9564fc779b27a6071cfe08fac6932aa8e08eb23a
[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 int_code,
129                                      int signr, unsigned long address)
130 {
131         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
132                 return;
133         if (!unhandled_signal(current, signr))
134                 return;
135         if (!printk_ratelimit())
136                 return;
137         printk("User process fault: interruption code 0x%lX ", int_code);
138         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
139         printk("\n");
140         printk("failing address: %lX\n", address);
141         show_regs(regs);
142 }
143
144 /*
145  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
146  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
147  */
148 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, long int_code,
149                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
150 {
151         struct siginfo si;
152         unsigned long address;
153
154         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
155         current->thread.prot_addr = address;
156         current->thread.trap_no = int_code;
157         report_user_fault(regs, int_code, SIGSEGV, address);
158         si.si_signo = SIGSEGV;
159         si.si_code = si_code;
160         si.si_addr = (void __user *) address;
161         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
162 }
163
164 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
165                                    unsigned long trans_exc_code)
166 {
167         const struct exception_table_entry *fixup;
168         unsigned long address;
169
170         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
171         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
172         if (fixup) {
173                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
174                 return;
175         }
176
177         /*
178          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
179          * terminate things with extreme prejudice.
180          */
181         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
182         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
183                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
184                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
185         else
186                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
187                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
188
189         die("Oops", regs, int_code);
190         do_exit(SIGKILL);
191 }
192
193 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
194                                     unsigned long trans_exc_code)
195 {
196         /* Low-address protection hit in kernel mode means
197            NULL pointer write access in kernel mode.  */
198         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
199                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
200                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
201                 do_exit(SIGKILL);
202         }
203
204         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
205 }
206
207 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
208                                unsigned long trans_exc_code)
209 {
210         struct task_struct *tsk = current;
211         unsigned long address;
212         struct siginfo si;
213
214         /*
215          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
216          * or user mode.
217          */
218         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
219         tsk->thread.prot_addr = address;
220         tsk->thread.trap_no = int_code;
221         si.si_signo = SIGBUS;
222         si.si_errno = 0;
223         si.si_code = BUS_ADRERR;
224         si.si_addr = (void __user *) address;
225         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
226 }
227
228 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
229                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
230 {
231         int si_code;
232
233         switch (fault) {
234         case VM_FAULT_BADACCESS:
235         case VM_FAULT_BADMAP:
236                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
237                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
238                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
239                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
240                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
241                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
242                         return;
243                 }
244         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
245                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
246                 break;
247         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
248                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
249                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
250                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
251                         else
252                                 pagefault_out_of_memory();
253                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
254                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
255                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
256                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
257                         else
258                                 do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
259                 } else
260                         BUG();
261                 break;
262         }
263 }
264
265 /*
266  * This routine handles page faults.  It determines the address,
267  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
268  * routines.
269  *
270  * interruption code (int_code):
271  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
272  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
273  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
274  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
275  */
276 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
277                                unsigned long trans_exc_code)
278 {
279         struct task_struct *tsk;
280         struct mm_struct *mm;
281         struct vm_area_struct *vma;
282         unsigned long address;
283         unsigned int flags;
284         int fault;
285
286         if (notify_page_fault(regs))
287                 return 0;
288
289         tsk = current;
290         mm = tsk->mm;
291
292         /*
293          * Verify that the fault happened in user space, that
294          * we are not in an interrupt and that there is a 
295          * user context.
296          */
297         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
298         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
299                 goto out;
300
301         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
302         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
303         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
304         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
305                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
306         down_read(&mm->mmap_sem);
307
308 #ifdef CONFIG_PGSTE
309         if (test_tsk_thread_flag(current, TIF_SIE) && S390_lowcore.gmap) {
310                 address = gmap_fault(address,
311                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
312                 if (address == -EFAULT) {
313                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
314                         goto out_up;
315                 }
316                 if (address == -ENOMEM) {
317                         fault = VM_FAULT_OOM;
318                         goto out_up;
319                 }
320         }
321 #endif
322
323 retry:
324         fault = VM_FAULT_BADMAP;
325         vma = find_vma(mm, address);
326         if (!vma)
327                 goto out_up;
328
329         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
330                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
331                         goto out_up;
332                 if (expand_stack(vma, address))
333                         goto out_up;
334         }
335
336         /*
337          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
338          * we can handle it..
339          */
340         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
341         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
342                 goto out_up;
343
344         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
345                 address &= HPAGE_MASK;
346         /*
347          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
348          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
349          * the fault.
350          */
351         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
352         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
353                 goto out_up;
354
355         /*
356          * Major/minor page fault accounting is only done on the
357          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
358          * likely that the page will be found in page cache at that point.
359          */
360         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
361                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
362                         tsk->maj_flt++;
363                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
364                                       regs, address);
365                 } else {
366                         tsk->min_flt++;
367                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
368                                       regs, address);
369                 }
370                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
371                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
372                          * of starvation. */
373                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
374                         down_read(&mm->mmap_sem);
375                         goto retry;
376                 }
377         }
378         /*
379          * The instruction that caused the program check will
380          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
381          */
382         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
383         fault = 0;
384 out_up:
385         up_read(&mm->mmap_sem);
386 out:
387         return fault;
388 }
389
390 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
391                                        unsigned long trans_exc_code)
392 {
393         int fault;
394
395         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
396         regs->psw.addr -= (pgm_int_code >> 16);
397         /*
398          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
399          * as a special case because the translation exception code
400          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
401          */
402         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
403                 do_low_address(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
404                 return;
405         }
406         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
407         if (unlikely(fault))
408                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
409 }
410
411 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
412                                 unsigned long trans_exc_code)
413 {
414         int access, fault;
415
416         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
417         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
418         if (unlikely(fault))
419                 do_fault_error(regs, pgm_int_code & 255, trans_exc_code, fault);
420 }
421
422 #ifdef CONFIG_64BIT
423 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
424                                  unsigned long trans_exc_code)
425 {
426         struct mm_struct *mm = current->mm;
427         struct vm_area_struct *vma;
428
429         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
430                 goto no_context;
431
432         down_read(&mm->mmap_sem);
433         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
434         up_read(&mm->mmap_sem);
435
436         if (vma) {
437                 update_mm(mm, current);
438                 return;
439         }
440
441         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
442         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
443                 do_sigsegv(regs, pgm_int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
444                 return;
445         }
446
447 no_context:
448         do_no_context(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
449 }
450 #endif
451
452 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
453 {
454         struct pt_regs regs;
455         int access, fault;
456
457         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
458         if (!irqs_disabled())
459                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
460         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
461         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
462         uaddr &= PAGE_MASK;
463         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
464         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
465         if (unlikely(fault)) {
466                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
467                         return -EFAULT;
468                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
469                         do_sigbus(&regs, pgm_int_code, uaddr);
470         }
471         return fault ? -EFAULT : 0;
472 }
473
474 #ifdef CONFIG_PFAULT 
475 /*
476  * 'pfault' pseudo page faults routines.
477  */
478 static int pfault_disable;
479
480 static int __init nopfault(char *str)
481 {
482         pfault_disable = 1;
483         return 1;
484 }
485
486 __setup("nopfault", nopfault);
487
488 struct pfault_refbk {
489         u16 refdiagc;
490         u16 reffcode;
491         u16 refdwlen;
492         u16 refversn;
493         u64 refgaddr;
494         u64 refselmk;
495         u64 refcmpmk;
496         u64 reserved;
497 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
498
499 int pfault_init(void)
500 {
501         struct pfault_refbk refbk = {
502                 .refdiagc = 0x258,
503                 .reffcode = 0,
504                 .refdwlen = 5,
505                 .refversn = 2,
506                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
507                 .refselmk = 1ULL << 48,
508                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
509                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
510         int rc;
511
512         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
513                 return -1;
514         asm volatile(
515                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
516                 "0:     j       2f\n"
517                 "1:     la      %0,8\n"
518                 "2:\n"
519                 EX_TABLE(0b,1b)
520                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
521         return rc;
522 }
523
524 void pfault_fini(void)
525 {
526         struct pfault_refbk refbk = {
527                 .refdiagc = 0x258,
528                 .reffcode = 1,
529                 .refdwlen = 5,
530                 .refversn = 2,
531         };
532
533         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
534                 return;
535         asm volatile(
536                 "       diag    %0,0,0x258\n"
537                 "0:\n"
538                 EX_TABLE(0b,0b)
539                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
540 }
541
542 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
543 static LIST_HEAD(pfault_list);
544
545 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
546                              unsigned int param32, unsigned long param64)
547 {
548         struct task_struct *tsk;
549         __u16 subcode;
550         pid_t pid;
551
552         /*
553          * Get the external interruption subcode & pfault
554          * initial/completion signal bit. VM stores this 
555          * in the 'cpu address' field associated with the
556          * external interrupt. 
557          */
558         subcode = ext_int_code >> 16;
559         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
560                 return;
561         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
562         if (subcode & 0x0080) {
563                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
564                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
565                 rcu_read_lock();
566                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
567                 if (tsk)
568                         get_task_struct(tsk);
569                 rcu_read_unlock();
570                 if (!tsk)
571                         return;
572         } else {
573                 tsk = current;
574         }
575         spin_lock(&pfault_lock);
576         if (subcode & 0x0080) {
577                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
578                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
579                         /* Initial interrupt was faster than the completion
580                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
581                          * back to zero and wake up the process. This can
582                          * safely be done because the task is still sleeping
583                          * and can't produce new pfaults. */
584                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
585                         list_del(&tsk->thread.list);
586                         wake_up_process(tsk);
587                 } else {
588                         /* Completion interrupt was faster than initial
589                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
590                          * interrupt doesn't put the task to sleep. */
591                         tsk->thread.pfault_wait = -1;
592                 }
593                 put_task_struct(tsk);
594         } else {
595                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
596                 if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
597                         /* Completion interrupt was faster than the initial
598                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
599                          * back to zero and exit. */
600                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
601                 } else {
602                         /* Initial interrupt arrived before completion
603                          * interrupt. Let the task sleep. */
604                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
605                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
606                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
607                         set_tsk_need_resched(tsk);
608                 }
609         }
610         spin_unlock(&pfault_lock);
611 }
612
613 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
614                                        unsigned long action, void *hcpu)
615 {
616         struct thread_struct *thread, *next;
617         struct task_struct *tsk;
618
619         switch (action) {
620         case CPU_DEAD:
621         case CPU_DEAD_FROZEN:
622                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
623                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
624                         thread->pfault_wait = 0;
625                         list_del(&thread->list);
626                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
627                         wake_up_process(tsk);
628                 }
629                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
630                 break;
631         default:
632                 break;
633         }
634         return NOTIFY_OK;
635 }
636
637 static int __init pfault_irq_init(void)
638 {
639         int rc;
640
641         if (!MACHINE_IS_VM)
642                 return 0;
643         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
644         if (rc)
645                 goto out_extint;
646         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
647         if (rc)
648                 goto out_pfault;
649         service_subclass_irq_register();
650         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
651         return 0;
652
653 out_pfault:
654         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
655 out_extint:
656         pfault_disable = 1;
657         return rc;
658 }
659 early_initcall(pfault_irq_init);
660
661 #endif /* CONFIG_PFAULT */