vm: add VM_FAULT_SIGSEGV handling support
[pandora-kernel.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/kernel_stat.h>
14 #include <linux/perf_event.h>
15 #include <linux/signal.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/compat.h>
25 #include <linux/smp.h>
26 #include <linux/kdebug.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/console.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/hardirq.h>
31 #include <linux/kprobes.h>
32 #include <linux/uaccess.h>
33 #include <linux/hugetlb.h>
34 #include <asm/asm-offsets.h>
35 #include <asm/system.h>
36 #include <asm/pgtable.h>
37 #include <asm/irq.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include "../kernel/entry.h"
40
41 #ifndef CONFIG_64BIT
42 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
43 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
44 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
45 #else /* CONFIG_64BIT */
46 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
47 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
48 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
49 #endif /* CONFIG_64BIT */
50
51 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
52 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
53 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
54
55 static unsigned long store_indication;
56
57 void fault_init(void)
58 {
59         if (test_facility(2) && test_facility(75))
60                 store_indication = 0xc00;
61 }
62
63 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
64 {
65         int ret = 0;
66
67         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
68         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
69                 preempt_disable();
70                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
71                         ret = 1;
72                 preempt_enable();
73         }
74         return ret;
75 }
76
77
78 /*
79  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
80  * message out.
81  */
82 void bust_spinlocks(int yes)
83 {
84         if (yes) {
85                 oops_in_progress = 1;
86         } else {
87                 int loglevel_save = console_loglevel;
88                 console_unblank();
89                 oops_in_progress = 0;
90                 /*
91                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
92                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
93                  * a poke.  Hold onto your hats...
94                  */
95                 console_loglevel = 15;
96                 printk(" ");
97                 console_loglevel = loglevel_save;
98         }
99 }
100
101 /*
102  * Returns the address space associated with the fault.
103  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
104  */
105 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
106 {
107         /*
108          * The lowest two bits of the translation exception
109          * identification indicate which paging table was used.
110          */
111         trans_exc_code &= 3;
112         if (trans_exc_code == 2)
113                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
114                 return current->thread.mm_segment.ar4;
115         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
116                 /* User space if the access has been done via home space. */
117                 return trans_exc_code == 3;
118         /*
119          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
120          * space. Access via secondary space has already been covered,
121          * access via primary space or access register is from user space
122          * and access via home space is from the kernel.
123          */
124         return trans_exc_code != 3;
125 }
126
127 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long int_code,
128                                      int signr, unsigned long address)
129 {
130         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
131                 return;
132         if (!unhandled_signal(current, signr))
133                 return;
134         if (!printk_ratelimit())
135                 return;
136         printk("User process fault: interruption code 0x%lX ", int_code);
137         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
138         printk("\n");
139         printk("failing address: %lX\n", address);
140         show_regs(regs);
141 }
142
143 /*
144  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
145  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
146  */
147 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, long int_code,
148                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
149 {
150         struct siginfo si;
151         unsigned long address;
152
153         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
154         current->thread.prot_addr = address;
155         current->thread.trap_no = int_code;
156         report_user_fault(regs, int_code, SIGSEGV, address);
157         si.si_signo = SIGSEGV;
158         si.si_code = si_code;
159         si.si_addr = (void __user *) address;
160         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
161 }
162
163 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
164                                    unsigned long trans_exc_code)
165 {
166         const struct exception_table_entry *fixup;
167         unsigned long address;
168
169         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
170         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
171         if (fixup) {
172                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
173                 return;
174         }
175
176         /*
177          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
178          * terminate things with extreme prejudice.
179          */
180         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
181         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
182                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
183                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
184         else
185                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
186                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
187
188         die("Oops", regs, int_code);
189         do_exit(SIGKILL);
190 }
191
192 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
193                                     unsigned long trans_exc_code)
194 {
195         /* Low-address protection hit in kernel mode means
196            NULL pointer write access in kernel mode.  */
197         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
198                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
199                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
200                 do_exit(SIGKILL);
201         }
202
203         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
204 }
205
206 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
207                                unsigned long trans_exc_code)
208 {
209         struct task_struct *tsk = current;
210         unsigned long address;
211         struct siginfo si;
212
213         /*
214          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
215          * or user mode.
216          */
217         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
218         tsk->thread.prot_addr = address;
219         tsk->thread.trap_no = int_code;
220         si.si_signo = SIGBUS;
221         si.si_errno = 0;
222         si.si_code = BUS_ADRERR;
223         si.si_addr = (void __user *) address;
224         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
225 }
226
227 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
228                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
229 {
230         int si_code;
231
232         switch (fault) {
233         case VM_FAULT_BADACCESS:
234         case VM_FAULT_BADMAP:
235                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
236                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
237                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
238                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
239                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
240                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
241                         return;
242                 }
243         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
244                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
245                 break;
246         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
247                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
248                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
249                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
250                         else
251                                 pagefault_out_of_memory();
252                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
253                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
254                         if (!user_mode(regs))
255                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
256                         else
257                                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR,
258                                            trans_exc_code);
259                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
260                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
261                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
262                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
263                         else
264                                 do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
265                 } else
266                         BUG();
267                 break;
268         }
269 }
270
271 /*
272  * This routine handles page faults.  It determines the address,
273  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
274  * routines.
275  *
276  * interruption code (int_code):
277  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
278  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
279  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
280  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
281  */
282 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
283                                unsigned long trans_exc_code)
284 {
285         struct task_struct *tsk;
286         struct mm_struct *mm;
287         struct vm_area_struct *vma;
288         unsigned long address;
289         unsigned int flags;
290         int fault;
291
292         if (notify_page_fault(regs))
293                 return 0;
294
295         tsk = current;
296         mm = tsk->mm;
297
298         /*
299          * Verify that the fault happened in user space, that
300          * we are not in an interrupt and that there is a 
301          * user context.
302          */
303         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
304         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
305                 goto out;
306
307         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
308         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
309         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
310         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
311                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
312         down_read(&mm->mmap_sem);
313
314 #ifdef CONFIG_PGSTE
315         if (test_tsk_thread_flag(current, TIF_SIE) && S390_lowcore.gmap) {
316                 address = __gmap_fault(address,
317                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
318                 if (address == -EFAULT) {
319                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
320                         goto out_up;
321                 }
322                 if (address == -ENOMEM) {
323                         fault = VM_FAULT_OOM;
324                         goto out_up;
325                 }
326         }
327 #endif
328
329 retry:
330         fault = VM_FAULT_BADMAP;
331         vma = find_vma(mm, address);
332         if (!vma)
333                 goto out_up;
334
335         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
336                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
337                         goto out_up;
338                 if (expand_stack(vma, address))
339                         goto out_up;
340         }
341
342         /*
343          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
344          * we can handle it..
345          */
346         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
347         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
348                 goto out_up;
349
350         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
351                 address &= HPAGE_MASK;
352         /*
353          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
354          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
355          * the fault.
356          */
357         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
358         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
359                 goto out_up;
360
361         /*
362          * Major/minor page fault accounting is only done on the
363          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
364          * likely that the page will be found in page cache at that point.
365          */
366         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
367                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
368                         tsk->maj_flt++;
369                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
370                                       regs, address);
371                 } else {
372                         tsk->min_flt++;
373                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
374                                       regs, address);
375                 }
376                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
377                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
378                          * of starvation. */
379                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
380                         down_read(&mm->mmap_sem);
381                         goto retry;
382                 }
383         }
384         /*
385          * The instruction that caused the program check will
386          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
387          */
388         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
389         fault = 0;
390 out_up:
391         up_read(&mm->mmap_sem);
392 out:
393         return fault;
394 }
395
396 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
397                                        unsigned long trans_exc_code)
398 {
399         int fault;
400
401         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
402         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, pgm_int_code >> 16);
403         /*
404          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
405          * as a special case because the translation exception code
406          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
407          */
408         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
409                 do_low_address(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
410                 return;
411         }
412         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
413         if (unlikely(fault))
414                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
415 }
416
417 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
418                                 unsigned long trans_exc_code)
419 {
420         int access, fault;
421
422         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
423         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
424         if (unlikely(fault))
425                 do_fault_error(regs, pgm_int_code & 255, trans_exc_code, fault);
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_64BIT
429 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
430                                  unsigned long trans_exc_code)
431 {
432         struct mm_struct *mm = current->mm;
433         struct vm_area_struct *vma;
434
435         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
436                 goto no_context;
437
438         down_read(&mm->mmap_sem);
439         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
440         up_read(&mm->mmap_sem);
441
442         if (vma) {
443                 update_mm(mm, current);
444                 return;
445         }
446
447         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
448         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
449                 do_sigsegv(regs, pgm_int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
450                 return;
451         }
452
453 no_context:
454         do_no_context(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
455 }
456 #endif
457
458 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
459 {
460         struct pt_regs regs;
461         int access, fault;
462
463         /* Emulate a uaccess fault from kernel mode. */
464         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
465         if (!irqs_disabled())
466                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
467         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
468         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
469         uaddr &= PAGE_MASK;
470         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
471         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
472         /*
473          * Since the fault happened in kernel mode while performing a uaccess
474          * all we need to do now is emulating a fixup in case "fault" is not
475          * zero.
476          * For the calling uaccess functions this results always in -EFAULT.
477          */
478         return fault ? -EFAULT : 0;
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_PFAULT 
482 /*
483  * 'pfault' pseudo page faults routines.
484  */
485 static int pfault_disable;
486
487 static int __init nopfault(char *str)
488 {
489         pfault_disable = 1;
490         return 1;
491 }
492
493 __setup("nopfault", nopfault);
494
495 struct pfault_refbk {
496         u16 refdiagc;
497         u16 reffcode;
498         u16 refdwlen;
499         u16 refversn;
500         u64 refgaddr;
501         u64 refselmk;
502         u64 refcmpmk;
503         u64 reserved;
504 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
505
506 int pfault_init(void)
507 {
508         struct pfault_refbk refbk = {
509                 .refdiagc = 0x258,
510                 .reffcode = 0,
511                 .refdwlen = 5,
512                 .refversn = 2,
513                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
514                 .refselmk = 1ULL << 48,
515                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
516                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
517         int rc;
518
519         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
520                 return -1;
521         asm volatile(
522                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
523                 "0:     j       2f\n"
524                 "1:     la      %0,8\n"
525                 "2:\n"
526                 EX_TABLE(0b,1b)
527                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
528         return rc;
529 }
530
531 void pfault_fini(void)
532 {
533         struct pfault_refbk refbk = {
534                 .refdiagc = 0x258,
535                 .reffcode = 1,
536                 .refdwlen = 5,
537                 .refversn = 2,
538         };
539
540         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
541                 return;
542         asm volatile(
543                 "       diag    %0,0,0x258\n"
544                 "0:\n"
545                 EX_TABLE(0b,0b)
546                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
547 }
548
549 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
550 static LIST_HEAD(pfault_list);
551
552 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
553                              unsigned int param32, unsigned long param64)
554 {
555         struct task_struct *tsk;
556         __u16 subcode;
557         pid_t pid;
558
559         /*
560          * Get the external interruption subcode & pfault
561          * initial/completion signal bit. VM stores this 
562          * in the 'cpu address' field associated with the
563          * external interrupt. 
564          */
565         subcode = ext_int_code >> 16;
566         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
567                 return;
568         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
569         if (subcode & 0x0080) {
570                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
571                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
572                 rcu_read_lock();
573                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
574                 if (tsk)
575                         get_task_struct(tsk);
576                 rcu_read_unlock();
577                 if (!tsk)
578                         return;
579         } else {
580                 tsk = current;
581         }
582         spin_lock(&pfault_lock);
583         if (subcode & 0x0080) {
584                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
585                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
586                         /* Initial interrupt was faster than the completion
587                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
588                          * back to zero and wake up the process. This can
589                          * safely be done because the task is still sleeping
590                          * and can't produce new pfaults. */
591                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
592                         list_del(&tsk->thread.list);
593                         wake_up_process(tsk);
594                         put_task_struct(tsk);
595                 } else {
596                         /* Completion interrupt was faster than initial
597                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
598                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
599                          * If the task is not running, ignore the completion
600                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
601                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
602                          * completion interrupts. */
603                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
604                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
605                 }
606                 put_task_struct(tsk);
607         } else {
608                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
609                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
610                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
611                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
612                         set_tsk_need_resched(tsk);
613                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
614                         /* Completion interrupt was faster than the initial
615                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
616                          * back to zero and exit. */
617                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
618                 } else {
619                         /* Initial interrupt arrived before completion
620                          * interrupt. Let the task sleep.
621                          * An extra task reference is needed since a different
622                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
623                          * before the scheduler is reached. */
624                         get_task_struct(tsk);
625                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
626                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
627                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
628                         set_tsk_need_resched(tsk);
629                 }
630         }
631         spin_unlock(&pfault_lock);
632 }
633
634 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
635                                        unsigned long action, void *hcpu)
636 {
637         struct thread_struct *thread, *next;
638         struct task_struct *tsk;
639
640         switch (action) {
641         case CPU_DEAD:
642         case CPU_DEAD_FROZEN:
643                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
644                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
645                         thread->pfault_wait = 0;
646                         list_del(&thread->list);
647                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
648                         wake_up_process(tsk);
649                         put_task_struct(tsk);
650                 }
651                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
652                 break;
653         default:
654                 break;
655         }
656         return NOTIFY_OK;
657 }
658
659 static int __init pfault_irq_init(void)
660 {
661         int rc;
662
663         if (!MACHINE_IS_VM)
664                 return 0;
665         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
666         if (rc)
667                 goto out_extint;
668         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
669         if (rc)
670                 goto out_pfault;
671         service_subclass_irq_register();
672         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
673         return 0;
674
675 out_pfault:
676         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
677 out_extint:
678         pfault_disable = 1;
679         return rc;
680 }
681 early_initcall(pfault_irq_init);
682
683 #endif /* CONFIG_PFAULT */