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/perf_event.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/string.h>
  19 #include <linux/types.h>
  20 #include <linux/ptrace.h>
  21 #include <linux/mman.h>
  22 #include <linux/mm.h>
  23 #include <linux/compat.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/kdebug.h>
  26 #include <linux/init.h>
  27 #include <linux/console.h>
  28 #include <linux/module.h>
  29 #include <linux/hardirq.h>
  30 #include <linux/kprobes.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <linux/hugetlb.h>
  33 #include <asm/asm-offsets.h>
  34 #include <asm/system.h>
  35 #include <asm/pgtable.h>
  36 #include <asm/s390_ext.h>
  37 #include <asm/mmu_context.h>
  38 #include <asm/compat.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 inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  56 {
  57         int ret = 0;
  58
  59         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  60         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  61                 preempt_disable();
  62                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  63                         ret = 1;
  64                 preempt_enable();
  65         }
  66         return ret;
  67 }
  68
  69
  70 /*
  71  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  72  * message out.
  73  */
  74 void bust_spinlocks(int yes)
  75 {
  76         if (yes) {
  77                 oops_in_progress = 1;
  78         } else {
  79                 int loglevel_save = console_loglevel;
  80                 console_unblank();
  81                 oops_in_progress = 0;
  82                 /*
  83                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  84                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  85                  * a poke.  Hold onto your hats...
  86                  */
  87                 console_loglevel = 15;
  88                 printk(" ");
  89                 console_loglevel = loglevel_save;
  90         }
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Returns the address space associated with the fault.
  95  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
  96  */
  97 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
  98 {
  99         /*
 100          * The lowest two bits of the translation exception
 101          * identification indicate which paging table was used.
 102          */
 103         trans_exc_code &= 3;
 104         if (trans_exc_code == 2)
 105                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
 106                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 107         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
 108                 /* User space if the access has been done via home space. */
 109                 return trans_exc_code == 3;
 110         /*
 111          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
 112          * space. Access via secondary space has already been covered,
 113          * access via primary space or access register is from user space
 114          * and access via home space is from the kernel.
 115          */
 116         return trans_exc_code != 3;
 117 }
 118
 119 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long int_code,
 120                                      int signr, unsigned long address)
 121 {
 122         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 123                 return;
 124         if (!unhandled_signal(current, signr))
 125                 return;
 126         if (!printk_ratelimit())
 127                 return;
 128         printk("User process fault: interruption code 0x%lX ", int_code);
 129         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 130         printk("\n");
 131         printk("failing address: %lX\n", address);
 132         show_regs(regs);
 133 }
 134
 135 /*
 136  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 137  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 138  */
 139 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, long int_code,
 140                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
 141 {
 142         struct siginfo si;
 143         unsigned long address;
 144
 145         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 146         current->thread.prot_addr = address;
 147         current->thread.trap_no = int_code;
 148         report_user_fault(regs, int_code, SIGSEGV, address);
 149         si.si_signo = SIGSEGV;
 150         si.si_code = si_code;
 151         si.si_addr = (void __user *) address;
 152         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 153 }
 154
 155 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
 156                                    unsigned long trans_exc_code)
 157 {
 158         const struct exception_table_entry *fixup;
 159         unsigned long address;
 160
 161         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 162         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 163         if (fixup) {
 164                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 165                 return;
 166         }
 167
 168         /*
 169          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 170          * terminate things with extreme prejudice.
 171          */
 172         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 173         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
 174                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 175                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 176         else
 177                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 178                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 179
 180         die("Oops", regs, int_code);
 181         do_exit(SIGKILL);
 182 }
 183
 184 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
 185                                     unsigned long trans_exc_code)
 186 {
 187         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 188            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 189         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 190                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 191                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
 192                 do_exit(SIGKILL);
 193         }
 194
 195         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 196 }
 197
 198 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
 199                                unsigned long trans_exc_code)
 200 {
 201         struct task_struct *tsk = current;
 202
 203         /*
 204          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 205          * or user mode.
 206          */
 207         tsk->thread.prot_addr = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 208         tsk->thread.trap_no = int_code;
 209         force_sig(SIGBUS, tsk);
 210 }
 211
 212 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 213 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs, long int_code,
 214                                   unsigned long trans_exc_code)
 215 {
 216         u16 instruction;
 217         int rc;
 218
 219         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 220
 221         if (!rc && instruction == 0x0a77) {
 222                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 223                 if (is_compat_task())
 224                         sys32_sigreturn();
 225                 else
 226                         sys_sigreturn();
 227         } else if (!rc && instruction == 0x0aad) {
 228                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 229                 if (is_compat_task())
 230                         sys32_rt_sigreturn();
 231                 else
 232                         sys_rt_sigreturn();
 233         } else
 234                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
 235         return 0;
 236 }
 237 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 238
 239 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
 240                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
 241 {
 242         int si_code;
 243
 244         switch (fault) {
 245         case VM_FAULT_BADACCESS:
 246 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 247                 if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 248                     (trans_exc_code & 3) == 0) {
 249                         signal_return(regs, int_code, trans_exc_code);
 250                         break;
 251                 }
 252 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 253         case VM_FAULT_BADMAP:
 254                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 255                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 256                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 257                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 258                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 259                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
 260                         return;
 261                 }
 262         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 263                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 264                 break;
 265         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 266                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 267                         pagefault_out_of_memory();
 268                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 269                         do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
 270                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 271                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 272                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 273                 } else
 274                         BUG();
 275                 break;
 276         }
 277 }
 278
 279 /*
 280  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 281  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 282  * routines.
 283  *
 284  * interruption code (int_code):
 285  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 286  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 287  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 288  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 289  */
 290 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
 291                                unsigned long trans_exc_code)
 292 {
 293         struct task_struct *tsk;
 294         struct mm_struct *mm;
 295         struct vm_area_struct *vma;
 296         unsigned long address;
 297         int fault;
 298
 299         if (notify_page_fault(regs))
 300                 return 0;
 301
 302         tsk = current;
 303         mm = tsk->mm;
 304
 305         /*
 306          * Verify that the fault happened in user space, that
 307          * we are not in an interrupt and that there is a
 308          * user context.
 309          */
 310         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 311         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 312                 goto out;
 313
 314         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 315         /*
 316          * When we get here, the fault happened in the current
 317          * task's user address space, so we can switch on the
 318          * interrupts again and then search the VMAs
 319          */
 320         local_irq_enable();
 321         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
 322         down_read(&mm->mmap_sem);
 323
 324         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 325         vma = find_vma(mm, address);
 326         if (!vma)
 327                 goto out_up;
 328
 329         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 330                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 331                         goto out_up;
 332                 if (expand_stack(vma, address))
 333                         goto out_up;
 334         }
 335
 336         /*
 337          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 338          * we can handle it..
 339          */
 340         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 341         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 342                 goto out_up;
 343
 344         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 345                 address &= HPAGE_MASK;
 346         /*
 347          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 348          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 349          * the fault.
 350          */
 351         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address,
 352                                 (access == VM_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 353         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 354                 goto out_up;
 355
 356         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 357                 tsk->maj_flt++;
 358                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
 359                                      regs, address);
 360         } else {
 361                 tsk->min_flt++;
 362                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
 363                                      regs, address);
 364         }
 365         /*
 366          * The instruction that caused the program check will
 367          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 368          */
 369         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 370         fault = 0;
 371 out_up:
 372         up_read(&mm->mmap_sem);
 373 out:
 374         return fault;
 375 }
 376
 377 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
 378 {
 379         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 380         int fault;
 381
 382         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 383         regs->psw.addr -= (int_code >> 16);
 384         /*
 385          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 386          * as a special case because the translation exception code
 387          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 388          */
 389         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 390                 do_low_address(regs, int_code, trans_exc_code);
 391                 return;
 392         }
 393         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
 394         if (unlikely(fault))
 395                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
 396 }
 397
 398 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
 399 {
 400         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 401         int access, fault;
 402
 403         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 404 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 405         if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 406             (trans_exc_code & 3) == 0)
 407                 access = VM_EXEC;
 408 #endif
 409         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
 410         if (unlikely(fault))
 411                 do_fault_error(regs, int_code & 255, trans_exc_code, fault);
 412 }
 413
 414 #ifdef CONFIG_64BIT
 415 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long int_code)
 416 {
 417         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 418         struct mm_struct *mm = current->mm;
 419         struct vm_area_struct *vma;
 420
 421         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 422                 goto no_context;
 423
 424         local_irq_enable();
 425
 426         down_read(&mm->mmap_sem);
 427         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
 428         up_read(&mm->mmap_sem);
 429
 430         if (vma) {
 431                 update_mm(mm, current);
 432                 return;
 433         }
 434
 435         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 436         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 437                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
 438                 return;
 439         }
 440
 441 no_context:
 442         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 443 }
 444 #endif
 445
 446 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long int_code, int write_user)
 447 {
 448         struct pt_regs regs;
 449         int access, fault;
 450
 451         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
 452         if (!irqs_disabled())
 453                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 454         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
 455         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
 456         uaddr &= PAGE_MASK;
 457         access = write_user ? VM_WRITE : VM_READ;
 458         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
 459         if (unlikely(fault)) {
 460                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 461                         pagefault_out_of_memory();
 462                         fault = 0;
 463                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 464                         do_sigbus(&regs, int_code, uaddr);
 465         }
 466         return fault ? -EFAULT : 0;
 467 }
 468
 469 #ifdef CONFIG_PFAULT
 470 /*
 471  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 472  */
 473 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 474 static int pfault_disable = 0;
 475
 476 static int __init nopfault(char *str)
 477 {
 478         pfault_disable = 1;
 479         return 1;
 480 }
 481
 482 __setup("nopfault", nopfault);
 483
 484 typedef struct {
 485         __u16 refdiagc;
 486         __u16 reffcode;
 487         __u16 refdwlen;
 488         __u16 refversn;
 489         __u64 refgaddr;
 490         __u64 refselmk;
 491         __u64 refcmpmk;
 492         __u64 reserved;
 493 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 494
 495 int pfault_init(void)
 496 {
 497         pfault_refbk_t refbk =
 498                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 499                   __PF_RES_FIELD };
 500         int rc;
 501
 502         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 503                 return -1;
 504         asm volatile(
 505                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 506                 "0:     j       2f\n"
 507                 "1:     la      %0,8\n"
 508                 "2:\n"
 509                 EX_TABLE(0b,1b)
 510                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 511         __ctl_set_bit(0, 9);
 512         return rc;
 513 }
 514
 515 void pfault_fini(void)
 516 {
 517         pfault_refbk_t refbk =
 518         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 519
 520         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 521                 return;
 522         __ctl_clear_bit(0,9);
 523         asm volatile(
 524                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 525                 "0:\n"
 526                 EX_TABLE(0b,0b)
 527                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 528 }
 529
 530 static void pfault_interrupt(__u16 int_code)
 531 {
 532         struct task_struct *tsk;
 533         __u16 subcode;
 534
 535         /*
 536          * Get the external interruption subcode & pfault
 537          * initial/completion signal bit. VM stores this
 538          * in the 'cpu address' field associated with the
 539          * external interrupt.
 540          */
 541         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 542         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 543                 return;
 544
 545         /*
 546          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 547          */
 548         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 549
 550         if (subcode & 0x0080) {
 551                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 552                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 553                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 554                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 555                          * back to zero and wake up the process. This can
 556                          * safely be done because the task is still sleeping
 557                          * and can't produce new pfaults. */
 558                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 559                         wake_up_process(tsk);
 560                         put_task_struct(tsk);
 561                 }
 562         } else {
 563                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 564                 get_task_struct(tsk);
 565                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 566                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 567                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 568                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 569                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 570                          * done safely because tsk is running in kernel
 571                          * mode and can't produce new pfaults. */
 572                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 573                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 574                         put_task_struct(tsk);
 575                 } else
 576                         set_tsk_need_resched(tsk);
 577         }
 578 }
 579
 580 void __init pfault_irq_init(void)
 581 {
 582         if (!MACHINE_IS_VM)
 583                 return;
 584
 585         /*
 586          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 587          */
 588         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 589                                               &ext_int_pfault) != 0)
 590                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 591
 592         if (pfault_init() == 0)
 593                 return;
 594
 595         /* Tough luck, no pfault. */
 596         pfault_disable = 1;
 597         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 598                                             &ext_int_pfault);
 599 }
 600 #endif