arch/sh64/mm/fault.c

   1 /*
   2  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
   3  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
   4  * for more details.
   5  *
   6  * arch/sh64/mm/fault.c
   7  *
   8  * Copyright (C) 2000, 2001  Paolo Alberelli
   9  * Copyright (C) 2003  Richard Curnow (/proc/tlb, bug fixes)
  10  * Copyright (C) 2003  Paul Mundt
  11  *
  12  */
  13
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/rwsem.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/smp.h>
  25 #include <linux/smp_lock.h>
  26 #include <linux/interrupt.h>
  27
  28 #include <asm/system.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/tlb.h>
  31 #include <asm/uaccess.h>
  32 #include <asm/pgalloc.h>
  33 #include <asm/hardirq.h>
  34 #include <asm/mmu_context.h>
  35 #include <asm/registers.h>              /* required by inline asm statements */
  36
  37 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
  38 #include <linux/init.h>
  39 #include <linux/proc_fs.h>
  40 /* Count numbers of tlb refills in each region */
  41 static unsigned long long calls_to_update_mmu_cache = 0ULL;
  42 static unsigned long long calls_to_flush_tlb_page   = 0ULL;
  43 static unsigned long long calls_to_flush_tlb_range  = 0ULL;
  44 static unsigned long long calls_to_flush_tlb_mm     = 0ULL;
  45 static unsigned long long calls_to_flush_tlb_all    = 0ULL;
  46 unsigned long long calls_to_do_slow_page_fault = 0ULL;
  47 unsigned long long calls_to_do_fast_page_fault = 0ULL;
  48
  49 /* Count size of ranges for flush_tlb_range */
  50 static unsigned long long flush_tlb_range_1         = 0ULL;
  51 static unsigned long long flush_tlb_range_2         = 0ULL;
  52 static unsigned long long flush_tlb_range_3_4       = 0ULL;
  53 static unsigned long long flush_tlb_range_5_7       = 0ULL;
  54 static unsigned long long flush_tlb_range_8_11      = 0ULL;
  55 static unsigned long long flush_tlb_range_12_15     = 0ULL;
  56 static unsigned long long flush_tlb_range_16_up     = 0ULL;
  57
  58 static unsigned long long page_not_present          = 0ULL;
  59
  60 #endif
  61
  62 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  63
  64 #define PFLAG(val,flag)   (( (val) & (flag) ) ? #flag : "" )
  65 #define PPROT(flag) PFLAG(pgprot_val(prot),flag)
  66
  67 static inline void print_prots(pgprot_t prot)
  68 {
  69         printk("prot is 0x%08lx\n",pgprot_val(prot));
  70
  71         printk("%s %s %s %s %s\n",PPROT(_PAGE_SHARED),PPROT(_PAGE_READ),
  72                PPROT(_PAGE_EXECUTE),PPROT(_PAGE_WRITE),PPROT(_PAGE_USER));
  73 }
  74
  75 static inline void print_vma(struct vm_area_struct *vma)
  76 {
  77         printk("vma start 0x%08lx\n", vma->vm_start);
  78         printk("vma end   0x%08lx\n", vma->vm_end);
  79
  80         print_prots(vma->vm_page_prot);
  81         printk("vm_flags 0x%08lx\n", vma->vm_flags);
  82 }
  83
  84 static inline void print_task(struct task_struct *tsk)
  85 {
  86         printk("Task pid %d\n", tsk->pid);
  87 }
  88
  89 static pte_t *lookup_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
  90 {
  91         pgd_t *dir;
  92         pmd_t *pmd;
  93         pte_t *pte;
  94         pte_t entry;
  95
  96         dir = pgd_offset(mm, address);
  97         if (pgd_none(*dir)) {
  98                 return NULL;
  99         }
 100
 101         pmd = pmd_offset(dir, address);
 102         if (pmd_none(*pmd)) {
 103                 return NULL;
 104         }
 105
 106         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 107         entry = *pte;
 108
 109         if (pte_none(entry)) {
 110                 return NULL;
 111         }
 112         if (!pte_present(entry)) {
 113                 return NULL;
 114         }
 115
 116         return pte;
 117 }
 118
 119 /*
 120  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 121  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 122  * routines.
 123  */
 124 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long writeaccess,
 125                               unsigned long textaccess, unsigned long address)
 126 {
 127         struct task_struct *tsk;
 128         struct mm_struct *mm;
 129         struct vm_area_struct * vma;
 130         const struct exception_table_entry *fixup;
 131         pte_t *pte;
 132
 133 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 134         ++calls_to_do_slow_page_fault;
 135 #endif
 136
 137         /* SIM
 138          * Note this is now called with interrupts still disabled
 139          * This is to cope with being called for a missing IO port
 140          * address with interupts disabled. This should be fixed as
 141          * soon as we have a better 'fast path' miss handler.
 142          *
 143          * Plus take care how you try and debug this stuff.
 144          * For example, writing debug data to a port which you
 145          * have just faulted on is not going to work.
 146          */
 147
 148         tsk = current;
 149         mm = tsk->mm;
 150
 151         /* Not an IO address, so reenable interrupts */
 152         sti();
 153
 154         /*
 155          * If we're in an interrupt or have no user
 156          * context, we must not take the fault..
 157          */
 158         if (in_interrupt() || !mm)
 159                 goto no_context;
 160
 161         /* TLB misses upon some cache flushes get done under cli() */
 162         down_read(&mm->mmap_sem);
 163
 164         vma = find_vma(mm, address);
 165
 166         if (!vma) {
 167 #ifdef DEBUG_FAULT
 168                 print_task(tsk);
 169                 printk("%s:%d fault, address is 0x%08x PC %016Lx textaccess %d writeaccess %d\n",
 170                        __FUNCTION__,__LINE__,
 171                        address,regs->pc,textaccess,writeaccess);
 172                 show_regs(regs);
 173 #endif
 174                 goto bad_area;
 175         }
 176         if (vma->vm_start <= address) {
 177                 goto good_area;
 178         }
 179
 180         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
 181 #ifdef DEBUG_FAULT
 182                 print_task(tsk);
 183                 printk("%s:%d fault, address is 0x%08x PC %016Lx textaccess %d writeaccess %d\n",
 184                        __FUNCTION__,__LINE__,
 185                        address,regs->pc,textaccess,writeaccess);
 186                 show_regs(regs);
 187
 188                 print_vma(vma);
 189 #endif
 190                 goto bad_area;
 191         }
 192         if (expand_stack(vma, address)) {
 193 #ifdef DEBUG_FAULT
 194                 print_task(tsk);
 195                 printk("%s:%d fault, address is 0x%08x PC %016Lx textaccess %d writeaccess %d\n",
 196                        __FUNCTION__,__LINE__,
 197                        address,regs->pc,textaccess,writeaccess);
 198                 show_regs(regs);
 199 #endif
 200                 goto bad_area;
 201         }
 202 /*
 203  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 204  * we can handle it..
 205  */
 206 good_area:
 207         if (writeaccess) {
 208                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 209                         goto bad_area;
 210         } else {
 211                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 212                         goto bad_area;
 213         }
 214
 215         if (textaccess) {
 216                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 217                         goto bad_area;
 218         }
 219
 220         /*
 221          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 222          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 223          * the fault.
 224          */
 225 survive:
 226         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, writeaccess)) {
 227         case 1:
 228                 tsk->min_flt++;
 229                 break;
 230         case 2:
 231                 tsk->maj_flt++;
 232                 break;
 233         case 0:
 234                 goto do_sigbus;
 235         default:
 236                 goto out_of_memory;
 237         }
 238         /* If we get here, the page fault has been handled.  Do the TLB refill
 239            now from the newly-setup PTE, to avoid having to fault again right
 240            away on the same instruction. */
 241         pte = lookup_pte (mm, address);
 242         if (!pte) {
 243                 /* From empirical evidence, we can get here, due to
 244                    !pte_present(pte).  (e.g. if a swap-in occurs, and the page
 245                    is swapped back out again before the process that wanted it
 246                    gets rescheduled?) */
 247                 goto no_pte;
 248         }
 249
 250         __do_tlb_refill(address, textaccess, pte);
 251
 252 no_pte:
 253
 254         up_read(&mm->mmap_sem);
 255         return;
 256
 257 /*
 258  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 259  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 260  */
 261 bad_area:
 262 #ifdef DEBUG_FAULT
 263         printk("fault:bad area\n");
 264 #endif
 265         up_read(&mm->mmap_sem);
 266
 267         if (user_mode(regs)) {
 268                 printk("user mode bad_area address=%08lx pid=%d (%s) pc=%08lx opcode=%08lx\n",
 269                         address, current->pid, current->comm,
 270                         (unsigned long) regs->pc,
 271                         *(unsigned long *)(u32)(regs->pc & ~3));
 272                 show_regs(regs);
 273                 if (tsk->pid == 1) {
 274                         panic("INIT had user mode bad_area\n");
 275                 }
 276                 tsk->thread.address = address;
 277                 tsk->thread.error_code = writeaccess;
 278                 force_sig(SIGSEGV, tsk);
 279                 return;
 280         }
 281
 282 no_context:
 283 #ifdef DEBUG_FAULT
 284         printk("fault:No context\n");
 285 #endif
 286         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 287         fixup = search_exception_tables(regs->pc);
 288         if (fixup) {
 289                 regs->pc = fixup->fixup;
 290                 return;
 291         }
 292
 293 /*
 294  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 295  * terminate things with extreme prejudice.
 296  *
 297  */
 298         if (address < PAGE_SIZE)
 299                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 300         else
 301                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 302         printk(" at virtual address %08lx\n", address);
 303         printk(KERN_ALERT "pc = %08Lx%08Lx\n", regs->pc >> 32, regs->pc & 0xffffffff);
 304         die("Oops", regs, writeaccess);
 305         do_exit(SIGKILL);
 306
 307 /*
 308  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 309  * us unable to handle the page fault gracefully.
 310  */
 311 out_of_memory:
 312         if (current->pid == 1) {
 313                 panic("INIT out of memory\n");
 314                 yield();
 315                 goto survive;
 316         }
 317         printk("fault:Out of memory\n");
 318         up_read(&mm->mmap_sem);
 319         if (current->pid == 1) {
 320                 yield();
 321                 down_read(&mm->mmap_sem);
 322                 goto survive;
 323         }
 324         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 325         if (user_mode(regs))
 326                 do_exit(SIGKILL);
 327         goto no_context;
 328
 329 do_sigbus:
 330         printk("fault:Do sigbus\n");
 331         up_read(&mm->mmap_sem);
 332
 333         /*
 334          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 335          * or user mode.
 336          */
 337         tsk->thread.address = address;
 338         tsk->thread.error_code = writeaccess;
 339         tsk->thread.trap_no = 14;
 340         force_sig(SIGBUS, tsk);
 341
 342         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 343         if (!user_mode(regs))
 344                 goto no_context;
 345 }
 346
 347
 348 void flush_tlb_all(void);
 349
 350 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct * vma,
 351                         unsigned long address, pte_t pte)
 352 {
 353 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 354         ++calls_to_update_mmu_cache;
 355 #endif
 356
 357         /*
 358          * This appears to get called once for every pte entry that gets
 359          * established => I don't think it's efficient to try refilling the
 360          * TLBs with the pages - some may not get accessed even.  Also, for
 361          * executable pages, it is impossible to determine reliably here which
 362          * TLB they should be mapped into (or both even).
 363          *
 364          * So, just do nothing here and handle faults on demand.  In the
 365          * TLBMISS handling case, the refill is now done anyway after the pte
 366          * has been fixed up, so that deals with most useful cases.
 367          */
 368 }
 369
 370 static void __flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 371 {
 372         unsigned long long match, pteh=0, lpage;
 373         unsigned long tlb;
 374         struct mm_struct *mm;
 375
 376         mm = vma->vm_mm;
 377
 378         if (mm->context == NO_CONTEXT)
 379                 return;
 380
 381         /*
 382          * Sign-extend based on neff.
 383          */
 384         lpage = (page & NEFF_SIGN) ? (page | NEFF_MASK) : page;
 385         match = ((mm->context & MMU_CONTEXT_ASID_MASK) << PTEH_ASID_SHIFT) | PTEH_VALID;
 386         match |= lpage;
 387
 388         /* Do ITLB : don't bother for pages in non-exectutable VMAs */
 389         if (vma->vm_flags & VM_EXEC) {
 390                 for_each_itlb_entry(tlb) {
 391                         asm volatile ("getcfg   %1, 0, %0"
 392                                       : "=r" (pteh)
 393                                       : "r" (tlb) );
 394
 395                         if (pteh == match) {
 396                                 __flush_tlb_slot(tlb);
 397                                 break;
 398                         }
 399
 400                 }
 401         }
 402
 403         /* Do DTLB : any page could potentially be in here. */
 404         for_each_dtlb_entry(tlb) {
 405                 asm volatile ("getcfg   %1, 0, %0"
 406                               : "=r" (pteh)
 407                               : "r" (tlb) );
 408
 409                 if (pteh == match) {
 410                         __flush_tlb_slot(tlb);
 411                         break;
 412                 }
 413
 414         }
 415 }
 416
 417 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 418 {
 419         unsigned long flags;
 420
 421 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 422         ++calls_to_flush_tlb_page;
 423 #endif
 424
 425         if (vma->vm_mm) {
 426                 page &= PAGE_MASK;
 427                 local_irq_save(flags);
 428                 __flush_tlb_page(vma, page);
 429                 local_irq_restore(flags);
 430         }
 431 }
 432
 433 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 434                      unsigned long end)
 435 {
 436         unsigned long flags;
 437         unsigned long long match, pteh=0, pteh_epn, pteh_low;
 438         unsigned long tlb;
 439         struct mm_struct *mm;
 440
 441         mm = vma->vm_mm;
 442
 443 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 444         ++calls_to_flush_tlb_range;
 445
 446         {
 447                 unsigned long size = (end - 1) - start;
 448                 size >>= 12; /* divide by PAGE_SIZE */
 449                 size++; /* end=start+4096 => 1 page */
 450                 switch (size) {
 451                   case  1        : flush_tlb_range_1++;     break;
 452                   case  2        : flush_tlb_range_2++;     break;
 453                   case  3 ...  4 : flush_tlb_range_3_4++;   break;
 454                   case  5 ...  7 : flush_tlb_range_5_7++;   break;
 455                   case  8 ... 11 : flush_tlb_range_8_11++;  break;
 456                   case 12 ... 15 : flush_tlb_range_12_15++; break;
 457                   default        : flush_tlb_range_16_up++; break;
 458                 }
 459         }
 460 #endif
 461
 462         if (mm->context == NO_CONTEXT)
 463                 return;
 464
 465         local_irq_save(flags);
 466
 467         start &= PAGE_MASK;
 468         end &= PAGE_MASK;
 469
 470         match = ((mm->context & MMU_CONTEXT_ASID_MASK) << PTEH_ASID_SHIFT) | PTEH_VALID;
 471
 472         /* Flush ITLB */
 473         for_each_itlb_entry(tlb) {
 474                 asm volatile ("getcfg   %1, 0, %0"
 475                               : "=r" (pteh)
 476                               : "r" (tlb) );
 477
 478                 pteh_epn = pteh & PAGE_MASK;
 479                 pteh_low = pteh & ~PAGE_MASK;
 480
 481                 if (pteh_low == match && pteh_epn >= start && pteh_epn <= end)
 482                         __flush_tlb_slot(tlb);
 483         }
 484
 485         /* Flush DTLB */
 486         for_each_dtlb_entry(tlb) {
 487                 asm volatile ("getcfg   %1, 0, %0"
 488                               : "=r" (pteh)
 489                               : "r" (tlb) );
 490
 491                 pteh_epn = pteh & PAGE_MASK;
 492                 pteh_low = pteh & ~PAGE_MASK;
 493
 494                 if (pteh_low == match && pteh_epn >= start && pteh_epn <= end)
 495                         __flush_tlb_slot(tlb);
 496         }
 497
 498         local_irq_restore(flags);
 499 }
 500
 501 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 502 {
 503         unsigned long flags;
 504
 505 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 506         ++calls_to_flush_tlb_mm;
 507 #endif
 508
 509         if (mm->context == NO_CONTEXT)
 510                 return;
 511
 512         local_irq_save(flags);
 513
 514         mm->context=NO_CONTEXT;
 515         if(mm==current->mm)
 516                 activate_context(mm);
 517
 518         local_irq_restore(flags);
 519
 520 }
 521
 522 void flush_tlb_all(void)
 523 {
 524         /* Invalidate all, including shared pages, excluding fixed TLBs */
 525
 526         unsigned long flags, tlb;
 527
 528 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 529         ++calls_to_flush_tlb_all;
 530 #endif
 531
 532         local_irq_save(flags);
 533
 534         /* Flush each ITLB entry */
 535         for_each_itlb_entry(tlb) {
 536                 __flush_tlb_slot(tlb);
 537         }
 538
 539         /* Flush each DTLB entry */
 540         for_each_dtlb_entry(tlb) {
 541                 __flush_tlb_slot(tlb);
 542         }
 543
 544         local_irq_restore(flags);
 545 }
 546
 547 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
 548 {
 549         /* FIXME: Optimize this later.. */
 550         flush_tlb_all();
 551 }
 552
 553 #if defined(CONFIG_SH64_PROC_TLB)
 554 /* Procfs interface to read the performance information */
 555
 556 static int
 557 tlb_proc_info(char *buf, char **start, off_t fpos, int length, int *eof, void *data)
 558 {
 559   int len=0;
 560   len += sprintf(buf+len, "do_fast_page_fault   called %12lld times\n", calls_to_do_fast_page_fault);
 561   len += sprintf(buf+len, "do_slow_page_fault   called %12lld times\n", calls_to_do_slow_page_fault);
 562   len += sprintf(buf+len, "update_mmu_cache     called %12lld times\n", calls_to_update_mmu_cache);
 563   len += sprintf(buf+len, "flush_tlb_page       called %12lld times\n", calls_to_flush_tlb_page);
 564   len += sprintf(buf+len, "flush_tlb_range      called %12lld times\n", calls_to_flush_tlb_range);
 565   len += sprintf(buf+len, "flush_tlb_mm         called %12lld times\n", calls_to_flush_tlb_mm);
 566   len += sprintf(buf+len, "flush_tlb_all        called %12lld times\n", calls_to_flush_tlb_all);
 567   len += sprintf(buf+len, "flush_tlb_range_sizes\n"
 568                           " 1      : %12lld\n"
 569                           " 2      : %12lld\n"
 570                           " 3 -  4 : %12lld\n"
 571                           " 5 -  7 : %12lld\n"
 572                           " 8 - 11 : %12lld\n"
 573                           "12 - 15 : %12lld\n"
 574                           "16+     : %12lld\n",
 575                           flush_tlb_range_1, flush_tlb_range_2, flush_tlb_range_3_4,
 576                           flush_tlb_range_5_7, flush_tlb_range_8_11, flush_tlb_range_12_15,
 577                           flush_tlb_range_16_up);
 578   len += sprintf(buf+len, "page not present           %12lld times\n", page_not_present);
 579   *eof = 1;
 580   return len;
 581 }
 582
 583 static int __init register_proc_tlb(void)
 584 {
 585   create_proc_read_entry("tlb", 0, NULL, tlb_proc_info, NULL);
 586   return 0;
 587 }
 588
 589 __initcall(register_proc_tlb);
 590
 591 #endif