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/interrupt.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/tty.h>
  24 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  25 #include <linux/highmem.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27
  28 #include <asm/m32r.h>
  29 #include <asm/system.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/hardirq.h>
  32 #include <asm/mmu_context.h>
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34
  35 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  36
  37 #ifndef CONFIG_SMP
  38 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  39 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  40 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  41 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  42 #else
  43 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  44 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  45 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  46 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  47 #endif
  48
  49 extern void init_tlb(void);
  50
  51 /*======================================================================*
  52  * do_page_fault()
  53  *======================================================================*
  54  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  55  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  56  * routines.
  57  *
  58  * ARGUMENT:
  59  *  regs       : M32R SP reg.
  60  *  error_code : See below
  61  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  62  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  63  *
  64  * error_code :
  65  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  66  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  67  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  68  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  69  *======================================================================*/
  70 #define ACE_PROTECTION          1
  71 #define ACE_WRITE               2
  72 #define ACE_USERMODE            4
  73 #define ACE_INSTRUCTION         8
  74
  75 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  76   unsigned long address)
  77 {
  78         struct task_struct *tsk;
  79         struct mm_struct *mm;
  80         struct vm_area_struct * vma;
  81         unsigned long page, addr;
  82         int write;
  83         int fault;
  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         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 200         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 201                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 202                         goto out_of_memory;
 203                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 204                         goto do_sigbus;
 205                 BUG();
 206         }
 207         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 208                 tsk->maj_flt++;
 209         else
 210                 tsk->min_flt++;
 211         set_thread_fault_code(0);
 212         up_read(&mm->mmap_sem);
 213         return;
 214
 215 /*
 216  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 217  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 218  */
 219 bad_area:
 220         up_read(&mm->mmap_sem);
 221
 222 bad_area_nosemaphore:
 223         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 224         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 225                 tsk->thread.address = address;
 226                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 227                 tsk->thread.trap_no = 14;
 228                 info.si_signo = SIGSEGV;
 229                 info.si_errno = 0;
 230                 /* info.si_code has been set above */
 231                 info.si_addr = (void __user *)address;
 232                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 233                 return;
 234         }
 235
 236 no_context:
 237         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 238         if (fixup_exception(regs))
 239                 return;
 240
 241 /*
 242  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 243  * terminate things with extreme prejudice.
 244  */
 245
 246         bust_spinlocks(1);
 247
 248         if (address < PAGE_SIZE)
 249                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 250         else
 251                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 252         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 253         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 254         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 255         page = *(unsigned long *)MPTB;
 256         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 257         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 258         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 259                 page &= PAGE_MASK;
 260                 address &= 0x003ff000;
 261                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 262                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 263         }
 264         die("Oops", regs, error_code);
 265         bust_spinlocks(0);
 266         do_exit(SIGKILL);
 267
 268 /*
 269  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 270  * us unable to handle the page fault gracefully.
 271  */
 272 out_of_memory:
 273         up_read(&mm->mmap_sem);
 274         if (is_global_init(tsk)) {
 275                 yield();
 276                 down_read(&mm->mmap_sem);
 277                 goto survive;
 278         }
 279         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 280         if (error_code & ACE_USERMODE)
 281                 do_group_exit(SIGKILL);
 282         goto no_context;
 283
 284 do_sigbus:
 285         up_read(&mm->mmap_sem);
 286
 287         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 288         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 289                 goto no_context;
 290
 291         tsk->thread.address = address;
 292         tsk->thread.error_code = error_code;
 293         tsk->thread.trap_no = 14;
 294         info.si_signo = SIGBUS;
 295         info.si_errno = 0;
 296         info.si_code = BUS_ADRERR;
 297         info.si_addr = (void __user *)address;
 298         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 299         return;
 300
 301 vmalloc_fault:
 302         {
 303                 /*
 304                  * Synchronize this task's top level page-table
 305                  * with the 'reference' page table.
 306                  *
 307                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 308                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 309                  */
 310                 int offset = pgd_index(address);
 311                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 312                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 313                 pte_t *pte_k;
 314
 315                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 316                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 317                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 318
 319                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 320                         goto no_context;
 321
 322                 /*
 323                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 324                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 325                  */
 326
 327                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 328                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 329                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 330                         goto no_context;
 331                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 332
 333                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 334                 if (!pte_present(*pte_k))
 335                         goto no_context;
 336
 337                 addr = (address & PAGE_MASK);
 338                 set_thread_fault_code(error_code);
 339                 update_mmu_cache(NULL, addr, pte_k);
 340                 set_thread_fault_code(0);
 341                 return;
 342         }
 343 }
 344
 345 /*======================================================================*
 346  * update_mmu_cache()
 347  *======================================================================*/
 348 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 349 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 350 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 351 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 352         pte_t *ptep)
 353 {
 354         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 355         unsigned long pte_data, flags;
 356         unsigned int *entry_dat;
 357         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 358         int i;
 359
 360         /* Ptrace may call this routine. */
 361         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 362                 return;
 363
 364         local_irq_save(flags);
 365
 366         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 367
 368         pte_data = pte_val(*ptep);
 369
 370 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 371         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 372         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 373                 if (*entry1++ == vaddr) {
 374                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 375                         break;
 376                 }
 377                 entry1++;
 378         }
 379         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 380         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 381                 if (*entry2++ == vaddr) {
 382                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 383                         break;
 384                 }
 385                 entry2++;
 386         }
 387 #else
 388         /*
 389          * Update TLB entries
 390          *  entry1: ITLB entry address
 391          *  entry2: DTLB entry address
 392          */
 393         __asm__ __volatile__ (
 394                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 395                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 396                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 397                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 398                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 399                 ".fillinsn              \n"
 400                 "1:                     \n\t"
 401                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 402                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 403                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 404                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 405                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 406                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 407                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 408                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 409                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 410                 : "r4", "memory"
 411         );
 412 #endif
 413
 414         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 415                 goto notfound;
 416
 417 found:
 418         local_irq_restore(flags);
 419
 420         return;
 421
 422         /* Valid entry not found */
 423 notfound:
 424         /*
 425          * Update ITLB or DTLB entry
 426          *  entry1: TLB entry address
 427          *  entry2: TLB base address
 428          */
 429         if (!inst) {
 430                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 431                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 432         } else {
 433                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 434                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 435         }
 436         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 437
 438         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 439                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 440                         break;
 441
 442                 if (entry1 != entry2)
 443                         entry1 -= 2;
 444                 else
 445                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 446         }
 447
 448         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 449                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 450                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 451         }
 452         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 453         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 454
 455         goto found;
 456 }
 457
 458 /*======================================================================*
 459  * flush_tlb_page() : flushes one page
 460  *======================================================================*/
 461 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 462 {
 463         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 464                 unsigned long flags;
 465
 466                 local_irq_save(flags);
 467                 page &= PAGE_MASK;
 468                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 469                 __flush_tlb_page(page);
 470                 local_irq_restore(flags);
 471         }
 472 }
 473
 474 /*======================================================================*
 475  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 476  *======================================================================*/
 477 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 478         unsigned long end)
 479 {
 480         struct mm_struct *mm;
 481
 482         mm = vma->vm_mm;
 483         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 484                 unsigned long flags;
 485                 int size;
 486
 487                 local_irq_save(flags);
 488                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 489                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 490                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 491                         if (mm == current->mm)
 492                                 activate_context(mm);
 493                 } else {
 494                         unsigned long asid;
 495
 496                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 497                         start &= PAGE_MASK;
 498                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 499                         end &= PAGE_MASK;
 500
 501                         start |= asid;
 502                         end   |= asid;
 503                         while (start < end) {
 504                                 __flush_tlb_page(start);
 505                                 start += PAGE_SIZE;
 506                         }
 507                 }
 508                 local_irq_restore(flags);
 509         }
 510 }
 511
 512 /*======================================================================*
 513  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 514  *======================================================================*/
 515 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 516 {
 517         /* Invalidate all TLB of this process. */
 518         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 519         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 520                 unsigned long flags;
 521
 522                 local_irq_save(flags);
 523                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 524                 if (mm == current->mm)
 525                         activate_context(mm);
 526                 local_irq_restore(flags);
 527         }
 528 }
 529
 530 /*======================================================================*
 531  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 532  *======================================================================*/
 533 void local_flush_tlb_all(void)
 534 {
 535         unsigned long flags;
 536
 537         local_irq_save(flags);
 538         __flush_tlb_all();
 539         local_irq_restore(flags);
 540 }
 541
 542 /*======================================================================*
 543  * init_mmu()
 544  *======================================================================*/
 545 void __init init_mmu(void)
 546 {
 547         tlb_entry_i = 0;
 548         tlb_entry_d = 0;
 549         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 550         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 551         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 552 }