354dd39073efec6c1a1bf034ab63c4e82dcc824c
[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/kernel_stat.h>
14 #include <linux/perf_event.h>
15 #include <linux/signal.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/errno.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/ptrace.h>
22 #include <linux/mman.h>
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/compat.h>
25 #include <linux/smp.h>
26 #include <linux/kdebug.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/console.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/hardirq.h>
31 #include <linux/kprobes.h>
32 #include <linux/uaccess.h>
33 #include <linux/hugetlb.h>
34 #include <asm/asm-offsets.h>
35 #include <asm/system.h>
36 #include <asm/pgtable.h>
37 #include <asm/irq.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/compat.h>
40 #include "../kernel/entry.h"
41
42 #ifndef CONFIG_64BIT
43 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
44 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
45 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
46 #else /* CONFIG_64BIT */
47 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
48 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
49 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
50 #endif /* CONFIG_64BIT */
51
52 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
53 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
54 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
55
56 static unsigned long store_indication;
57
58 void fault_init(void)
59 {
60         if (test_facility(2) && test_facility(75))
61                 store_indication = 0xc00;
62 }
63
64 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
65 {
66         int ret = 0;
67
68         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
69         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
70                 preempt_disable();
71                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
72                         ret = 1;
73                 preempt_enable();
74         }
75         return ret;
76 }
77
78
79 /*
80  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
81  * message out.
82  */
83 void bust_spinlocks(int yes)
84 {
85         if (yes) {
86                 oops_in_progress = 1;
87         } else {
88                 int loglevel_save = console_loglevel;
89                 console_unblank();
90                 oops_in_progress = 0;
91                 /*
92                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
93                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
94                  * a poke.  Hold onto your hats...
95                  */
96                 console_loglevel = 15;
97                 printk(" ");
98                 console_loglevel = loglevel_save;
99         }
100 }
101
102 /*
103  * Returns the address space associated with the fault.
104  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
105  */
106 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
107 {
108         /*
109          * The lowest two bits of the translation exception
110          * identification indicate which paging table was used.
111          */
112         trans_exc_code &= 3;
113         if (trans_exc_code == 2)
114                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
115                 return current->thread.mm_segment.ar4;
116         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
117                 /* User space if the access has been done via home space. */
118                 return trans_exc_code == 3;
119         /*
120          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
121          * space. Access via secondary space has already been covered,
122          * access via primary space or access register is from user space
123          * and access via home space is from the kernel.
124          */
125         return trans_exc_code != 3;
126 }
127
128 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
129 {
130         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
131                 return;
132         if (!unhandled_signal(current, signr))
133                 return;
134         if (!printk_ratelimit())
135                 return;
136         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
137                regs->int_code);
138         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
139         printk(KERN_CONT "\n");
140         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
141                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
142         show_regs(regs);
143 }
144
145 /*
146  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
147  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
148  */
149 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
150 {
151         struct siginfo si;
152
153         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
154         si.si_signo = SIGSEGV;
155         si.si_code = si_code;
156         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
157         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
158 }
159
160 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
161 {
162         const struct exception_table_entry *fixup;
163         unsigned long address;
164
165         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
166         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
167         if (fixup) {
168                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
169                 return;
170         }
171
172         /*
173          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
174          * terminate things with extreme prejudice.
175          */
176         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
177         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
178                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
179                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
180         else
181                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
182                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
183
184         die(regs, "Oops");
185         do_exit(SIGKILL);
186 }
187
188 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
189 {
190         /* Low-address protection hit in kernel mode means
191            NULL pointer write access in kernel mode.  */
192         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
193                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
194                 die (regs, "Low-address protection");
195                 do_exit(SIGKILL);
196         }
197
198         do_no_context(regs);
199 }
200
201 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
202 {
203         struct task_struct *tsk = current;
204         struct siginfo si;
205
206         /*
207          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
208          * or user mode.
209          */
210         si.si_signo = SIGBUS;
211         si.si_errno = 0;
212         si.si_code = BUS_ADRERR;
213         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
214         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
215 }
216
217 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
218 {
219         int si_code;
220
221         switch (fault) {
222         case VM_FAULT_BADACCESS:
223         case VM_FAULT_BADMAP:
224                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
225                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
226                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
227                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
228                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
229                         do_sigsegv(regs, si_code);
230                         return;
231                 }
232         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
233                 do_no_context(regs);
234                 break;
235         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
236                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
237                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
238                                 do_no_context(regs);
239                         else
240                                 pagefault_out_of_memory();
241                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
242                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
243                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
244                                 do_no_context(regs);
245                         else
246                                 do_sigbus(regs);
247                 } else
248                         BUG();
249                 break;
250         }
251 }
252
253 /*
254  * This routine handles page faults.  It determines the address,
255  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
256  * routines.
257  *
258  * interruption code (int_code):
259  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
260  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
261  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
262  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
263  */
264 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
265 {
266         struct task_struct *tsk;
267         struct mm_struct *mm;
268         struct vm_area_struct *vma;
269         unsigned long trans_exc_code;
270         unsigned long address;
271         unsigned int flags;
272         int fault;
273
274         if (notify_page_fault(regs))
275                 return 0;
276
277         tsk = current;
278         mm = tsk->mm;
279         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
280
281         /*
282          * Verify that the fault happened in user space, that
283          * we are not in an interrupt and that there is a 
284          * user context.
285          */
286         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
287         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
288                 goto out;
289
290         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
291         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
292         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
293         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
294                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
295         down_read(&mm->mmap_sem);
296
297 #ifdef CONFIG_PGSTE
298         if (test_tsk_thread_flag(current, TIF_SIE) && S390_lowcore.gmap) {
299                 address = __gmap_fault(address,
300                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
301                 if (address == -EFAULT) {
302                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
303                         goto out_up;
304                 }
305                 if (address == -ENOMEM) {
306                         fault = VM_FAULT_OOM;
307                         goto out_up;
308                 }
309         }
310 #endif
311
312 retry:
313         fault = VM_FAULT_BADMAP;
314         vma = find_vma(mm, address);
315         if (!vma)
316                 goto out_up;
317
318         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
319                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
320                         goto out_up;
321                 if (expand_stack(vma, address))
322                         goto out_up;
323         }
324
325         /*
326          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
327          * we can handle it..
328          */
329         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
330         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
331                 goto out_up;
332
333         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
334                 address &= HPAGE_MASK;
335         /*
336          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
337          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
338          * the fault.
339          */
340         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
341         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
342                 goto out_up;
343
344         /*
345          * Major/minor page fault accounting is only done on the
346          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
347          * likely that the page will be found in page cache at that point.
348          */
349         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
350                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
351                         tsk->maj_flt++;
352                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
353                                       regs, address);
354                 } else {
355                         tsk->min_flt++;
356                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
357                                       regs, address);
358                 }
359                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
360                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
361                          * of starvation. */
362                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
363                         down_read(&mm->mmap_sem);
364                         goto retry;
365                 }
366         }
367         /*
368          * The instruction that caused the program check will
369          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
370          */
371         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
372         fault = 0;
373 out_up:
374         up_read(&mm->mmap_sem);
375 out:
376         return fault;
377 }
378
379 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
380 {
381         unsigned long trans_exc_code;
382         int fault;
383
384         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
385         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
386         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
387         /*
388          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
389          * as a special case because the translation exception code
390          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
391          */
392         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
393                 do_low_address(regs);
394                 return;
395         }
396         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
397         if (unlikely(fault))
398                 do_fault_error(regs, fault);
399 }
400
401 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
402 {
403         int access, fault;
404
405         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
406         fault = do_exception(regs, access);
407         if (unlikely(fault))
408                 do_fault_error(regs, fault);
409 }
410
411 #ifdef CONFIG_64BIT
412 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs)
413 {
414         struct mm_struct *mm = current->mm;
415         struct vm_area_struct *vma;
416         unsigned long trans_exc_code;
417
418         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
419         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
420                 goto no_context;
421
422         down_read(&mm->mmap_sem);
423         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
424         up_read(&mm->mmap_sem);
425
426         if (vma) {
427                 update_mm(mm, current);
428                 return;
429         }
430
431         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
432         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
433                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
434                 return;
435         }
436
437 no_context:
438         do_no_context(regs);
439 }
440 #endif
441
442 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
443 {
444         struct pt_regs regs;
445         int access, fault;
446
447         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
448         if (!irqs_disabled())
449                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
450         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
451         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
452         regs.int_code = pgm_int_code;
453         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
454         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
455         fault = do_exception(&regs, access);
456         if (unlikely(fault)) {
457                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
458                         return -EFAULT;
459                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
460                         do_sigbus(&regs);
461         }
462         return fault ? -EFAULT : 0;
463 }
464
465 #ifdef CONFIG_PFAULT 
466 /*
467  * 'pfault' pseudo page faults routines.
468  */
469 static int pfault_disable;
470
471 static int __init nopfault(char *str)
472 {
473         pfault_disable = 1;
474         return 1;
475 }
476
477 __setup("nopfault", nopfault);
478
479 struct pfault_refbk {
480         u16 refdiagc;
481         u16 reffcode;
482         u16 refdwlen;
483         u16 refversn;
484         u64 refgaddr;
485         u64 refselmk;
486         u64 refcmpmk;
487         u64 reserved;
488 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
489
490 int pfault_init(void)
491 {
492         struct pfault_refbk refbk = {
493                 .refdiagc = 0x258,
494                 .reffcode = 0,
495                 .refdwlen = 5,
496                 .refversn = 2,
497                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
498                 .refselmk = 1ULL << 48,
499                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
500                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
501         int rc;
502
503         if (pfault_disable)
504                 return -1;
505         asm volatile(
506                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
507                 "0:     j       2f\n"
508                 "1:     la      %0,8\n"
509                 "2:\n"
510                 EX_TABLE(0b,1b)
511                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
512         return rc;
513 }
514
515 void pfault_fini(void)
516 {
517         struct pfault_refbk refbk = {
518                 .refdiagc = 0x258,
519                 .reffcode = 1,
520                 .refdwlen = 5,
521                 .refversn = 2,
522         };
523
524         if (pfault_disable)
525                 return;
526         asm volatile(
527                 "       diag    %0,0,0x258\n"
528                 "0:\n"
529                 EX_TABLE(0b,0b)
530                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
531 }
532
533 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
534 static LIST_HEAD(pfault_list);
535
536 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
537                              unsigned int param32, unsigned long param64)
538 {
539         struct task_struct *tsk;
540         __u16 subcode;
541         pid_t pid;
542
543         /*
544          * Get the external interruption subcode & pfault
545          * initial/completion signal bit. VM stores this 
546          * in the 'cpu address' field associated with the
547          * external interrupt. 
548          */
549         subcode = ext_int_code >> 16;
550         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
551                 return;
552         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
553         if (subcode & 0x0080) {
554                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
555                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
556                 rcu_read_lock();
557                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
558                 if (tsk)
559                         get_task_struct(tsk);
560                 rcu_read_unlock();
561                 if (!tsk)
562                         return;
563         } else {
564                 tsk = current;
565         }
566         spin_lock(&pfault_lock);
567         if (subcode & 0x0080) {
568                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
569                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
570                         /* Initial interrupt was faster than the completion
571                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
572                          * back to zero and wake up the process. This can
573                          * safely be done because the task is still sleeping
574                          * and can't produce new pfaults. */
575                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
576                         list_del(&tsk->thread.list);
577                         wake_up_process(tsk);
578                 } else {
579                         /* Completion interrupt was faster than initial
580                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
581                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
582                          * If the task is not running, ignore the completion
583                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
584                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
585                          * completion interrupts. */
586                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
587                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
588                 }
589                 put_task_struct(tsk);
590         } else {
591                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
592                 if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
593                         /* Completion interrupt was faster than the initial
594                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
595                          * back to zero and exit. */
596                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
597                 } else {
598                         /* Initial interrupt arrived before completion
599                          * interrupt. Let the task sleep. */
600                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
601                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
602                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
603                         set_tsk_need_resched(tsk);
604                 }
605         }
606         spin_unlock(&pfault_lock);
607 }
608
609 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
610                                        unsigned long action, void *hcpu)
611 {
612         struct thread_struct *thread, *next;
613         struct task_struct *tsk;
614
615         switch (action) {
616         case CPU_DEAD:
617         case CPU_DEAD_FROZEN:
618                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
619                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
620                         thread->pfault_wait = 0;
621                         list_del(&thread->list);
622                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
623                         wake_up_process(tsk);
624                 }
625                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
626                 break;
627         default:
628                 break;
629         }
630         return NOTIFY_OK;
631 }
632
633 static int __init pfault_irq_init(void)
634 {
635         int rc;
636
637         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
638         if (rc)
639                 goto out_extint;
640         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
641         if (rc)
642                 goto out_pfault;
643         service_subclass_irq_register();
644         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
645         return 0;
646
647 out_pfault:
648         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
649 out_extint:
650         pfault_disable = 1;
651         return rc;
652 }
653 early_initcall(pfault_irq_init);
654
655 #endif /* CONFIG_PFAULT */