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/config.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/types.h>
  20 #include <linux/ptrace.h>
  21 #include <linux/mman.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/smp_lock.h>
  25 #include <linux/init.h>
  26 #include <linux/console.h>
  27 #include <linux/module.h>
  28
  29 #include <asm/system.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/hardirq.h>
  33
  34 #ifndef CONFIG_ARCH_S390X
  35 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  36 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
  37 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  38 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  39 #else /* CONFIG_ARCH_S390X */
  40 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  41 #define __FIXUP_MASK ~0L
  42 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  43 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  44 #endif /* CONFIG_ARCH_S390X */
  45
  46 #ifdef CONFIG_SYSCTL
  47 extern int sysctl_userprocess_debug;
  48 #endif
  49
  50 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  51
  52 extern spinlock_t timerlist_lock;
  53
  54 /*
  55  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  56  * message out (timerlist_lock is acquired through the
  57  * console unblank code)
  58  */
  59 void bust_spinlocks(int yes)
  60 {
  61         if (yes) {
  62                 oops_in_progress = 1;
  63         } else {
  64                 int loglevel_save = console_loglevel;
  65                 oops_in_progress = 0;
  66                 console_unblank();
  67                 /*
  68                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  69                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  70                  * a poke.  Hold onto your hats...
  71                  */
  72                 console_loglevel = 15;
  73                 printk(" ");
  74                 console_loglevel = loglevel_save;
  75         }
  76 }
  77
  78 /*
  79  * Check which address space is addressed by the access
  80  * register in S390_lowcore.exc_access_id.
  81  * Returns 1 for user space and 0 for kernel space.
  82  */
  83 static int __check_access_register(struct pt_regs *regs, int error_code)
  84 {
  85         int areg = S390_lowcore.exc_access_id;
  86
  87         if (areg == 0)
  88                 /* Access via access register 0 -> kernel address */
  89                 return 0;
  90         if (regs && areg < NUM_ACRS && current->thread.acrs[areg] <= 1)
  91                 /*
  92                  * access register contains 0 -> kernel address,
  93                  * access register contains 1 -> user space address
  94                  */
  95                 return current->thread.acrs[areg];
  96
  97         /* Something unhealthy was done with the access registers... */
  98         die("page fault via unknown access register", regs, error_code);
  99         do_exit(SIGKILL);
 100         return 0;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Check which address space the address belongs to.
 105  * Returns 1 for user space and 0 for kernel space.
 106  */
 107 static inline int check_user_space(struct pt_regs *regs, int error_code)
 108 {
 109         /*
 110          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code indicate
 111          * which paging table was used:
 112          *   0: Primary Segment Table Descriptor
 113          *   1: STD determined via access register
 114          *   2: Secondary Segment Table Descriptor
 115          *   3: Home Segment Table Descriptor
 116          */
 117         int descriptor = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
 118         if (descriptor == 1) {
 119                 save_access_regs(current->thread.acrs);
 120                 return __check_access_register(regs, error_code);
 121         }
 122         return descriptor >> 1;
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 127  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 128  */
 129 static void force_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 130                           int si_code, unsigned long address)
 131 {
 132         struct siginfo si;
 133
 134 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 135 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 136         if (sysctl_userprocess_debug)
 137 #endif
 138         {
 139                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 140                        error_code);
 141                 printk("failing address: %lX\n", address);
 142                 show_regs(regs);
 143         }
 144 #endif
 145         si.si_signo = SIGSEGV;
 146         si.si_code = si_code;
 147         si.si_addr = (void *) address;
 148         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 153  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 154  * routines.
 155  *
 156  * error_code:
 157  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 158  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 159  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 160  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 161  */
 162 extern inline void do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 163 {
 164         struct task_struct *tsk;
 165         struct mm_struct *mm;
 166         struct vm_area_struct * vma;
 167         unsigned long address;
 168         int user_address;
 169         const struct exception_table_entry *fixup;
 170         int si_code = SEGV_MAPERR;
 171
 172         tsk = current;
 173         mm = tsk->mm;
 174
 175         /*
 176          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 177          * as a special case because the translation exception code
 178          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 179          */
 180         if (error_code == 4 && !(S390_lowcore.trans_exc_code & 4)) {
 181
 182                 /* Low-address protection hit in kernel mode means
 183                    NULL pointer write access in kernel mode.  */
 184                 if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)) {
 185                         address = 0;
 186                         user_address = 0;
 187                         goto no_context;
 188                 }
 189
 190                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'.  */
 191                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 192                 do_exit(SIGKILL);
 193         }
 194
 195         /*
 196          * get the failing address
 197          * more specific the segment and page table portion of
 198          * the address
 199          */
 200         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 201         user_address = check_user_space(regs, error_code);
 202
 203         /*
 204          * Verify that the fault happened in user space, that
 205          * we are not in an interrupt and that there is a
 206          * user context.
 207          */
 208         if (user_address == 0 || in_interrupt() || !mm)
 209                 goto no_context;
 210
 211         /*
 212          * When we get here, the fault happened in the current
 213          * task's user address space, so we can switch on the
 214          * interrupts again and then search the VMAs
 215          */
 216         local_irq_enable();
 217
 218         down_read(&mm->mmap_sem);
 219
 220         vma = find_vma(mm, address);
 221         if (!vma)
 222                 goto bad_area;
 223         if (vma->vm_start <= address)
 224                 goto good_area;
 225         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 226                 goto bad_area;
 227         if (expand_stack(vma, address))
 228                 goto bad_area;
 229 /*
 230  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 231  * we can handle it..
 232  */
 233 good_area:
 234         si_code = SEGV_ACCERR;
 235         if (error_code != 4) {
 236                 /* page not present, check vm flags */
 237                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 238                         goto bad_area;
 239         } else {
 240                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 241                         goto bad_area;
 242         }
 243
 244 survive:
 245         /*
 246          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 247          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 248          * the fault.
 249          */
 250         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, error_code == 4)) {
 251         case VM_FAULT_MINOR:
 252                 tsk->min_flt++;
 253                 break;
 254         case VM_FAULT_MAJOR:
 255                 tsk->maj_flt++;
 256                 break;
 257         case VM_FAULT_SIGBUS:
 258                 goto do_sigbus;
 259         case VM_FAULT_OOM:
 260                 goto out_of_memory;
 261         default:
 262                 BUG();
 263         }
 264
 265         up_read(&mm->mmap_sem);
 266         return;
 267
 268 /*
 269  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 270  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 271  */
 272 bad_area:
 273         up_read(&mm->mmap_sem);
 274
 275         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 276         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 277                 tsk->thread.prot_addr = address;
 278                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 279                 force_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 280                 return;
 281         }
 282
 283 no_context:
 284         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 285         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 286         if (fixup) {
 287                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 288                 return;
 289         }
 290
 291 /*
 292  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 293  * terminate things with extreme prejudice.
 294  */
 295         if (user_address == 0)
 296                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 297                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 298         else
 299                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 300                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 301
 302         die("Oops", regs, error_code);
 303         do_exit(SIGKILL);
 304
 305
 306 /*
 307  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 308  * us unable to handle the page fault gracefully.
 309 */
 310 out_of_memory:
 311         up_read(&mm->mmap_sem);
 312         if (tsk->pid == 1) {
 313                 yield();
 314                 goto survive;
 315         }
 316         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 317         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 318                 do_exit(SIGKILL);
 319         goto no_context;
 320
 321 do_sigbus:
 322         up_read(&mm->mmap_sem);
 323
 324         /*
 325          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 326          * or user mode.
 327          */
 328         tsk->thread.prot_addr = address;
 329         tsk->thread.trap_no = error_code;
 330         force_sig(SIGBUS, tsk);
 331
 332         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 333         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 334                 goto no_context;
 335 }
 336
 337 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 338 {
 339         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 340         do_exception(regs, 4);
 341 }
 342
 343 void do_segment_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 344 {
 345         do_exception(regs, 0x10);
 346 }
 347
 348 void do_page_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 349 {
 350         do_exception(regs, 0x11);
 351 }
 352
 353 #ifdef CONFIG_ARCH_S390X
 354
 355 void
 356 do_region_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 357 {
 358         do_exception(regs, 0x3b);
 359 }
 360
 361 #else /* CONFIG_ARCH_S390X */
 362
 363 typedef struct _pseudo_wait_t {
 364        struct _pseudo_wait_t *next;
 365        wait_queue_head_t queue;
 366        unsigned long address;
 367        int resolved;
 368 } pseudo_wait_t;
 369
 370 static pseudo_wait_t *pseudo_lock_queue = NULL;
 371 static spinlock_t pseudo_wait_spinlock; /* spinlock to protect lock queue */
 372
 373 /*
 374  * This routine handles 'pagex' pseudo page faults.
 375  */
 376 asmlinkage void
 377 do_pseudo_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 378 {
 379         pseudo_wait_t wait_struct;
 380         pseudo_wait_t *ptr, *last, *next;
 381         unsigned long address;
 382
 383         /*
 384          * get the failing address
 385          * more specific the segment and page table portion of
 386          * the address
 387          */
 388         address = S390_lowcore.trans_exc_code & 0xfffff000;
 389
 390         if (address & 0x80000000) {
 391                 /* high bit set -> a page has been swapped in by VM */
 392                 address &= 0x7fffffff;
 393                 spin_lock(&pseudo_wait_spinlock);
 394                 last = NULL;
 395                 ptr = pseudo_lock_queue;
 396                 while (ptr != NULL) {
 397                         next = ptr->next;
 398                         if (address == ptr->address) {
 399                                  /*
 400                                  * This is one of the processes waiting
 401                                  * for the page. Unchain from the queue.
 402                                  * There can be more than one process
 403                                  * waiting for the same page. VM presents
 404                                  * an initial and a completion interrupt for
 405                                  * every process that tries to access a
 406                                  * page swapped out by VM.
 407                                  */
 408                                 if (last == NULL)
 409                                         pseudo_lock_queue = next;
 410                                 else
 411                                         last->next = next;
 412                                 /* now wake up the process */
 413                                 ptr->resolved = 1;
 414                                 wake_up(&ptr->queue);
 415                         } else
 416                                 last = ptr;
 417                         ptr = next;
 418                 }
 419                 spin_unlock(&pseudo_wait_spinlock);
 420         } else {
 421                 /* Pseudo page faults in kernel mode is a bad idea */
 422                 if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)) {
 423                         /*
 424                          * VM presents pseudo page faults if the interrupted
 425                          * state was not disabled for interrupts. So we can
 426                          * get pseudo page fault interrupts while running
 427                          * in kernel mode. We simply access the page here
 428                          * while we are running disabled. VM will then swap
 429                          * in the page synchronously.
 430                          */
 431                          if (check_user_space(regs, error_code) == 0)
 432                                  /* dereference a virtual kernel address */
 433                                  __asm__ __volatile__ (
 434                                          "  ic 0,0(%0)"
 435                                          : : "a" (address) : "0");
 436                          else
 437                                  /* dereference a virtual user address */
 438                                  __asm__ __volatile__ (
 439                                          "  la   2,0(%0)\n"
 440                                          "  sacf 512\n"
 441                                          "  ic   2,0(2)\n"
 442                                          "0:sacf 0\n"
 443                                          ".section __ex_table,\"a\"\n"
 444                                          "  .align 4\n"
 445                                          "  .long  0b,0b\n"
 446                                          ".previous"
 447                                          : : "a" (address) : "2" );
 448
 449                         return;
 450                 }
 451                 /* initialize and add element to pseudo_lock_queue */
 452                 init_waitqueue_head (&wait_struct.queue);
 453                 wait_struct.address = address;
 454                 wait_struct.resolved = 0;
 455                 spin_lock(&pseudo_wait_spinlock);
 456                 wait_struct.next = pseudo_lock_queue;
 457                 pseudo_lock_queue = &wait_struct;
 458                 spin_unlock(&pseudo_wait_spinlock);
 459                 /* go to sleep */
 460                 wait_event(wait_struct.queue, wait_struct.resolved);
 461         }
 462 }
 463 #endif /* CONFIG_ARCH_S390X */
 464
 465 #ifdef CONFIG_PFAULT
 466 /*
 467  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 468  */
 469 static int pfault_disable = 0;
 470
 471 static int __init nopfault(char *str)
 472 {
 473         pfault_disable = 1;
 474         return 1;
 475 }
 476
 477 __setup("nopfault", nopfault);
 478
 479 typedef struct {
 480         __u16 refdiagc;
 481         __u16 reffcode;
 482         __u16 refdwlen;
 483         __u16 refversn;
 484         __u64 refgaddr;
 485         __u64 refselmk;
 486         __u64 refcmpmk;
 487         __u64 reserved;
 488 } __attribute__ ((packed)) pfault_refbk_t;
 489
 490 int pfault_init(void)
 491 {
 492         pfault_refbk_t refbk =
 493                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 494                   __PF_RES_FIELD };
 495         int rc;
 496
 497         if (pfault_disable)
 498                 return -1;
 499         __asm__ __volatile__(
 500                 "    diag  %1,%0,0x258\n"
 501                 "0:  j     2f\n"
 502                 "1:  la    %0,8\n"
 503                 "2:\n"
 504                 ".section __ex_table,\"a\"\n"
 505                 "   .align 4\n"
 506 #ifndef CONFIG_ARCH_S390X
 507                 "   .long  0b,1b\n"
 508 #else /* CONFIG_ARCH_S390X */
 509                 "   .quad  0b,1b\n"
 510 #endif /* CONFIG_ARCH_S390X */
 511                 ".previous"
 512                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk) : "cc" );
 513         __ctl_set_bit(0, 9);
 514         return rc;
 515 }
 516
 517 void pfault_fini(void)
 518 {
 519         pfault_refbk_t refbk =
 520         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 521
 522         if (pfault_disable)
 523                 return;
 524         __ctl_clear_bit(0,9);
 525         __asm__ __volatile__(
 526                 "    diag  %0,0,0x258\n"
 527                 "0:\n"
 528                 ".section __ex_table,\"a\"\n"
 529                 "   .align 4\n"
 530 #ifndef CONFIG_ARCH_S390X
 531                 "   .long  0b,0b\n"
 532 #else /* CONFIG_ARCH_S390X */
 533                 "   .quad  0b,0b\n"
 534 #endif /* CONFIG_ARCH_S390X */
 535                 ".previous"
 536                 : : "a" (&refbk) : "cc" );
 537 }
 538
 539 asmlinkage void
 540 pfault_interrupt(struct pt_regs *regs, __u16 error_code)
 541 {
 542         struct task_struct *tsk;
 543         __u16 subcode;
 544
 545         /*
 546          * Get the external interruption subcode & pfault
 547          * initial/completion signal bit. VM stores this
 548          * in the 'cpu address' field associated with the
 549          * external interrupt.
 550          */
 551         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 552         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 553                 return;
 554
 555         /*
 556          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 557          */
 558         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 559
 560         if (subcode & 0x0080) {
 561                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 562                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 563                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 564                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 565                          * back to zero and wake up the process. This can
 566                          * safely be done because the task is still sleeping
 567                          * and can't procude new pfaults. */
 568                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 569                         wake_up_process(tsk);
 570                 }
 571         } else {
 572                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 573                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 574                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 575                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 576                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 577                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 578                          * done safely because tsk is running in kernel
 579                          * mode and can't produce new pfaults. */
 580                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 581                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 582                 } else
 583                         set_tsk_need_resched(tsk);
 584         }
 585 }
 586 #endif
 587