arch/m32r/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/m32r/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2001, 2002  Hitoshi Yamamoto, and H. Kondo
   5  *  Copyright (c) 2004  Naoto Sugai, NIIBE Yutaka
   6  *
   7  *  Some code taken from i386 version.
   8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   9  */
  10
  11 #include <linux/signal.h>
  12 #include <linux/sched.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/mman.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/smp_lock.h>
  22 #include <linux/interrupt.h>
  23 #include <linux/init.h>
  24 #include <linux/tty.h>
  25 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  26 #include <linux/highmem.h>
  27 #include <linux/module.h>
  28
  29 #include <asm/m32r.h>
  30 #include <asm/system.h>
  31 #include <asm/uaccess.h>
  32 #include <asm/hardirq.h>
  33 #include <asm/mmu_context.h>
  34 #include <asm/tlbflush.h>
  35
  36 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  37
  38 #ifndef CONFIG_SMP
  39 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  40 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  41 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  42 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  43 #else
  44 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  45 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  46 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  47 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  48 #endif
  49
  50 extern void init_tlb(void);
  51
  52 /*======================================================================*
  53  * do_page_fault()
  54  *======================================================================*
  55  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  56  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  57  * routines.
  58  *
  59  * ARGUMENT:
  60  *  regs       : M32R SP reg.
  61  *  error_code : See below
  62  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  63  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  64  *
  65  * error_code :
  66  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  67  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  68  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  69  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  70  *======================================================================*/
  71 #define ACE_PROTECTION          1
  72 #define ACE_WRITE               2
  73 #define ACE_USERMODE            4
  74 #define ACE_INSTRUCTION         8
  75
  76 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  77   unsigned long address)
  78 {
  79         struct task_struct *tsk;
  80         struct mm_struct *mm;
  81         struct vm_area_struct * vma;
  82         unsigned long page, addr;
  83         int write;
  84         siginfo_t info;
  85
  86         /*
  87          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
  88          */
  89         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
  90                 local_irq_enable();
  91
  92         tsk = current;
  93
  94         info.si_code = SEGV_MAPERR;
  95
  96         /*
  97          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
  98          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
  99          *
 100          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 101          * be in an interrupt or a critical region, and should
 102          * only copy the information from the master page table,
 103          * nothing more.
 104          *
 105          * This verifies that the fault happens in kernel space
 106          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
 107          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
 108          */
 109         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
 110                 goto vmalloc_fault;
 111
 112         mm = tsk->mm;
 113
 114         /*
 115          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
 116          * atomic region then we must not take the fault..
 117          */
 118         if (in_atomic() || !mm)
 119                 goto bad_area_nosemaphore;
 120
 121         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 122          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 123          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 124          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 125          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 126          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 127          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 128          * exceptions table.
 129          *
 130          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 131          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 132          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 133          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 134          * thus avoiding the deadlock.
 135          */
 136         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 137                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 138                     !search_exception_tables(regs->psw))
 139                         goto bad_area_nosemaphore;
 140                 down_read(&mm->mmap_sem);
 141         }
 142
 143         vma = find_vma(mm, address);
 144         if (!vma)
 145                 goto bad_area;
 146         if (vma->vm_start <= address)
 147                 goto good_area;
 148         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 149                 goto bad_area;
 150
 151         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 152                 /*
 153                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 154                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 155                  * doing pre-decrement on the stack and that
 156                  * doesn't show up until later..
 157                  */
 158                 if (address + 4 < regs->spu)
 159                         goto bad_area;
 160         }
 161
 162         if (expand_stack(vma, address))
 163                 goto bad_area;
 164 /*
 165  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 166  * we can handle it..
 167  */
 168 good_area:
 169         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 170         write = 0;
 171         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 172                 default:        /* 3: write, present */
 173                         /* fall through */
 174                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 175                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 176                                 goto bad_area;
 177                         write++;
 178                         break;
 179                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 180                 case 0:         /* read, not present */
 181                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 182                                 goto bad_area;
 183         }
 184
 185         /*
 186          * For instruction access exception, check if the area is executable
 187          */
 188         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 189           goto bad_area;
 190
 191 survive:
 192         /*
 193          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 194          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 195          * the fault.
 196          */
 197         addr = (address & PAGE_MASK);
 198         set_thread_fault_code(error_code);
 199         switch (handle_mm_fault(mm, vma, addr, write)) {
 200                 case VM_FAULT_MINOR:
 201                         tsk->min_flt++;
 202                         break;
 203                 case VM_FAULT_MAJOR:
 204                         tsk->maj_flt++;
 205                         break;
 206                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 207                         goto do_sigbus;
 208                 case VM_FAULT_OOM:
 209                         goto out_of_memory;
 210                 default:
 211                         BUG();
 212         }
 213         set_thread_fault_code(0);
 214         up_read(&mm->mmap_sem);
 215         return;
 216
 217 /*
 218  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 219  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 220  */
 221 bad_area:
 222         up_read(&mm->mmap_sem);
 223
 224 bad_area_nosemaphore:
 225         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 226         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 227                 tsk->thread.address = address;
 228                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 229                 tsk->thread.trap_no = 14;
 230                 info.si_signo = SIGSEGV;
 231                 info.si_errno = 0;
 232                 /* info.si_code has been set above */
 233                 info.si_addr = (void __user *)address;
 234                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 235                 return;
 236         }
 237
 238 no_context:
 239         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 240         if (fixup_exception(regs))
 241                 return;
 242
 243 /*
 244  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 245  * terminate things with extreme prejudice.
 246  */
 247
 248         bust_spinlocks(1);
 249
 250         if (address < PAGE_SIZE)
 251                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 252         else
 253                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 254         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 255         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 256         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 257         page = *(unsigned long *)MPTB;
 258         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 259         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 260         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 261                 page &= PAGE_MASK;
 262                 address &= 0x003ff000;
 263                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 264                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 265         }
 266         die("Oops", regs, error_code);
 267         bust_spinlocks(0);
 268         do_exit(SIGKILL);
 269
 270 /*
 271  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 272  * us unable to handle the page fault gracefully.
 273  */
 274 out_of_memory:
 275         up_read(&mm->mmap_sem);
 276         if (is_init(tsk)) {
 277                 yield();
 278                 down_read(&mm->mmap_sem);
 279                 goto survive;
 280         }
 281         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 282         if (error_code & ACE_USERMODE)
 283                 do_exit(SIGKILL);
 284         goto no_context;
 285
 286 do_sigbus:
 287         up_read(&mm->mmap_sem);
 288
 289         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 290         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 291                 goto no_context;
 292
 293         tsk->thread.address = address;
 294         tsk->thread.error_code = error_code;
 295         tsk->thread.trap_no = 14;
 296         info.si_signo = SIGBUS;
 297         info.si_errno = 0;
 298         info.si_code = BUS_ADRERR;
 299         info.si_addr = (void __user *)address;
 300         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 301         return;
 302
 303 vmalloc_fault:
 304         {
 305                 /*
 306                  * Synchronize this task's top level page-table
 307                  * with the 'reference' page table.
 308                  *
 309                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 310                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 311                  */
 312                 int offset = pgd_index(address);
 313                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 314                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 315                 pte_t *pte_k;
 316
 317                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 318                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 319                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 320
 321                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 322                         goto no_context;
 323
 324                 /*
 325                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 326                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 327                  */
 328
 329                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 330                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 331                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 332                         goto no_context;
 333                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 334
 335                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 336                 if (!pte_present(*pte_k))
 337                         goto no_context;
 338
 339                 addr = (address & PAGE_MASK);
 340                 set_thread_fault_code(error_code);
 341                 update_mmu_cache(NULL, addr, *pte_k);
 342                 set_thread_fault_code(0);
 343                 return;
 344         }
 345 }
 346
 347 /*======================================================================*
 348  * update_mmu_cache()
 349  *======================================================================*/
 350 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 351 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 352 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 353 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 354         pte_t pte)
 355 {
 356         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 357         unsigned long pte_data, flags;
 358         unsigned int *entry_dat;
 359         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 360         int i;
 361
 362         /* Ptrace may call this routine. */
 363         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 364                 return;
 365
 366         local_irq_save(flags);
 367
 368         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 369
 370         pte_data = pte_val(pte);
 371
 372 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 373         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 374         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 375                 if (*entry1++ == vaddr) {
 376                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 377                         break;
 378                 }
 379                 entry1++;
 380         }
 381         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 382         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 383                 if (*entry2++ == vaddr) {
 384                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 385                         break;
 386                 }
 387                 entry2++;
 388         }
 389 #else
 390         /*
 391          * Update TLB entries
 392          *  entry1: ITLB entry address
 393          *  entry2: DTLB entry address
 394          */
 395         __asm__ __volatile__ (
 396                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 397                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 398                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 399                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 400                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 401                 ".fillinsn              \n"
 402                 "1:                     \n\t"
 403                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 404                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 405                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 406                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 407                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 408                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 409                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 410                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 411                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 412                 : "r4", "memory"
 413         );
 414 #endif
 415
 416         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 417                 goto notfound;
 418
 419 found:
 420         local_irq_restore(flags);
 421
 422         return;
 423
 424         /* Valid entry not found */
 425 notfound:
 426         /*
 427          * Update ITLB or DTLB entry
 428          *  entry1: TLB entry address
 429          *  entry2: TLB base address
 430          */
 431         if (!inst) {
 432                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 433                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 434         } else {
 435                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 436                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 437         }
 438         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 439
 440         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 441                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 442                         break;
 443
 444                 if (entry1 != entry2)
 445                         entry1 -= 2;
 446                 else
 447                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 448         }
 449
 450         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 451                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 452                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 453         }
 454         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 455         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 456
 457         goto found;
 458 }
 459
 460 /*======================================================================*
 461  * flush_tlb_page() : flushes one page
 462  *======================================================================*/
 463 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 464 {
 465         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 466                 unsigned long flags;
 467
 468                 local_irq_save(flags);
 469                 page &= PAGE_MASK;
 470                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 471                 __flush_tlb_page(page);
 472                 local_irq_restore(flags);
 473         }
 474 }
 475
 476 /*======================================================================*
 477  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 478  *======================================================================*/
 479 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 480         unsigned long end)
 481 {
 482         struct mm_struct *mm;
 483
 484         mm = vma->vm_mm;
 485         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 486                 unsigned long flags;
 487                 int size;
 488
 489                 local_irq_save(flags);
 490                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 491                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 492                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 493                         if (mm == current->mm)
 494                                 activate_context(mm);
 495                 } else {
 496                         unsigned long asid;
 497
 498                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 499                         start &= PAGE_MASK;
 500                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 501                         end &= PAGE_MASK;
 502
 503                         start |= asid;
 504                         end   |= asid;
 505                         while (start < end) {
 506                                 __flush_tlb_page(start);
 507                                 start += PAGE_SIZE;
 508                         }
 509                 }
 510                 local_irq_restore(flags);
 511         }
 512 }
 513
 514 /*======================================================================*
 515  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 516  *======================================================================*/
 517 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 518 {
 519         /* Invalidate all TLB of this process. */
 520         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 521         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 522                 unsigned long flags;
 523
 524                 local_irq_save(flags);
 525                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 526                 if (mm == current->mm)
 527                         activate_context(mm);
 528                 local_irq_restore(flags);
 529         }
 530 }
 531
 532 /*======================================================================*
 533  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 534  *======================================================================*/
 535 void local_flush_tlb_all(void)
 536 {
 537         unsigned long flags;
 538
 539         local_irq_save(flags);
 540         __flush_tlb_all();
 541         local_irq_restore(flags);
 542 }
 543
 544 /*======================================================================*
 545  * init_mmu()
 546  *======================================================================*/
 547 void __init init_mmu(void)
 548 {
 549         tlb_entry_i = 0;
 550         tlb_entry_d = 0;
 551         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 552         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 553         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 554 }