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