除
#![deny(
    clippy::unwrap_used,
    clippy::expect_used,
    clippy::panic,
    clippy::indexing_slicing
)]

/// システムコール番号の定義
/// プロセスがCPUを自発的に譲渡します。
pub const SYS_YIELD: usize = 0;
/// プロセスを終了します。
pub const SYS_EXIT: usize = 1;
/// デバッグメッセージを出力します。
pub const SYS_PRINT: usize = 2;
/// ファイルを読み込みます。
pub const SYS_READ_FILE: usize = 3;
/// ファイルを書き込みます。
pub const SYS_WRITE_FILE: usize = 4;
// --- EL0 GUI ウィンドウ ABI (Phase 4) ---
/// GUIウィンドウを生成します。
pub const SYS_WIN_CREATE: usize = 5;
/// GUIウィンドウへビットマップ転送を行います。
pub const SYS_WIN_BLIT: usize = 6;
/// GUIウィンドウのイベントをポーリングします。
pub const SYS_WIN_POLL: usize = 7;
/// GUIウィンドウを閉じます。
pub const SYS_WIN_CLOSE: usize = 8;

/// Rustレベルのシステムコールディスパッチャ。
/// `vector.S` の `svc_handler_entry` から呼び出されます。
/// 引数はトラップフレームのレジスタ値として渡されます。
///
/// # 引数
/// * `x0` - 第1引数 (システムコールにより内容が異なります)
/// * `x1` - 第2引数 (システムコールにより内容が異なります)
/// * `_x2` - 第3引数 (システムコールにより内容が異なります。未使用)
/// * `syscall_nr` - システムコール番号
///
/// # 戻り値
/// システムコールの戻り値 (x0 レジスタに設定されます)。
#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_svc_handler(
    x0: usize,
    x1: usize,
    _x2: usize,
    syscall_nr: usize, // x3
) -> usize {
    match syscall_nr {
        SYS_YIELD => {
            // CPUを他のプロセスに譲る
            crate::kernel::scheduler::yield_now();
            0
        }
        SYS_EXIT => {
            // プロセスを終了する
            crate::info!("[SYS] Process exiting (exit code={})", x0);
            crate::kernel::scheduler::exit();
            // exit() は ! 型なのでここには到達しない
        }
        SYS_PRINT => {
            // デバッグ出力: x0 = 文字列ポインタ, x1 = 長さ
            // 事前条件: ポインタがユーザー RAM 領域内・UTF-8・4096 バイト未満
            match crate::kernel::usercopy::user_str(x0, x1, 4095) {
                Some(s) => crate::println!("[USER ] {}", s),
                None => crate::error!("[SYS] sys_print: rejected (ptr=0x{:x}, len={})", x0, x1),
            }
            0
        }
        SYS_WIN_CREATE => crate::kernel::user_win::sys_win_create(x0),
        SYS_WIN_BLIT => crate::kernel::user_win::sys_win_blit(x0, x1),
        SYS_WIN_POLL => crate::kernel::user_win::sys_win_poll(x0, x1),
        SYS_WIN_CLOSE => crate::kernel::user_win::sys_win_close(x0),
        SYS_READ_FILE => {
            // ファイル読み取り: x0 = パスポインタ, x1 = パス長, x2 = バッファポインタ
            // 将来実装
            crate::warn!("[SYS] sys_read_file (not yet implemented)");
            usize::MAX // エラー
        }
        SYS_WRITE_FILE => {
            // ファイル書き込み: x0 = パスポインタ, x1 = パス長, x2 = データポインタ
            // 将来実装
            crate::warn!("[SYS] sys_write_file (not yet implemented)");
            usize::MAX // エラー
        }
        _ => {
            crate::error!(
                "[SYS] Unknown syscall number {} (x0=0x{:x})",
                syscall_nr,
                x0
            );
            usize::MAX // エラー
        }
    }
}

/// EL0 (ユーザー空間) からの Data Abort (ページフォルト等) を処理します。
/// 不正なメモリアクセスを行ったユーザープロセスに対して警告を出力した上で、
/// 対象プロセスを終了させます。
///
/// # 引数
/// * `far` - 例外発生アドレス (FAR_EL1)
/// * `esr` - 例外シンドロームレジスタ (ESR_EL1)
#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_data_abort_handler(far: usize, esr: usize) {
    let dfsc = esr & 0x3F; // Data Fault Status Code
    let wnr = (esr >> 6) & 1; // Write not Read

    crate::error!("[SYS] === DATA ABORT from EL0 ===");
    crate::error!("[SYS]   FAR_EL1 (fault address): 0x{:016x}", far);
    crate::error!("[SYS]   ESR_EL1: 0x{:08x}", esr);
    crate::error!(
        "[SYS]   DFSC: 0x{:02x}, WnR: {} ({})",
        dfsc,
        wnr,
        if wnr == 1 { "Write" } else { "Read" }
    );

    if far >= 0x3C00_0000 {
        crate::error!("[SYS]   -> MMIO region access violation! Killing process.");
    } else {
        crate::error!("[SYS]   -> Memory access violation! Killing process.");
    }

    // 不正アクセスしたプロセスを終了させる
    crate::kernel::scheduler::exit();
}

/// EL1（特権モード）動作中の同期例外（カーネルパニック等）をデバッグ出力し、CPUを無限ループ（ハングアップ）させます。
///
/// # 引数
/// * `far` - 例外発生アドレス (FAR_EL1)
/// * `esr` - 例外シンドロームレジスタ (ESR_EL1)
/// * `tf` - 退避されたトラップフレームのアドレス
///
/// # Safety
/// `tf` は `vector.S` が構築したトラップフレーム (x0-x30, elr_el1, spsr_el1 の 34 要素以上) を
/// 正しく指していなければなりません。それ以外の場所から呼び出さないでください。
#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn rust_el1_sync_handler(far: usize, esr: usize, tf: *const usize) {
    let ec = (esr >> 26) & 0x3F;
    let iss = esr & 0x1FFFFFF;

    crate::println!("==================================================");
    crate::println!("!!! KERNEL PANIC: EL1 Synchronous Exception !!!");
    crate::println!("==================================================");
    crate::println!("  FAR_EL1 (fault address):  0x{:016x}", far);
    crate::println!(
        "  ESR_EL1 (exception reg):  0x{:08x} (EC: 0x{:02x}, ISS: 0x{:06x})",
        esr,
        ec,
        iss
    );

    // vector.Sの退避順: x0-x30 (31個), elr_el1, spsr_el1
    // レジスタインデックス: elr=32, spsr=33
    let elr = *tf.add(32);
    let spsr = *tf.add(33);
    crate::println!("  ELR_EL1 (Exception PC):   0x{:016x}", elr);
    crate::println!("  SPSR_EL1 (saved state):   0x{:08x}", spsr);

    // 汎用レジスタの出力
    crate::println!("  Registers:");
    for i in 0..16 {
        let val1 = *tf.add(i);
        let val2 = *tf.add(i + 16);
        if i + 16 < 31 {
            crate::println!(
                "    x{:02}: 0x{:016x}    x{:02}: 0x{:016x}",
                i,
                val1,
                i + 16,
                val2
            );
        } else {
            crate::println!("    x{:02}: 0x{:016x}", i, val1);
        }
    }

    loop {
        unsafe {
            core::arch::asm!("wfe");
        }
    }
}