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