header cleaning: don't include smp_lock.h when not used
[linux-2.6.git] / 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/signal.h>
12 #include <linux/sched.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/errno.h>
15 #include <linux/string.h>
16 #include <linux/types.h>
17 #include <linux/ptrace.h>
18 #include <linux/mman.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/smp.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/tty.h>
24 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/module.h>
27
28 #include <asm/m32r.h>
29 #include <asm/system.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/hardirq.h>
32 #include <asm/mmu_context.h>
33 #include <asm/tlbflush.h>
34
35 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
36
37 #ifndef CONFIG_SMP
38 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
39 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
40 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
41 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
42 #else
43 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
44 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
45 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
46 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
47 #endif
48
49 extern void init_tlb(void);
50
51 /*======================================================================*
52  * do_page_fault()
53  *======================================================================*
54  * This routine handles page faults.  It determines the address,
55  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
56  * routines.
57  *
58  * ARGUMENT:
59  *  regs       : M32R SP reg.
60  *  error_code : See below
61  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
62  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
63  *
64  * error_code :
65  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
66  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
67  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
68  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
69  *======================================================================*/
70 #define ACE_PROTECTION          1
71 #define ACE_WRITE               2
72 #define ACE_USERMODE            4
73 #define ACE_INSTRUCTION         8
74
75 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
76   unsigned long address)
77 {
78         struct task_struct *tsk;
79         struct mm_struct *mm;
80         struct vm_area_struct * vma;
81         unsigned long page, addr;
82         int write;
83         siginfo_t info;
84
85         /*
86          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
87          */
88         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
89                 local_irq_enable();
90
91         tsk = current;
92
93         info.si_code = SEGV_MAPERR;
94
95         /*
96          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
97          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
98          *
99          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
100          * be in an interrupt or a critical region, and should
101          * only copy the information from the master page table,
102          * nothing more.
103          *
104          * This verifies that the fault happens in kernel space
105          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
106          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
107          */
108         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
109                 goto vmalloc_fault;
110
111         mm = tsk->mm;
112
113         /*
114          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
115          * atomic region then we must not take the fault..
116          */
117         if (in_atomic() || !mm)
118                 goto bad_area_nosemaphore;
119
120         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
121          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
122          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
123          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
124          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
125          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
126          * space from well defined areas of code, which are listed in the
127          * exceptions table.
128          *
129          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
130          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
131          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
132          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
133          * thus avoiding the deadlock.
134          */
135         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
136                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
137                     !search_exception_tables(regs->psw))
138                         goto bad_area_nosemaphore;
139                 down_read(&mm->mmap_sem);
140         }
141
142         vma = find_vma(mm, address);
143         if (!vma)
144                 goto bad_area;
145         if (vma->vm_start <= address)
146                 goto good_area;
147         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
148                 goto bad_area;
149
150         if (error_code & ACE_USERMODE) {
151                 /*
152                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
153                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
154                  * doing pre-decrement on the stack and that
155                  * doesn't show up until later..
156                  */
157                 if (address + 4 < regs->spu)
158                         goto bad_area;
159         }
160
161         if (expand_stack(vma, address))
162                 goto bad_area;
163 /*
164  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
165  * we can handle it..
166  */
167 good_area:
168         info.si_code = SEGV_ACCERR;
169         write = 0;
170         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
171                 default:        /* 3: write, present */
172                         /* fall through */
173                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
174                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
175                                 goto bad_area;
176                         write++;
177                         break;
178                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
179                 case 0:         /* read, not present */
180                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
181                                 goto bad_area;
182         }
183
184         /*
185          * For instruction access exception, check if the area is executable
186          */
187         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
188           goto bad_area;
189
190 survive:
191         /*
192          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
193          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
194          * the fault.
195          */
196         addr = (address & PAGE_MASK);
197         set_thread_fault_code(error_code);
198         switch (handle_mm_fault(mm, vma, addr, write)) {
199                 case VM_FAULT_MINOR:
200                         tsk->min_flt++;
201                         break;
202                 case VM_FAULT_MAJOR:
203                         tsk->maj_flt++;
204                         break;
205                 case VM_FAULT_SIGBUS:
206                         goto do_sigbus;
207                 case VM_FAULT_OOM:
208                         goto out_of_memory;
209                 default:
210                         BUG();
211         }
212         set_thread_fault_code(0);
213         up_read(&mm->mmap_sem);
214         return;
215
216 /*
217  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
218  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
219  */
220 bad_area:
221         up_read(&mm->mmap_sem);
222
223 bad_area_nosemaphore:
224         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
225         if (error_code & ACE_USERMODE) {
226                 tsk->thread.address = address;
227                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
228                 tsk->thread.trap_no = 14;
229                 info.si_signo = SIGSEGV;
230                 info.si_errno = 0;
231                 /* info.si_code has been set above */
232                 info.si_addr = (void __user *)address;
233                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
234                 return;
235         }
236
237 no_context:
238         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
239         if (fixup_exception(regs))
240                 return;
241
242 /*
243  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
244  * terminate things with extreme prejudice.
245  */
246
247         bust_spinlocks(1);
248
249         if (address < PAGE_SIZE)
250                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
251         else
252                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
253         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
254         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
255         printk("%08lx\n", regs->bpc);
256         page = *(unsigned long *)MPTB;
257         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
258         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
259         if (page & _PAGE_PRESENT) {
260                 page &= PAGE_MASK;
261                 address &= 0x003ff000;
262                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
263                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
264         }
265         die("Oops", regs, error_code);
266         bust_spinlocks(0);
267         do_exit(SIGKILL);
268
269 /*
270  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
271  * us unable to handle the page fault gracefully.
272  */
273 out_of_memory:
274         up_read(&mm->mmap_sem);
275         if (is_init(tsk)) {
276                 yield();
277                 down_read(&mm->mmap_sem);
278                 goto survive;
279         }
280         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
281         if (error_code & ACE_USERMODE)
282                 do_exit(SIGKILL);
283         goto no_context;
284
285 do_sigbus:
286         up_read(&mm->mmap_sem);
287
288         /* Kernel mode? Handle exception or die */
289         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
290                 goto no_context;
291
292         tsk->thread.address = address;
293         tsk->thread.error_code = error_code;
294         tsk->thread.trap_no = 14;
295         info.si_signo = SIGBUS;
296         info.si_errno = 0;
297         info.si_code = BUS_ADRERR;
298         info.si_addr = (void __user *)address;
299         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
300         return;
301
302 vmalloc_fault:
303         {
304                 /*
305                  * Synchronize this task's top level page-table
306                  * with the 'reference' page table.
307                  *
308                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
309                  * an interrupt in the middle of a task switch..
310                  */
311                 int offset = pgd_index(address);
312                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
313                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
314                 pte_t *pte_k;
315
316                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
317                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
318                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
319
320                 if (!pgd_present(*pgd_k))
321                         goto no_context;
322
323                 /*
324                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
325                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
326                  */
327
328                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
329                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
330                 if (!pmd_present(*pmd_k))
331                         goto no_context;
332                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
333
334                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
335                 if (!pte_present(*pte_k))
336                         goto no_context;
337
338                 addr = (address & PAGE_MASK);
339                 set_thread_fault_code(error_code);
340                 update_mmu_cache(NULL, addr, *pte_k);
341                 set_thread_fault_code(0);
342                 return;
343         }
344 }
345
346 /*======================================================================*
347  * update_mmu_cache()
348  *======================================================================*/
349 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
350 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
351 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
352 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
353         pte_t pte)
354 {
355         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
356         unsigned long pte_data, flags;
357         unsigned int *entry_dat;
358         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
359         int i;
360
361         /* Ptrace may call this routine. */
362         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
363                 return;
364
365         local_irq_save(flags);
366
367         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
368
369         pte_data = pte_val(pte);
370
371 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
372         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
373         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
374                 if (*entry1++ == vaddr) {
375                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
376                         break;
377                 }
378                 entry1++;
379         }
380         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
381         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
382                 if (*entry2++ == vaddr) {
383                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
384                         break;
385                 }
386                 entry2++;
387         }
388 #else
389         /*
390          * Update TLB entries
391          *  entry1: ITLB entry address
392          *  entry2: DTLB entry address
393          */
394         __asm__ __volatile__ (
395                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
396                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
397                 "ldi    %1, #1          \n\t"
398                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
399                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
400                 ".fillinsn              \n"
401                 "1:                     \n\t"
402                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
403                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
404                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
405                 "ld     %1, @r4         \n\t"
406                 "st     %3, @+%0        \n\t"
407                 "st     %3, @+%1        \n\t"
408                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
409                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
410                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
411                 : "r4", "memory"
412         );
413 #endif
414
415         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
416                 goto notfound;
417
418 found:
419         local_irq_restore(flags);
420
421         return;
422
423         /* Valid entry not found */
424 notfound:
425         /*
426          * Update ITLB or DTLB entry
427          *  entry1: TLB entry address
428          *  entry2: TLB base address
429          */
430         if (!inst) {
431                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
432                 entry_dat = &tlb_entry_d;
433         } else {
434                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
435                 entry_dat = &tlb_entry_i;
436         }
437         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
438
439         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
440                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
441                         break;
442
443                 if (entry1 != entry2)
444                         entry1 -= 2;
445                 else
446                         entry1 += TLB_MASK << 1;
447         }
448
449         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
450                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
451                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
452         }
453         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
454         set_tlb_data(entry1, pte_data);
455
456         goto found;
457 }
458
459 /*======================================================================*
460  * flush_tlb_page() : flushes one page
461  *======================================================================*/
462 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
463 {
464         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
465                 unsigned long flags;
466
467                 local_irq_save(flags);
468                 page &= PAGE_MASK;
469                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
470                 __flush_tlb_page(page);
471                 local_irq_restore(flags);
472         }
473 }
474
475 /*======================================================================*
476  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
477  *======================================================================*/
478 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
479         unsigned long end)
480 {
481         struct mm_struct *mm;
482
483         mm = vma->vm_mm;
484         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
485                 unsigned long flags;
486                 int size;
487
488                 local_irq_save(flags);
489                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
490                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
491                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
492                         if (mm == current->mm)
493                                 activate_context(mm);
494                 } else {
495                         unsigned long asid;
496
497                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
498                         start &= PAGE_MASK;
499                         end += (PAGE_SIZE - 1);
500                         end &= PAGE_MASK;
501
502                         start |= asid;
503                         end   |= asid;
504                         while (start < end) {
505                                 __flush_tlb_page(start);
506                                 start += PAGE_SIZE;
507                         }
508                 }
509                 local_irq_restore(flags);
510         }
511 }
512
513 /*======================================================================*
514  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
515  *======================================================================*/
516 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
517 {
518         /* Invalidate all TLB of this process. */
519         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
520         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
521                 unsigned long flags;
522
523                 local_irq_save(flags);
524                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
525                 if (mm == current->mm)
526                         activate_context(mm);
527                 local_irq_restore(flags);
528         }
529 }
530
531 /*======================================================================*
532  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
533  *======================================================================*/
534 void local_flush_tlb_all(void)
535 {
536         unsigned long flags;
537
538         local_irq_save(flags);
539         __flush_tlb_all();
540         local_irq_restore(flags);
541 }
542
543 /*======================================================================*
544  * init_mmu()
545  *======================================================================*/
546 void __init init_mmu(void)
547 {
548         tlb_entry_i = 0;
549         tlb_entry_d = 0;
550         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
551         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
552         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
553 }