4c1ac341ec80633c95194f3c83ab7f358b36189a
[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
32 #include <asm/system.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/s390_ext.h>
35
36 #ifndef CONFIG_64BIT
37 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
38 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
39 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
40 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
41 #else /* CONFIG_64BIT */
42 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
43 #define __FIXUP_MASK ~0L
44 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
45 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
46 #endif /* CONFIG_64BIT */
47
48 #ifdef CONFIG_SYSCTL
49 extern int sysctl_userprocess_debug;
50 #endif
51
52 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
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_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_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 extern long sys_sigreturn(struct pt_regs *regs);
248 extern long sys_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
249 extern long sys32_sigreturn(struct pt_regs *regs);
250 extern long sys32_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
251
252 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
253                          unsigned long address, unsigned long error_code)
254 {
255         u16 instruction;
256         int rc;
257 #ifdef CONFIG_COMPAT
258         int compat;
259 #endif
260
261         pagefault_disable();
262         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
263         pagefault_enable();
264         if (rc)
265                 return -EFAULT;
266
267         up_read(&mm->mmap_sem);
268         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
269 #ifdef CONFIG_COMPAT
270         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
271         if (compat && instruction == 0x0a77)
272                 sys32_sigreturn(regs);
273         else if (compat && instruction == 0x0aad)
274                 sys32_rt_sigreturn(regs);
275         else
276 #endif
277         if (instruction == 0x0a77)
278                 sys_sigreturn(regs);
279         else if (instruction == 0x0aad)
280                 sys_rt_sigreturn(regs);
281         else {
282                 current->thread.prot_addr = address;
283                 current->thread.trap_no = error_code;
284                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
285         }
286         return 0;
287 }
288 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
289
290 /*
291  * This routine handles page faults.  It determines the address,
292  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
293  * routines.
294  *
295  * error_code:
296  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
297  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
298  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
299  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
300  */
301 static inline void
302 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
303 {
304         struct task_struct *tsk;
305         struct mm_struct *mm;
306         struct vm_area_struct *vma;
307         unsigned long address;
308         int space;
309         int si_code;
310         int fault;
311
312         if (notify_page_fault(regs, error_code))
313                 return;
314
315         tsk = current;
316         mm = tsk->mm;
317
318         /* get the failing address and the affected space */
319         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
320         space = check_space(tsk);
321
322         /*
323          * Verify that the fault happened in user space, that
324          * we are not in an interrupt and that there is a 
325          * user context.
326          */
327         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
328                 goto no_context;
329
330         /*
331          * When we get here, the fault happened in the current
332          * task's user address space, so we can switch on the
333          * interrupts again and then search the VMAs
334          */
335         local_irq_enable();
336
337         down_read(&mm->mmap_sem);
338
339         si_code = SEGV_MAPERR;
340         vma = find_vma(mm, address);
341         if (!vma)
342                 goto bad_area;
343
344 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
345         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
346                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
347                         /*
348                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
349                          * if it returns 0.
350                          */
351                         return;
352 #endif
353
354         if (vma->vm_start <= address)
355                 goto good_area;
356         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
357                 goto bad_area;
358         if (expand_stack(vma, address))
359                 goto bad_area;
360 /*
361  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
362  * we can handle it..
363  */
364 good_area:
365         si_code = SEGV_ACCERR;
366         if (!write) {
367                 /* page not present, check vm flags */
368                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
369                         goto bad_area;
370         } else {
371                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
372                         goto bad_area;
373         }
374
375 survive:
376         /*
377          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
378          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
379          * the fault.
380          */
381         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
382         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
383                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
384                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
385                                 goto survive;
386                         return;
387                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
388                         do_sigbus(regs, error_code, address);
389                         return;
390                 }
391                 BUG();
392         }
393         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
394                 tsk->maj_flt++;
395         else
396                 tsk->min_flt++;
397
398         up_read(&mm->mmap_sem);
399         /*
400          * The instruction that caused the program check will
401          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
402          */
403         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
404         return;
405
406 /*
407  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
408  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
409  */
410 bad_area:
411         up_read(&mm->mmap_sem);
412
413         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
414         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
415                 tsk->thread.prot_addr = address;
416                 tsk->thread.trap_no = error_code;
417                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
418                 return;
419         }
420
421 no_context:
422         do_no_context(regs, error_code, address);
423 }
424
425 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
426                                        unsigned long error_code)
427 {
428         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
429         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
430         /*
431          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
432          * as a special case because the translation exception code
433          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
434          */
435         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
436                 do_low_address(regs, error_code);
437                 return;
438         }
439         do_exception(regs, 4, 1);
440 }
441
442 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
443 {
444         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
445 }
446
447 #ifdef CONFIG_PFAULT 
448 /*
449  * 'pfault' pseudo page faults routines.
450  */
451 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
452 static int pfault_disable = 0;
453
454 static int __init nopfault(char *str)
455 {
456         pfault_disable = 1;
457         return 1;
458 }
459
460 __setup("nopfault", nopfault);
461
462 typedef struct {
463         __u16 refdiagc;
464         __u16 reffcode;
465         __u16 refdwlen;
466         __u16 refversn;
467         __u64 refgaddr;
468         __u64 refselmk;
469         __u64 refcmpmk;
470         __u64 reserved;
471 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
472
473 int pfault_init(void)
474 {
475         pfault_refbk_t refbk =
476                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
477                   __PF_RES_FIELD };
478         int rc;
479
480         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
481                 return -1;
482         asm volatile(
483                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
484                 "0:     j       2f\n"
485                 "1:     la      %0,8\n"
486                 "2:\n"
487                 EX_TABLE(0b,1b)
488                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
489         __ctl_set_bit(0, 9);
490         return rc;
491 }
492
493 void pfault_fini(void)
494 {
495         pfault_refbk_t refbk =
496         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
497
498         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
499                 return;
500         __ctl_clear_bit(0,9);
501         asm volatile(
502                 "       diag    %0,0,0x258\n"
503                 "0:\n"
504                 EX_TABLE(0b,0b)
505                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
506 }
507
508 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
509 {
510         struct task_struct *tsk;
511         __u16 subcode;
512
513         /*
514          * Get the external interruption subcode & pfault
515          * initial/completion signal bit. VM stores this 
516          * in the 'cpu address' field associated with the
517          * external interrupt. 
518          */
519         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
520         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
521                 return;
522
523         /*
524          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
525          */
526         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
527
528         if (subcode & 0x0080) {
529                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
530                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
531                         /* Initial interrupt was faster than the completion
532                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
533                          * back to zero and wake up the process. This can
534                          * safely be done because the task is still sleeping
535                          * and can't produce new pfaults. */
536                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
537                         wake_up_process(tsk);
538                         put_task_struct(tsk);
539                 }
540         } else {
541                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
542                 get_task_struct(tsk);
543                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
544                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
545                         /* Completion interrupt was faster than the initial
546                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
547                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
548                          * done safely because tsk is running in kernel 
549                          * mode and can't produce new pfaults. */
550                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
551                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
552                         put_task_struct(tsk);
553                 } else
554                         set_tsk_need_resched(tsk);
555         }
556 }
557
558 void __init pfault_irq_init(void)
559 {
560         if (!MACHINE_IS_VM)
561                 return;
562
563         /*
564          * Try to get pfault pseudo page faults going.
565          */
566         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
567                                               &ext_int_pfault) != 0)
568                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
569
570         if (pfault_init() == 0)
571                 return;
572
573         /* Tough luck, no pfault. */
574         pfault_disable = 1;
575         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
576                                             &ext_int_pfault);
577 }
578 #endif