arch/m32r/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/m32r/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2001, 2002  Hitoshi Yamamoto, and H. Kondo
   5  *  Copyright (c) 2004  Naoto Sugai, NIIBE Yutaka
   6  *
   7  *  Some code taken from i386 version.
   8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   9  */
  10
  11 #include <linux/config.h>
  12 #include <linux/signal.h>
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/types.h>
  18 #include <linux/ptrace.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20 #include <linux/mm.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/smp_lock.h>
  23 #include <linux/interrupt.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/tty.h>
  26 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  27 #include <linux/highmem.h>
  28 #include <linux/module.h>
  29
  30 #include <asm/m32r.h>
  31 #include <asm/system.h>
  32 #include <asm/uaccess.h>
  33 #include <asm/hardirq.h>
  34 #include <asm/mmu_context.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  38
  39 #ifndef CONFIG_SMP
  40 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  41 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  42 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  43 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  44 #else
  45 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  46 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  47 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  48 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  49 #endif
  50
  51 extern void init_tlb(void);
  52
  53 /*
  54  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  55  * message out
  56  */
  57 void bust_spinlocks(int yes)
  58 {
  59         int loglevel_save = console_loglevel;
  60
  61         if (yes) {
  62                 oops_in_progress = 1;
  63                 return;
  64         }
  65 #ifdef CONFIG_VT
  66         unblank_screen();
  67 #endif
  68         oops_in_progress = 0;
  69         /*
  70          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  71          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  72          * a poke.  Hold onto your hats...
  73          */
  74         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
  75         printk(" ");
  76         console_loglevel = loglevel_save;
  77 }
  78
  79 /*======================================================================*
  80  * do_page_fault()
  81  *======================================================================*
  82  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  83  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  84  * routines.
  85  *
  86  * ARGUMENT:
  87  *  regs       : M32R SP reg.
  88  *  error_code : See below
  89  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  90  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  91  *
  92  * error_code :
  93  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  94  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  95  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  96  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  97  *======================================================================*/
  98 #define ACE_PROTECTION          1
  99 #define ACE_WRITE               2
 100 #define ACE_USERMODE            4
 101 #define ACE_INSTRUCTION         8
 102
 103 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 104   unsigned long address)
 105 {
 106         struct task_struct *tsk;
 107         struct mm_struct *mm;
 108         struct vm_area_struct * vma;
 109         unsigned long page, addr;
 110         int write;
 111         siginfo_t info;
 112
 113         /*
 114          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
 115          */
 116         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
 117                 local_irq_enable();
 118
 119         tsk = current;
 120
 121         info.si_code = SEGV_MAPERR;
 122
 123         /*
 124          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 125          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 126          *
 127          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 128          * be in an interrupt or a critical region, and should
 129          * only copy the information from the master page table,
 130          * nothing more.
 131          *
 132          * This verifies that the fault happens in kernel space
 133          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
 134          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
 135          */
 136         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
 137                 goto vmalloc_fault;
 138
 139         mm = tsk->mm;
 140
 141         /*
 142          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
 143          * atomic region then we must not take the fault..
 144          */
 145         if (in_atomic() || !mm)
 146                 goto bad_area_nosemaphore;
 147
 148         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 149          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 150          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 151          * erroneous fault occuring in a code path which already holds mmap_sem
 152          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 153          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 154          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 155          * exceptions table.
 156          *
 157          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 158          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 159          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 160          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 161          * thus avoiding the deadlock.
 162          */
 163         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 164                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 165                     !search_exception_tables(regs->psw))
 166                         goto bad_area_nosemaphore;
 167                 down_read(&mm->mmap_sem);
 168         }
 169
 170         vma = find_vma(mm, address);
 171         if (!vma)
 172                 goto bad_area;
 173         if (vma->vm_start <= address)
 174                 goto good_area;
 175         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 176                 goto bad_area;
 177 #if 0
 178         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 179                 /*
 180                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 181                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 182                  * doing pre-decrement on the stack and that
 183                  * doesn't show up until later..
 184                  */
 185                 if (address + 4 < regs->spu)
 186                         goto bad_area;
 187         }
 188 #endif
 189         if (expand_stack(vma, address))
 190                 goto bad_area;
 191 /*
 192  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 193  * we can handle it..
 194  */
 195 good_area:
 196         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 197         write = 0;
 198         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 199                 default:        /* 3: write, present */
 200                         /* fall through */
 201                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 202                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 203                                 goto bad_area;
 204                         write++;
 205                         break;
 206                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 207                 case 0:         /* read, not present */
 208                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 209                                 goto bad_area;
 210         }
 211
 212         /*
 213          * For instruction access exception, check if the area is executable
 214          */
 215         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 216           goto bad_area;
 217
 218 survive:
 219         /*
 220          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 221          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 222          * the fault.
 223          */
 224         addr = (address & PAGE_MASK);
 225         set_thread_fault_code(error_code);
 226         switch (handle_mm_fault(mm, vma, addr, write)) {
 227                 case VM_FAULT_MINOR:
 228                         tsk->min_flt++;
 229                         break;
 230                 case VM_FAULT_MAJOR:
 231                         tsk->maj_flt++;
 232                         break;
 233                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 234                         goto do_sigbus;
 235                 case VM_FAULT_OOM:
 236                         goto out_of_memory;
 237                 default:
 238                         BUG();
 239         }
 240         set_thread_fault_code(0);
 241         up_read(&mm->mmap_sem);
 242         return;
 243
 244 /*
 245  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 246  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 247  */
 248 bad_area:
 249         up_read(&mm->mmap_sem);
 250
 251 bad_area_nosemaphore:
 252         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 253         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 254                 tsk->thread.address = address;
 255                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 256                 tsk->thread.trap_no = 14;
 257                 info.si_signo = SIGSEGV;
 258                 info.si_errno = 0;
 259                 /* info.si_code has been set above */
 260                 info.si_addr = (void __user *)address;
 261                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 262                 return;
 263         }
 264
 265 no_context:
 266         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 267         if (fixup_exception(regs))
 268                 return;
 269
 270 /*
 271  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 272  * terminate things with extreme prejudice.
 273  */
 274
 275         bust_spinlocks(1);
 276
 277         if (address < PAGE_SIZE)
 278                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 279         else
 280                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 281         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 282         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 283         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 284         page = *(unsigned long *)MPTB;
 285         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 286         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 287         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 288                 page &= PAGE_MASK;
 289                 address &= 0x003ff000;
 290                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 291                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 292         }
 293         die("Oops", regs, error_code);
 294         bust_spinlocks(0);
 295         do_exit(SIGKILL);
 296
 297 /*
 298  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 299  * us unable to handle the page fault gracefully.
 300  */
 301 out_of_memory:
 302         up_read(&mm->mmap_sem);
 303         if (tsk->pid == 1) {
 304                 yield();
 305                 down_read(&mm->mmap_sem);
 306                 goto survive;
 307         }
 308         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 309         if (error_code & ACE_USERMODE)
 310                 do_exit(SIGKILL);
 311         goto no_context;
 312
 313 do_sigbus:
 314         up_read(&mm->mmap_sem);
 315
 316         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 317         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 318                 goto no_context;
 319
 320         tsk->thread.address = address;
 321         tsk->thread.error_code = error_code;
 322         tsk->thread.trap_no = 14;
 323         info.si_signo = SIGBUS;
 324         info.si_errno = 0;
 325         info.si_code = BUS_ADRERR;
 326         info.si_addr = (void __user *)address;
 327         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 328         return;
 329
 330 vmalloc_fault:
 331         {
 332                 /*
 333                  * Synchronize this task's top level page-table
 334                  * with the 'reference' page table.
 335                  *
 336                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 337                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 338                  */
 339                 int offset = pgd_index(address);
 340                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 341                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 342                 pte_t *pte_k;
 343
 344                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 345                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 346                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 347
 348                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 349                         goto no_context;
 350
 351                 /*
 352                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 353                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 354                  */
 355
 356                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 357                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 358                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 359                         goto no_context;
 360                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 361
 362                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 363                 if (!pte_present(*pte_k))
 364                         goto no_context;
 365
 366                 addr = (address & PAGE_MASK) | (error_code & ACE_INSTRUCTION);
 367                 update_mmu_cache(NULL, addr, *pte_k);
 368                 return;
 369         }
 370 }
 371
 372 /*======================================================================*
 373  * update_mmu_cache()
 374  *======================================================================*/
 375 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 376 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 377 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 378 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 379         pte_t pte)
 380 {
 381         unsigned long *entry1, *entry2;
 382         unsigned long pte_data, flags;
 383         unsigned int *entry_dat;
 384         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 385         int i;
 386
 387         /* Ptrace may call this routine. */
 388         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 389                 return;
 390
 391         local_irq_save(flags);
 392
 393         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 394
 395 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 396         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 397         for(i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 398                 if(*entry1++ == vaddr) {
 399                         pte_data = pte_val(pte);
 400                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 401                         break;
 402                 }
 403                 entry1++;
 404         }
 405         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 406         for(i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 407                 if(*entry2++ == vaddr) {
 408                         pte_data = pte_val(pte);
 409                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 410                         break;
 411                 }
 412                 entry2++;
 413         }
 414         local_irq_restore(flags);
 415         return;
 416 #else
 417         pte_data = pte_val(pte);
 418
 419         /*
 420          * Update TLB entries
 421          *  entry1: ITLB entry address
 422          *  entry2: DTLB entry address
 423          */
 424         __asm__ __volatile__ (
 425                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 426                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 427                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 428                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 429                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 430                 ".fillinsn              \n"
 431                 "1:                     \n\t"
 432                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 433                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 434                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 435                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 436                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 437                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 438                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 439                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 440                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 441                 : "r4", "memory"
 442         );
 443
 444         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 445                 goto notfound;
 446
 447 found:
 448         local_irq_restore(flags);
 449
 450         return;
 451
 452         /* Valid entry not found */
 453 notfound:
 454         /*
 455          * Update ITLB or DTLB entry
 456          *  entry1: TLB entry address
 457          *  entry2: TLB base address
 458          */
 459         if (!inst) {
 460                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 461                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 462         } else {
 463                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 464                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 465         }
 466         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 467
 468         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 469                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 470                         break;
 471
 472                 if (entry1 != entry2)
 473                         entry1 -= 2;
 474                 else
 475                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 476         }
 477
 478         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 479                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 480                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 481         }
 482         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 483         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 484
 485         goto found;
 486 #endif
 487 }
 488
 489 /*======================================================================*
 490  * flush_tlb_page() : flushes one page
 491  *======================================================================*/
 492 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 493 {
 494         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 495                 unsigned long flags;
 496
 497                 local_irq_save(flags);
 498                 page &= PAGE_MASK;
 499                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 500                 __flush_tlb_page(page);
 501                 local_irq_restore(flags);
 502         }
 503 }
 504
 505 /*======================================================================*
 506  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 507  *======================================================================*/
 508 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 509         unsigned long end)
 510 {
 511         struct mm_struct *mm;
 512
 513         mm = vma->vm_mm;
 514         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 515                 unsigned long flags;
 516                 int size;
 517
 518                 local_irq_save(flags);
 519                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 520                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 521                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 522                         if (mm == current->mm)
 523                                 activate_context(mm);
 524                 } else {
 525                         unsigned long asid;
 526
 527                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 528                         start &= PAGE_MASK;
 529                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 530                         end &= PAGE_MASK;
 531
 532                         start |= asid;
 533                         end   |= asid;
 534                         while (start < end) {
 535                                 __flush_tlb_page(start);
 536                                 start += PAGE_SIZE;
 537                         }
 538                 }
 539                 local_irq_restore(flags);
 540         }
 541 }
 542
 543 /*======================================================================*
 544  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 545  *======================================================================*/
 546 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 547 {
 548         /* Invalidate all TLB of this process. */
 549         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 550         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 551                 unsigned long flags;
 552
 553                 local_irq_save(flags);
 554                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 555                 if (mm == current->mm)
 556                         activate_context(mm);
 557                 local_irq_restore(flags);
 558         }
 559 }
 560
 561 /*======================================================================*
 562  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 563  *======================================================================*/
 564 void local_flush_tlb_all(void)
 565 {
 566         unsigned long flags;
 567
 568         local_irq_save(flags);
 569         __flush_tlb_all();
 570         local_irq_restore(flags);
 571 }
 572
 573 /*======================================================================*
 574  * init_mmu()
 575  *======================================================================*/
 576 void __init init_mmu(void)
 577 {
 578         tlb_entry_i = 0;
 579         tlb_entry_d = 0;
 580         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 581         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 582         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 583 }