9ff143e87746b5ac0bf350c1496307c10506d123
[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/smp_lock.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/console.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/hardirq.h>
28 #include <linux/kprobes.h>
29
30 #include <asm/system.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/kdebug.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 ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
56 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
57 {
58         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
59 }
60
61 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
62 {
63         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
64 }
65
66 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
67                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
68 {
69         struct die_args args = {
70                 .regs = regs,
71                 .str = str,
72                 .err = err,
73                 .trapnr = trap,
74                 .signr = sig
75         };
76         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
77 }
78 #else
79 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
80                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
81 {
82         return NOTIFY_DONE;
83 }
84 #endif
85
86 extern spinlock_t timerlist_lock;
87
88 /*
89  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
90  * message out (timerlist_lock is acquired through the
91  * console unblank code)
92  */
93 void bust_spinlocks(int yes)
94 {
95         if (yes) {
96                 oops_in_progress = 1;
97         } else {
98                 int loglevel_save = console_loglevel;
99                 console_unblank();
100                 oops_in_progress = 0;
101                 /*
102                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
103                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
104                  * a poke.  Hold onto your hats...
105                  */
106                 console_loglevel = 15;
107                 printk(" ");
108                 console_loglevel = loglevel_save;
109         }
110 }
111
112 /*
113  * Check which address space is addressed by the access
114  * register in S390_lowcore.exc_access_id.
115  * Returns 1 for user space and 0 for kernel space.
116  */
117 static int __check_access_register(struct pt_regs *regs, int error_code)
118 {
119         int areg = S390_lowcore.exc_access_id;
120
121         if (areg == 0)
122                 /* Access via access register 0 -> kernel address */
123                 return 0;
124         save_access_regs(current->thread.acrs);
125         if (regs && areg < NUM_ACRS && current->thread.acrs[areg] <= 1)
126                 /*
127                  * access register contains 0 -> kernel address,
128                  * access register contains 1 -> user space address
129                  */
130                 return current->thread.acrs[areg];
131
132         /* Something unhealthy was done with the access registers... */
133         die("page fault via unknown access register", regs, error_code);
134         do_exit(SIGKILL);
135         return 0;
136 }
137
138 /*
139  * Check which address space the address belongs to.
140  * May return 1 or 2 for user space and 0 for kernel space.
141  * Returns 2 for user space in primary addressing mode with
142  * CONFIG_S390_EXEC_PROTECT on and kernel parameter noexec=on.
143  */
144 static inline int check_user_space(struct pt_regs *regs, int error_code)
145 {
146         /*
147          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code indicate
148          * which paging table was used:
149          *   0: Primary Segment Table Descriptor
150          *   1: STD determined via access register
151          *   2: Secondary Segment Table Descriptor
152          *   3: Home Segment Table Descriptor
153          */
154         int descriptor = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
155         if (unlikely(descriptor == 1))
156                 return __check_access_register(regs, error_code);
157         if (descriptor == 2)
158                 return current->thread.mm_segment.ar4;
159         return ((descriptor != 0) ^ (switch_amode)) << s390_noexec;
160 }
161
162 /*
163  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
164  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
165  */
166 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
167                        int si_code, unsigned long address)
168 {
169         struct siginfo si;
170
171 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
172 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
173         if (sysctl_userprocess_debug)
174 #endif
175         {
176                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
177                        error_code);
178                 printk("failing address: %lX\n", address);
179                 show_regs(regs);
180         }
181 #endif
182         si.si_signo = SIGSEGV;
183         si.si_code = si_code;
184         si.si_addr = (void __user *) address;
185         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
186 }
187
188 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
189 extern long sys_sigreturn(struct pt_regs *regs);
190 extern long sys_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
191 extern long sys32_sigreturn(struct pt_regs *regs);
192 extern long sys32_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
193
194 static inline void do_sigreturn(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
195                                 int rt)
196 {
197         up_read(&mm->mmap_sem);
198         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
199 #ifdef CONFIG_COMPAT
200         if (test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT)) {
201                 if (rt)
202                         sys32_rt_sigreturn(regs);
203                 else
204                         sys32_sigreturn(regs);
205                 return;
206         }
207 #endif /* CONFIG_COMPAT */
208         if (rt)
209                 sys_rt_sigreturn(regs);
210         else
211                 sys_sigreturn(regs);
212         return;
213 }
214
215 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
216                          unsigned long address, unsigned long error_code)
217 {
218         pgd_t *pgd;
219         pmd_t *pmd;
220         pte_t *pte;
221         u16 *instruction;
222         unsigned long pfn, uaddr = regs->psw.addr;
223
224         spin_lock(&mm->page_table_lock);
225         pgd = pgd_offset(mm, uaddr);
226         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
227                 goto out_fault;
228         pmd = pmd_offset(pgd, uaddr);
229         if (pmd_none(*pmd) || unlikely(pmd_bad(*pmd)))
230                 goto out_fault;
231         pte = pte_offset_map(pmd_offset(pgd_offset(mm, uaddr), uaddr), uaddr);
232         if (!pte || !pte_present(*pte))
233                 goto out_fault;
234         pfn = pte_pfn(*pte);
235         if (!pfn_valid(pfn))
236                 goto out_fault;
237         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
238
239         instruction = (u16 *) ((pfn << PAGE_SHIFT) + (uaddr & (PAGE_SIZE-1)));
240         if (*instruction == 0x0a77)
241                 do_sigreturn(mm, regs, 0);
242         else if (*instruction == 0x0aad)
243                 do_sigreturn(mm, regs, 1);
244         else {
245                 printk("- XXX - do_exception: task = %s, primary, NO EXEC "
246                        "-> SIGSEGV\n", current->comm);
247                 up_read(&mm->mmap_sem);
248                 current->thread.prot_addr = address;
249                 current->thread.trap_no = error_code;
250                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
251         }
252         return 0;
253 out_fault:
254         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
255         return -EFAULT;
256 }
257 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
258
259 /*
260  * This routine handles page faults.  It determines the address,
261  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
262  * routines.
263  *
264  * error_code:
265  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
266  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
267  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
268  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
269  */
270 static inline void __kprobes
271 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int is_protection)
272 {
273         struct task_struct *tsk;
274         struct mm_struct *mm;
275         struct vm_area_struct * vma;
276         unsigned long address;
277         int user_address;
278         const struct exception_table_entry *fixup;
279         int si_code = SEGV_MAPERR;
280
281         tsk = current;
282         mm = tsk->mm;
283         
284         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
285                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
286                 return;
287
288         /* 
289          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
290          * as a special case because the translation exception code 
291          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
292          */
293         if (is_protection && !(S390_lowcore.trans_exc_code & 4)) {
294
295                 /* Low-address protection hit in kernel mode means 
296                    NULL pointer write access in kernel mode.  */
297                 if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)) {
298                         address = 0;
299                         user_address = 0;
300                         goto no_context;
301                 }
302
303                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'.  */
304                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
305                 do_exit(SIGKILL);
306         }
307
308         /* 
309          * get the failing address 
310          * more specific the segment and page table portion of 
311          * the address 
312          */
313         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
314         user_address = check_user_space(regs, error_code);
315
316         /*
317          * Verify that the fault happened in user space, that
318          * we are not in an interrupt and that there is a 
319          * user context.
320          */
321         if (user_address == 0 || in_atomic() || !mm)
322                 goto no_context;
323
324         /*
325          * When we get here, the fault happened in the current
326          * task's user address space, so we can switch on the
327          * interrupts again and then search the VMAs
328          */
329         local_irq_enable();
330
331         down_read(&mm->mmap_sem);
332
333         vma = find_vma(mm, address);
334         if (!vma)
335                 goto bad_area;
336
337 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
338         if (unlikely((user_address == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
339                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
340                         /*
341                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
342                          * if it returns 0.
343                          */
344                         return;
345 #endif
346
347         if (vma->vm_start <= address) 
348                 goto good_area;
349         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
350                 goto bad_area;
351         if (expand_stack(vma, address))
352                 goto bad_area;
353 /*
354  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
355  * we can handle it..
356  */
357 good_area:
358         si_code = SEGV_ACCERR;
359         if (!is_protection) {
360                 /* page not present, check vm flags */
361                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
362                         goto bad_area;
363         } else {
364                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
365                         goto bad_area;
366         }
367
368 survive:
369         /*
370          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
371          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
372          * the fault.
373          */
374         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, is_protection)) {
375         case VM_FAULT_MINOR:
376                 tsk->min_flt++;
377                 break;
378         case VM_FAULT_MAJOR:
379                 tsk->maj_flt++;
380                 break;
381         case VM_FAULT_SIGBUS:
382                 goto do_sigbus;
383         case VM_FAULT_OOM:
384                 goto out_of_memory;
385         default:
386                 BUG();
387         }
388
389         up_read(&mm->mmap_sem);
390         /*
391          * The instruction that caused the program check will
392          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
393          */
394         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
395         return;
396
397 /*
398  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
399  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
400  */
401 bad_area:
402         up_read(&mm->mmap_sem);
403
404         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
405         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
406                 tsk->thread.prot_addr = address;
407                 tsk->thread.trap_no = error_code;
408                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
409                 return;
410         }
411
412 no_context:
413         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
414         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
415         if (fixup) {
416                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
417                 return;
418         }
419
420 /*
421  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
422  * terminate things with extreme prejudice.
423  */
424         if (user_address == 0)
425                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
426                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
427         else
428                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
429                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
430
431         die("Oops", regs, error_code);
432         do_exit(SIGKILL);
433
434
435 /*
436  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
437  * us unable to handle the page fault gracefully.
438 */
439 out_of_memory:
440         up_read(&mm->mmap_sem);
441         if (is_init(tsk)) {
442                 yield();
443                 down_read(&mm->mmap_sem);
444                 goto survive;
445         }
446         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
447         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
448                 do_exit(SIGKILL);
449         goto no_context;
450
451 do_sigbus:
452         up_read(&mm->mmap_sem);
453
454         /*
455          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
456          * or user mode.
457          */
458         tsk->thread.prot_addr = address;
459         tsk->thread.trap_no = error_code;
460         force_sig(SIGBUS, tsk);
461
462         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
463         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
464                 goto no_context;
465 }
466
467 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
468 {
469         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
470         do_exception(regs, 4, 1);
471 }
472
473 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
474 {
475         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_PFAULT 
479 /*
480  * 'pfault' pseudo page faults routines.
481  */
482 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
483 static int pfault_disable = 0;
484
485 static int __init nopfault(char *str)
486 {
487         pfault_disable = 1;
488         return 1;
489 }
490
491 __setup("nopfault", nopfault);
492
493 typedef struct {
494         __u16 refdiagc;
495         __u16 reffcode;
496         __u16 refdwlen;
497         __u16 refversn;
498         __u64 refgaddr;
499         __u64 refselmk;
500         __u64 refcmpmk;
501         __u64 reserved;
502 } __attribute__ ((packed)) pfault_refbk_t;
503
504 int pfault_init(void)
505 {
506         pfault_refbk_t refbk =
507                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
508                   __PF_RES_FIELD };
509         int rc;
510
511         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
512                 return -1;
513         asm volatile(
514                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
515                 "0:     j       2f\n"
516                 "1:     la      %0,8\n"
517                 "2:\n"
518                 EX_TABLE(0b,1b)
519                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
520         __ctl_set_bit(0, 9);
521         return rc;
522 }
523
524 void pfault_fini(void)
525 {
526         pfault_refbk_t refbk =
527         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
528
529         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
530                 return;
531         __ctl_clear_bit(0,9);
532         asm volatile(
533                 "       diag    %0,0,0x258\n"
534                 "0:\n"
535                 EX_TABLE(0b,0b)
536                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
537 }
538
539 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
540 {
541         struct task_struct *tsk;
542         __u16 subcode;
543
544         /*
545          * Get the external interruption subcode & pfault
546          * initial/completion signal bit. VM stores this 
547          * in the 'cpu address' field associated with the
548          * external interrupt. 
549          */
550         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
551         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
552                 return;
553
554         /*
555          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
556          */
557         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
558
559         if (subcode & 0x0080) {
560                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
561                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
562                         /* Initial interrupt was faster than the completion
563                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
564                          * back to zero and wake up the process. This can
565                          * safely be done because the task is still sleeping
566                          * and can't produce new pfaults. */
567                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
568                         wake_up_process(tsk);
569                         put_task_struct(tsk);
570                 }
571         } else {
572                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
573                 get_task_struct(tsk);
574                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
575                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
576                         /* Completion interrupt was faster than the initial
577                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
578                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
579                          * done safely because tsk is running in kernel 
580                          * mode and can't produce new pfaults. */
581                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
582                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
583                         put_task_struct(tsk);
584                 } else
585                         set_tsk_need_resched(tsk);
586         }
587 }
588
589 void __init pfault_irq_init(void)
590 {
591         if (!MACHINE_IS_VM)
592                 return;
593
594         /*
595          * Try to get pfault pseudo page faults going.
596          */
597         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
598                                               &ext_int_pfault) != 0)
599                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
600
601         if (pfault_init() == 0)
602                 return;
603
604         /* Tough luck, no pfault. */
605         pfault_disable = 1;
606         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
607                                             &ext_int_pfault);
608 }
609 #endif