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  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  54  * message out
  55  */
  56 void bust_spinlocks(int yes)
  57 {
  58         int loglevel_save = console_loglevel;
  59
  60         if (yes) {
  61                 oops_in_progress = 1;
  62                 return;
  63         }
  64 #ifdef CONFIG_VT
  65         unblank_screen();
  66 #endif
  67         oops_in_progress = 0;
  68         /*
  69          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  70          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  71          * a poke.  Hold onto your hats...
  72          */
  73         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
  74         printk(" ");
  75         console_loglevel = loglevel_save;
  76 }
  77
  78 /*======================================================================*
  79  * do_page_fault()
  80  *======================================================================*
  81  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  82  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  83  * routines.
  84  *
  85  * ARGUMENT:
  86  *  regs       : M32R SP reg.
  87  *  error_code : See below
  88  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  89  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  90  *
  91  * error_code :
  92  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  93  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  94  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  95  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  96  *======================================================================*/
  97 #define ACE_PROTECTION          1
  98 #define ACE_WRITE               2
  99 #define ACE_USERMODE            4
 100 #define ACE_INSTRUCTION         8
 101
 102 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 103   unsigned long address)
 104 {
 105         struct task_struct *tsk;
 106         struct mm_struct *mm;
 107         struct vm_area_struct * vma;
 108         unsigned long page, addr;
 109         int write;
 110         siginfo_t info;
 111
 112         /*
 113          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
 114          */
 115         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
 116                 local_irq_enable();
 117
 118         tsk = current;
 119
 120         info.si_code = SEGV_MAPERR;
 121
 122         /*
 123          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 124          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 125          *
 126          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 127          * be in an interrupt or a critical region, and should
 128          * only copy the information from the master page table,
 129          * nothing more.
 130          *
 131          * This verifies that the fault happens in kernel space
 132          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
 133          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
 134          */
 135         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
 136                 goto vmalloc_fault;
 137
 138         mm = tsk->mm;
 139
 140         /*
 141          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
 142          * atomic region then we must not take the fault..
 143          */
 144         if (in_atomic() || !mm)
 145                 goto bad_area_nosemaphore;
 146
 147         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 148          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 149          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 150          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 151          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 152          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 153          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 154          * exceptions table.
 155          *
 156          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 157          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 158          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 159          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 160          * thus avoiding the deadlock.
 161          */
 162         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 163                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 164                     !search_exception_tables(regs->psw))
 165                         goto bad_area_nosemaphore;
 166                 down_read(&mm->mmap_sem);
 167         }
 168
 169         vma = find_vma(mm, address);
 170         if (!vma)
 171                 goto bad_area;
 172         if (vma->vm_start <= address)
 173                 goto good_area;
 174         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 175                 goto bad_area;
 176 #if 0
 177         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 178                 /*
 179                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 180                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 181                  * doing pre-decrement on the stack and that
 182                  * doesn't show up until later..
 183                  */
 184                 if (address + 4 < regs->spu)
 185                         goto bad_area;
 186         }
 187 #endif
 188         if (expand_stack(vma, address))
 189                 goto bad_area;
 190 /*
 191  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 192  * we can handle it..
 193  */
 194 good_area:
 195         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 196         write = 0;
 197         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 198                 default:        /* 3: write, present */
 199                         /* fall through */
 200                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 201                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 202                                 goto bad_area;
 203                         write++;
 204                         break;
 205                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 206                 case 0:         /* read, not present */
 207                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 208                                 goto bad_area;
 209         }
 210
 211         /*
 212          * For instruction access exception, check if the area is executable
 213          */
 214         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 215           goto bad_area;
 216
 217 survive:
 218         /*
 219          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 220          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 221          * the fault.
 222          */
 223         addr = (address & PAGE_MASK);
 224         set_thread_fault_code(error_code);
 225         switch (handle_mm_fault(mm, vma, addr, write)) {
 226                 case VM_FAULT_MINOR:
 227                         tsk->min_flt++;
 228                         break;
 229                 case VM_FAULT_MAJOR:
 230                         tsk->maj_flt++;
 231                         break;
 232                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 233                         goto do_sigbus;
 234                 case VM_FAULT_OOM:
 235                         goto out_of_memory;
 236                 default:
 237                         BUG();
 238         }
 239         set_thread_fault_code(0);
 240         up_read(&mm->mmap_sem);
 241         return;
 242
 243 /*
 244  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 245  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 246  */
 247 bad_area:
 248         up_read(&mm->mmap_sem);
 249
 250 bad_area_nosemaphore:
 251         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 252         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 253                 tsk->thread.address = address;
 254                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 255                 tsk->thread.trap_no = 14;
 256                 info.si_signo = SIGSEGV;
 257                 info.si_errno = 0;
 258                 /* info.si_code has been set above */
 259                 info.si_addr = (void __user *)address;
 260                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 261                 return;
 262         }
 263
 264 no_context:
 265         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 266         if (fixup_exception(regs))
 267                 return;
 268
 269 /*
 270  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 271  * terminate things with extreme prejudice.
 272  */
 273
 274         bust_spinlocks(1);
 275
 276         if (address < PAGE_SIZE)
 277                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 278         else
 279                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 280         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 281         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 282         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 283         page = *(unsigned long *)MPTB;
 284         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 285         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 286         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 287                 page &= PAGE_MASK;
 288                 address &= 0x003ff000;
 289                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 290                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 291         }
 292         die("Oops", regs, error_code);
 293         bust_spinlocks(0);
 294         do_exit(SIGKILL);
 295
 296 /*
 297  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 298  * us unable to handle the page fault gracefully.
 299  */
 300 out_of_memory:
 301         up_read(&mm->mmap_sem);
 302         if (is_init(tsk)) {
 303                 yield();
 304                 down_read(&mm->mmap_sem);
 305                 goto survive;
 306         }
 307         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 308         if (error_code & ACE_USERMODE)
 309                 do_exit(SIGKILL);
 310         goto no_context;
 311
 312 do_sigbus:
 313         up_read(&mm->mmap_sem);
 314
 315         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 316         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 317                 goto no_context;
 318
 319         tsk->thread.address = address;
 320         tsk->thread.error_code = error_code;
 321         tsk->thread.trap_no = 14;
 322         info.si_signo = SIGBUS;
 323         info.si_errno = 0;
 324         info.si_code = BUS_ADRERR;
 325         info.si_addr = (void __user *)address;
 326         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 327         return;
 328
 329 vmalloc_fault:
 330         {
 331                 /*
 332                  * Synchronize this task's top level page-table
 333                  * with the 'reference' page table.
 334                  *
 335                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 336                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 337                  */
 338                 int offset = pgd_index(address);
 339                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 340                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 341                 pte_t *pte_k;
 342
 343                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 344                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 345                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 346
 347                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 348                         goto no_context;
 349
 350                 /*
 351                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 352                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 353                  */
 354
 355                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 356                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 357                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 358                         goto no_context;
 359                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 360
 361                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 362                 if (!pte_present(*pte_k))
 363                         goto no_context;
 364
 365                 addr = (address & PAGE_MASK) | (error_code & ACE_INSTRUCTION);
 366                 update_mmu_cache(NULL, addr, *pte_k);
 367                 return;
 368         }
 369 }
 370
 371 /*======================================================================*
 372  * update_mmu_cache()
 373  *======================================================================*/
 374 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 375 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 376 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 377 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 378         pte_t pte)
 379 {
 380         unsigned long *entry1, *entry2;
 381         unsigned long pte_data, flags;
 382         unsigned int *entry_dat;
 383         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 384         int i;
 385
 386         /* Ptrace may call this routine. */
 387         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 388                 return;
 389
 390         local_irq_save(flags);
 391
 392         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 393
 394 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 395         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 396         for(i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 397                 if(*entry1++ == vaddr) {
 398                         pte_data = pte_val(pte);
 399                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 400                         break;
 401                 }
 402                 entry1++;
 403         }
 404         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 405         for(i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 406                 if(*entry2++ == vaddr) {
 407                         pte_data = pte_val(pte);
 408                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 409                         break;
 410                 }
 411                 entry2++;
 412         }
 413         local_irq_restore(flags);
 414         return;
 415 #else
 416         pte_data = pte_val(pte);
 417
 418         /*
 419          * Update TLB entries
 420          *  entry1: ITLB entry address
 421          *  entry2: DTLB entry address
 422          */
 423         __asm__ __volatile__ (
 424                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 425                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 426                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 427                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 428                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 429                 ".fillinsn              \n"
 430                 "1:                     \n\t"
 431                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 432                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 433                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 434                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 435                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 436                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 437                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 438                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 439                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 440                 : "r4", "memory"
 441         );
 442
 443         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 444                 goto notfound;
 445
 446 found:
 447         local_irq_restore(flags);
 448
 449         return;
 450
 451         /* Valid entry not found */
 452 notfound:
 453         /*
 454          * Update ITLB or DTLB entry
 455          *  entry1: TLB entry address
 456          *  entry2: TLB base address
 457          */
 458         if (!inst) {
 459                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 460                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 461         } else {
 462                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 463                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 464         }
 465         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 466
 467         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 468                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 469                         break;
 470
 471                 if (entry1 != entry2)
 472                         entry1 -= 2;
 473                 else
 474                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 475         }
 476
 477         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 478                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 479                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 480         }
 481         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 482         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 483
 484         goto found;
 485 #endif
 486 }
 487
 488 /*======================================================================*
 489  * flush_tlb_page() : flushes one page
 490  *======================================================================*/
 491 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 492 {
 493         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 494                 unsigned long flags;
 495
 496                 local_irq_save(flags);
 497                 page &= PAGE_MASK;
 498                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 499                 __flush_tlb_page(page);
 500                 local_irq_restore(flags);
 501         }
 502 }
 503
 504 /*======================================================================*
 505  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 506  *======================================================================*/
 507 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 508         unsigned long end)
 509 {
 510         struct mm_struct *mm;
 511
 512         mm = vma->vm_mm;
 513         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 514                 unsigned long flags;
 515                 int size;
 516
 517                 local_irq_save(flags);
 518                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 519                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 520                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 521                         if (mm == current->mm)
 522                                 activate_context(mm);
 523                 } else {
 524                         unsigned long asid;
 525
 526                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 527                         start &= PAGE_MASK;
 528                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 529                         end &= PAGE_MASK;
 530
 531                         start |= asid;
 532                         end   |= asid;
 533                         while (start < end) {
 534                                 __flush_tlb_page(start);
 535                                 start += PAGE_SIZE;
 536                         }
 537                 }
 538                 local_irq_restore(flags);
 539         }
 540 }
 541
 542 /*======================================================================*
 543  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 544  *======================================================================*/
 545 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 546 {
 547         /* Invalidate all TLB of this process. */
 548         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 549         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 550                 unsigned long flags;
 551
 552                 local_irq_save(flags);
 553                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 554                 if (mm == current->mm)
 555                         activate_context(mm);
 556                 local_irq_restore(flags);
 557         }
 558 }
 559
 560 /*======================================================================*
 561  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 562  *======================================================================*/
 563 void local_flush_tlb_all(void)
 564 {
 565         unsigned long flags;
 566
 567         local_irq_save(flags);
 568         __flush_tlb_all();
 569         local_irq_restore(flags);
 570 }
 571
 572 /*======================================================================*
 573  * init_mmu()
 574  *======================================================================*/
 575 void __init init_mmu(void)
 576 {
 577         tlb_entry_i = 0;
 578         tlb_entry_d = 0;
 579         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 580         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 581         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 582 }