m68k: Kill several external declarations in source files
[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/signal.h>
14 #include <linux/sched.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/types.h>
19 #include <linux/ptrace.h>
20 #include <linux/mman.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/smp.h>
23 #include <linux/kdebug.h>
24 #include <linux/smp_lock.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/hardirq.h>
29 #include <linux/kprobes.h>
30 #include <linux/uaccess.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <asm/system.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/s390_ext.h>
35 #include <asm/mmu_context.h>
36 #include "../kernel/entry.h"
37
38 #ifndef CONFIG_64BIT
39 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
40 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
41 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
42 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
43 #else /* CONFIG_64BIT */
44 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
45 #define __FIXUP_MASK ~0L
46 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
47 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
48 #endif /* CONFIG_64BIT */
49
50 #ifdef CONFIG_SYSCTL
51 extern int sysctl_userprocess_debug;
52 #endif
53
54 #ifdef CONFIG_KPROBES
55 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
56 {
57         int ret = 0;
58
59         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
60         if (!user_mode(regs)) {
61                 preempt_disable();
62                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
63                         ret = 1;
64                 preempt_enable();
65         }
66
67         return ret;
68 }
69 #else
70 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
71 {
72         return 0;
73 }
74 #endif
75
76
77 /*
78  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
79  * message out.
80  */
81 void bust_spinlocks(int yes)
82 {
83         if (yes) {
84                 oops_in_progress = 1;
85         } else {
86                 int loglevel_save = console_loglevel;
87                 console_unblank();
88                 oops_in_progress = 0;
89                 /*
90                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
91                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
92                  * a poke.  Hold onto your hats...
93                  */
94                 console_loglevel = 15;
95                 printk(" ");
96                 console_loglevel = loglevel_save;
97         }
98 }
99
100 /*
101  * Returns the address space associated with the fault.
102  * Returns 0 for kernel space, 1 for user space and
103  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
104  */
105 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
106 {
107         /*
108          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
109          * indicate which paging table was used.
110          */
111         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
112
113         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
114                 return switch_amode == 0;
115         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
116                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
117 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
118         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
119                 /* %a0 always indicates primary space. */
120                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
121                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
122                         /*
123                          * An alet of 0 indicates primary space.
124                          * An alet of 1 indicates secondary space.
125                          * Any other alet values generate an
126                          * alen-translation exception.
127                          */
128                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
129                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
130                 }
131         }
132 #endif
133         /* Primary Segment Table Descriptor */
134         return switch_amode << s390_noexec;
135 }
136
137 /*
138  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
139  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
140  */
141 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
142                        int si_code, unsigned long address)
143 {
144         struct siginfo si;
145
146 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
147 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
148         if (sysctl_userprocess_debug)
149 #endif
150         {
151                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
152                        error_code);
153                 printk("failing address: %lX\n", address);
154                 show_regs(regs);
155         }
156 #endif
157         si.si_signo = SIGSEGV;
158         si.si_code = si_code;
159         si.si_addr = (void __user *) address;
160         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
161 }
162
163 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
164                           unsigned long address)
165 {
166         const struct exception_table_entry *fixup;
167
168         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
169         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
170         if (fixup) {
171                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
172                 return;
173         }
174
175         /*
176          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
177          * terminate things with extreme prejudice.
178          */
179         if (check_space(current) == 0)
180                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
181                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
182         else
183                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
184                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
185
186         die("Oops", regs, error_code);
187         do_exit(SIGKILL);
188 }
189
190 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
191 {
192         /* Low-address protection hit in kernel mode means
193            NULL pointer write access in kernel mode.  */
194         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
195                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
196                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
197                 do_exit(SIGKILL);
198         }
199
200         do_no_context(regs, error_code, 0);
201 }
202
203 /*
204  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
205  * us unable to handle the page fault gracefully.
206  */
207 static int do_out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
208                             unsigned long address)
209 {
210         struct task_struct *tsk = current;
211         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
212
213         up_read(&mm->mmap_sem);
214         if (is_global_init(tsk)) {
215                 yield();
216                 down_read(&mm->mmap_sem);
217                 return 1;
218         }
219         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
220         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
221                 do_group_exit(SIGKILL);
222         do_no_context(regs, error_code, address);
223         return 0;
224 }
225
226 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
227                       unsigned long address)
228 {
229         struct task_struct *tsk = current;
230         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
231
232         up_read(&mm->mmap_sem);
233         /*
234          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
235          * or user mode.
236          */
237         tsk->thread.prot_addr = address;
238         tsk->thread.trap_no = error_code;
239         force_sig(SIGBUS, tsk);
240
241         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
242         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
243                 do_no_context(regs, error_code, address);
244 }
245
246 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
247 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
248                          unsigned long address, unsigned long error_code)
249 {
250         u16 instruction;
251         int rc;
252 #ifdef CONFIG_COMPAT
253         int compat;
254 #endif
255
256         pagefault_disable();
257         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
258         pagefault_enable();
259         if (rc)
260                 return -EFAULT;
261
262         up_read(&mm->mmap_sem);
263         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
264 #ifdef CONFIG_COMPAT
265         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
266         if (compat && instruction == 0x0a77)
267                 sys32_sigreturn();
268         else if (compat && instruction == 0x0aad)
269                 sys32_rt_sigreturn();
270         else
271 #endif
272         if (instruction == 0x0a77)
273                 sys_sigreturn();
274         else if (instruction == 0x0aad)
275                 sys_rt_sigreturn();
276         else {
277                 current->thread.prot_addr = address;
278                 current->thread.trap_no = error_code;
279                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
280         }
281         return 0;
282 }
283 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
284
285 /*
286  * This routine handles page faults.  It determines the address,
287  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
288  * routines.
289  *
290  * error_code:
291  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
292  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
293  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
294  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
295  */
296 static inline void
297 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
298 {
299         struct task_struct *tsk;
300         struct mm_struct *mm;
301         struct vm_area_struct *vma;
302         unsigned long address;
303         int space;
304         int si_code;
305         int fault;
306
307         if (notify_page_fault(regs, error_code))
308                 return;
309
310         tsk = current;
311         mm = tsk->mm;
312
313         /* get the failing address and the affected space */
314         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
315         space = check_space(tsk);
316
317         /*
318          * Verify that the fault happened in user space, that
319          * we are not in an interrupt and that there is a 
320          * user context.
321          */
322         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
323                 goto no_context;
324
325         /*
326          * When we get here, the fault happened in the current
327          * task's user address space, so we can switch on the
328          * interrupts again and then search the VMAs
329          */
330         local_irq_enable();
331
332         down_read(&mm->mmap_sem);
333
334         si_code = SEGV_MAPERR;
335         vma = find_vma(mm, address);
336         if (!vma)
337                 goto bad_area;
338
339 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
340         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
341                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
342                         /*
343                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
344                          * if it returns 0.
345                          */
346                         return;
347 #endif
348
349         if (vma->vm_start <= address)
350                 goto good_area;
351         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
352                 goto bad_area;
353         if (expand_stack(vma, address))
354                 goto bad_area;
355 /*
356  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
357  * we can handle it..
358  */
359 good_area:
360         si_code = SEGV_ACCERR;
361         if (!write) {
362                 /* page not present, check vm flags */
363                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
364                         goto bad_area;
365         } else {
366                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
367                         goto bad_area;
368         }
369
370 survive:
371         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
372                 address &= HPAGE_MASK;
373         /*
374          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
375          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
376          * the fault.
377          */
378         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
379         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
380                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
381                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
382                                 goto survive;
383                         return;
384                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
385                         do_sigbus(regs, error_code, address);
386                         return;
387                 }
388                 BUG();
389         }
390         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
391                 tsk->maj_flt++;
392         else
393                 tsk->min_flt++;
394
395         up_read(&mm->mmap_sem);
396         /*
397          * The instruction that caused the program check will
398          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
399          */
400         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
401         return;
402
403 /*
404  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
405  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
406  */
407 bad_area:
408         up_read(&mm->mmap_sem);
409
410         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
411         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
412                 tsk->thread.prot_addr = address;
413                 tsk->thread.trap_no = error_code;
414                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
415                 return;
416         }
417
418 no_context:
419         do_no_context(regs, error_code, address);
420 }
421
422 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
423                                        long error_code)
424 {
425         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
426         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
427         /*
428          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
429          * as a special case because the translation exception code
430          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
431          */
432         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
433                 do_low_address(regs, error_code);
434                 return;
435         }
436         do_exception(regs, 4, 1);
437 }
438
439 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
440 {
441         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
442 }
443
444 #ifdef CONFIG_64BIT
445 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
446 {
447         struct mm_struct *mm;
448         struct vm_area_struct *vma;
449         unsigned long address;
450         int space;
451
452         mm = current->mm;
453         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
454         space = check_space(current);
455
456         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
457                 goto no_context;
458
459         local_irq_enable();
460
461         down_read(&mm->mmap_sem);
462         vma = find_vma(mm, address);
463         up_read(&mm->mmap_sem);
464
465         if (vma) {
466                 update_mm(mm, current);
467                 return;
468         }
469
470         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
471         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
472                 current->thread.prot_addr = address;
473                 current->thread.trap_no = error_code;
474                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
475                 return;
476         }
477
478 no_context:
479         do_no_context(regs, error_code, address);
480 }
481 #endif
482
483 #ifdef CONFIG_PFAULT 
484 /*
485  * 'pfault' pseudo page faults routines.
486  */
487 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
488 static int pfault_disable = 0;
489
490 static int __init nopfault(char *str)
491 {
492         pfault_disable = 1;
493         return 1;
494 }
495
496 __setup("nopfault", nopfault);
497
498 typedef struct {
499         __u16 refdiagc;
500         __u16 reffcode;
501         __u16 refdwlen;
502         __u16 refversn;
503         __u64 refgaddr;
504         __u64 refselmk;
505         __u64 refcmpmk;
506         __u64 reserved;
507 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
508
509 int pfault_init(void)
510 {
511         pfault_refbk_t refbk =
512                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
513                   __PF_RES_FIELD };
514         int rc;
515
516         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
517                 return -1;
518         asm volatile(
519                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
520                 "0:     j       2f\n"
521                 "1:     la      %0,8\n"
522                 "2:\n"
523                 EX_TABLE(0b,1b)
524                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
525         __ctl_set_bit(0, 9);
526         return rc;
527 }
528
529 void pfault_fini(void)
530 {
531         pfault_refbk_t refbk =
532         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
533
534         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
535                 return;
536         __ctl_clear_bit(0,9);
537         asm volatile(
538                 "       diag    %0,0,0x258\n"
539                 "0:\n"
540                 EX_TABLE(0b,0b)
541                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
542 }
543
544 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
545 {
546         struct task_struct *tsk;
547         __u16 subcode;
548
549         /*
550          * Get the external interruption subcode & pfault
551          * initial/completion signal bit. VM stores this 
552          * in the 'cpu address' field associated with the
553          * external interrupt. 
554          */
555         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
556         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
557                 return;
558
559         /*
560          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
561          */
562         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
563
564         if (subcode & 0x0080) {
565                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
566                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
567                         /* Initial interrupt was faster than the completion
568                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
569                          * back to zero and wake up the process. This can
570                          * safely be done because the task is still sleeping
571                          * and can't produce new pfaults. */
572                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
573                         wake_up_process(tsk);
574                         put_task_struct(tsk);
575                 }
576         } else {
577                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
578                 get_task_struct(tsk);
579                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
580                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
581                         /* Completion interrupt was faster than the initial
582                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
583                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
584                          * done safely because tsk is running in kernel 
585                          * mode and can't produce new pfaults. */
586                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
587                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
588                         put_task_struct(tsk);
589                 } else
590                         set_tsk_need_resched(tsk);
591         }
592 }
593
594 void __init pfault_irq_init(void)
595 {
596         if (!MACHINE_IS_VM)
597                 return;
598
599         /*
600          * Try to get pfault pseudo page faults going.
601          */
602         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
603                                               &ext_int_pfault) != 0)
604                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
605
606         if (pfault_init() == 0)
607                 return;
608
609         /* Tough luck, no pfault. */
610         pfault_disable = 1;
611         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
612                                             &ext_int_pfault);
613 }
614 #endif