x86/PCI: truncate _CRS windows with _LEN > _MAX - _MIN + 1
[linux-2.6.git] / arch / s390 / mm / fault.c
1 /*
2  *  arch/s390/mm/fault.c
3  *
4  *  S390 version
5  *    Copyright (C) 1999 IBM Deutschland Entwicklung GmbH, IBM Corporation
6  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
7  *               Ulrich Weigand (uweigand@de.ibm.com)
8  *
9  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
10  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
11  */
12
13 #include <linux/perf_event.h>
14 #include <linux/signal.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/errno.h>
18 #include <linux/string.h>
19 #include <linux/types.h>
20 #include <linux/ptrace.h>
21 #include <linux/mman.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/compat.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/kdebug.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/console.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/hardirq.h>
30 #include <linux/kprobes.h>
31 #include <linux/uaccess.h>
32 #include <linux/hugetlb.h>
33 #include <asm/asm-offsets.h>
34 #include <asm/system.h>
35 #include <asm/pgtable.h>
36 #include <asm/s390_ext.h>
37 #include <asm/mmu_context.h>
38 #include <asm/compat.h>
39 #include "../kernel/entry.h"
40
41 #ifndef CONFIG_64BIT
42 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
43 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
44 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
45 #else /* CONFIG_64BIT */
46 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
47 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
48 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
49 #endif /* CONFIG_64BIT */
50
51 #ifdef CONFIG_SYSCTL
52 extern int sysctl_userprocess_debug;
53 #endif
54
55 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
56 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
57 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
58
59 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
60 {
61         int ret = 0;
62
63         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
64         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
65                 preempt_disable();
66                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
67                         ret = 1;
68                 preempt_enable();
69         }
70         return ret;
71 }
72
73
74 /*
75  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
76  * message out.
77  */
78 void bust_spinlocks(int yes)
79 {
80         if (yes) {
81                 oops_in_progress = 1;
82         } else {
83                 int loglevel_save = console_loglevel;
84                 console_unblank();
85                 oops_in_progress = 0;
86                 /*
87                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
88                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
89                  * a poke.  Hold onto your hats...
90                  */
91                 console_loglevel = 15;
92                 printk(" ");
93                 console_loglevel = loglevel_save;
94         }
95 }
96
97 /*
98  * Returns the address space associated with the fault.
99  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
100  */
101 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
102 {
103         /*
104          * The lowest two bits of the translation exception
105          * identification indicate which paging table was used.
106          */
107         trans_exc_code &= 3;
108         if (trans_exc_code == 2)
109                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
110                 return current->thread.mm_segment.ar4;
111         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
112                 /* User space if the access has been done via home space. */
113                 return trans_exc_code == 3;
114         /*
115          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
116          * space. Access via secondary space has already been covered,
117          * access via primary space or access register is from user space
118          * and access via home space is from the kernel.
119          */
120         return trans_exc_code != 3;
121 }
122
123 /*
124  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
125  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
126  */
127 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, long int_code,
128                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
129 {
130         struct siginfo si;
131         unsigned long address;
132
133         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
134         current->thread.prot_addr = address;
135         current->thread.trap_no = int_code;
136 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
137 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
138         if (sysctl_userprocess_debug)
139 #endif
140         {
141                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
142                        int_code);
143                 printk("failing address: %lX\n", address);
144                 show_regs(regs);
145         }
146 #endif
147         si.si_signo = SIGSEGV;
148         si.si_code = si_code;
149         si.si_addr = (void __user *) address;
150         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
151 }
152
153 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
154                                    unsigned long trans_exc_code)
155 {
156         const struct exception_table_entry *fixup;
157         unsigned long address;
158
159         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
160         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
161         if (fixup) {
162                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
163                 return;
164         }
165
166         /*
167          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
168          * terminate things with extreme prejudice.
169          */
170         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
171         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
172                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
173                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
174         else
175                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
176                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
177
178         die("Oops", regs, int_code);
179         do_exit(SIGKILL);
180 }
181
182 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
183                                     unsigned long trans_exc_code)
184 {
185         /* Low-address protection hit in kernel mode means
186            NULL pointer write access in kernel mode.  */
187         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
188                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
189                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
190                 do_exit(SIGKILL);
191         }
192
193         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
194 }
195
196 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
197                                unsigned long trans_exc_code)
198 {
199         struct task_struct *tsk = current;
200
201         /*
202          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
203          * or user mode.
204          */
205         tsk->thread.prot_addr = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
206         tsk->thread.trap_no = int_code;
207         force_sig(SIGBUS, tsk);
208 }
209
210 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
211 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs, long int_code,
212                                   unsigned long trans_exc_code)
213 {
214         u16 instruction;
215         int rc;
216
217         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
218
219         if (!rc && instruction == 0x0a77) {
220                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
221                 if (is_compat_task())
222                         sys32_sigreturn();
223                 else
224                         sys_sigreturn();
225         } else if (!rc && instruction == 0x0aad) {
226                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
227                 if (is_compat_task())
228                         sys32_rt_sigreturn();
229                 else
230                         sys_rt_sigreturn();
231         } else
232                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
233         return 0;
234 }
235 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
236
237 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
238                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
239 {
240         int si_code;
241
242         switch (fault) {
243         case VM_FAULT_BADACCESS:
244 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
245                 if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
246                     (trans_exc_code & 3) == 0) {
247                         signal_return(regs, int_code, trans_exc_code);
248                         break;
249                 }
250 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
251         case VM_FAULT_BADMAP:
252                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
253                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
254                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
255                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
256                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
257                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
258                         return;
259                 }
260         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
261                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
262                 break;
263         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
264                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
265                         pagefault_out_of_memory();
266                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
267                         do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
268                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
269                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
270                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
271                 } else
272                         BUG();
273                 break;
274         }
275 }
276
277 /*
278  * This routine handles page faults.  It determines the address,
279  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
280  * routines.
281  *
282  * interruption code (int_code):
283  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
284  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
285  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
286  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
287  */
288 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
289                                unsigned long trans_exc_code)
290 {
291         struct task_struct *tsk;
292         struct mm_struct *mm;
293         struct vm_area_struct *vma;
294         unsigned long address;
295         int fault;
296
297         if (notify_page_fault(regs))
298                 return 0;
299
300         tsk = current;
301         mm = tsk->mm;
302
303         /*
304          * Verify that the fault happened in user space, that
305          * we are not in an interrupt and that there is a 
306          * user context.
307          */
308         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
309         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
310                 goto out;
311
312         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
313         /*
314          * When we get here, the fault happened in the current
315          * task's user address space, so we can switch on the
316          * interrupts again and then search the VMAs
317          */
318         local_irq_enable();
319         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
320         down_read(&mm->mmap_sem);
321
322         fault = VM_FAULT_BADMAP;
323         vma = find_vma(mm, address);
324         if (!vma)
325                 goto out_up;
326
327         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
328                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
329                         goto out_up;
330                 if (expand_stack(vma, address))
331                         goto out_up;
332         }
333
334         /*
335          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
336          * we can handle it..
337          */
338         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
339         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
340                 goto out_up;
341
342         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
343                 address &= HPAGE_MASK;
344         /*
345          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
346          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
347          * the fault.
348          */
349         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address,
350                                 (access == VM_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
351         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
352                 goto out_up;
353
354         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
355                 tsk->maj_flt++;
356                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
357                                      regs, address);
358         } else {
359                 tsk->min_flt++;
360                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
361                                      regs, address);
362         }
363         /*
364          * The instruction that caused the program check will
365          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
366          */
367         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
368         fault = 0;
369 out_up:
370         up_read(&mm->mmap_sem);
371 out:
372         return fault;
373 }
374
375 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
376 {
377         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
378         int fault;
379
380         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
381         regs->psw.addr -= (int_code >> 16);
382         /*
383          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
384          * as a special case because the translation exception code
385          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
386          */
387         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
388                 do_low_address(regs, int_code, trans_exc_code);
389                 return;
390         }
391         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
392         if (unlikely(fault))
393                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
394 }
395
396 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
397 {
398         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
399         int access, fault;
400
401         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
402 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
403         if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
404             (trans_exc_code & 3) == 0)
405                 access = VM_EXEC;
406 #endif
407         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
408         if (unlikely(fault))
409                 do_fault_error(regs, int_code & 255, trans_exc_code, fault);
410 }
411
412 #ifdef CONFIG_64BIT
413 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
414 {
415         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
416         struct mm_struct *mm = current->mm;
417         struct vm_area_struct *vma;
418
419         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
420                 goto no_context;
421
422         local_irq_enable();
423
424         down_read(&mm->mmap_sem);
425         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
426         up_read(&mm->mmap_sem);
427
428         if (vma) {
429                 update_mm(mm, current);
430                 return;
431         }
432
433         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
434         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
435                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
436                 return;
437         }
438
439 no_context:
440         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
441 }
442 #endif
443
444 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long int_code, int write_user)
445 {
446         struct pt_regs regs;
447         int access, fault;
448
449         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
450         if (!irqs_disabled())
451                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
452         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
453         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
454         uaddr &= PAGE_MASK;
455         access = write_user ? VM_WRITE : VM_READ;
456         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
457         if (unlikely(fault)) {
458                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
459                         pagefault_out_of_memory();
460                         fault = 0;
461                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
462                         do_sigbus(&regs, int_code, uaddr);
463         }
464         return fault ? -EFAULT : 0;
465 }
466
467 #ifdef CONFIG_PFAULT 
468 /*
469  * 'pfault' pseudo page faults routines.
470  */
471 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
472 static int pfault_disable = 0;
473
474 static int __init nopfault(char *str)
475 {
476         pfault_disable = 1;
477         return 1;
478 }
479
480 __setup("nopfault", nopfault);
481
482 typedef struct {
483         __u16 refdiagc;
484         __u16 reffcode;
485         __u16 refdwlen;
486         __u16 refversn;
487         __u64 refgaddr;
488         __u64 refselmk;
489         __u64 refcmpmk;
490         __u64 reserved;
491 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
492
493 int pfault_init(void)
494 {
495         pfault_refbk_t refbk =
496                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
497                   __PF_RES_FIELD };
498         int rc;
499
500         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
501                 return -1;
502         asm volatile(
503                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
504                 "0:     j       2f\n"
505                 "1:     la      %0,8\n"
506                 "2:\n"
507                 EX_TABLE(0b,1b)
508                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
509         __ctl_set_bit(0, 9);
510         return rc;
511 }
512
513 void pfault_fini(void)
514 {
515         pfault_refbk_t refbk =
516         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
517
518         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
519                 return;
520         __ctl_clear_bit(0,9);
521         asm volatile(
522                 "       diag    %0,0,0x258\n"
523                 "0:\n"
524                 EX_TABLE(0b,0b)
525                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
526 }
527
528 static void pfault_interrupt(__u16 int_code)
529 {
530         struct task_struct *tsk;
531         __u16 subcode;
532
533         /*
534          * Get the external interruption subcode & pfault
535          * initial/completion signal bit. VM stores this 
536          * in the 'cpu address' field associated with the
537          * external interrupt. 
538          */
539         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
540         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
541                 return;
542
543         /*
544          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
545          */
546         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
547
548         if (subcode & 0x0080) {
549                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
550                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
551                         /* Initial interrupt was faster than the completion
552                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
553                          * back to zero and wake up the process. This can
554                          * safely be done because the task is still sleeping
555                          * and can't produce new pfaults. */
556                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
557                         wake_up_process(tsk);
558                         put_task_struct(tsk);
559                 }
560         } else {
561                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
562                 get_task_struct(tsk);
563                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
564                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
565                         /* Completion interrupt was faster than the initial
566                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
567                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
568                          * done safely because tsk is running in kernel 
569                          * mode and can't produce new pfaults. */
570                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
571                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
572                         put_task_struct(tsk);
573                 } else
574                         set_tsk_need_resched(tsk);
575         }
576 }
577
578 void __init pfault_irq_init(void)
579 {
580         if (!MACHINE_IS_VM)
581                 return;
582
583         /*
584          * Try to get pfault pseudo page faults going.
585          */
586         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
587                                               &ext_int_pfault) != 0)
588                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
589
590         if (pfault_init() == 0)
591                 return;
592
593         /* Tough luck, no pfault. */
594         pfault_disable = 1;
595         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
596                                             &ext_int_pfault);
597 }
598 #endif