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/signal.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/ptrace.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21 #include <linux/mm.h>
  22 #include <linux/smp.h>
  23 #include <linux/smp_lock.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/console.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/hardirq.h>
  28 #include <linux/kprobes.h>
  29
  30 #include <asm/system.h>
  31 #include <asm/uaccess.h>
  32 #include <asm/pgtable.h>
  33 #include <asm/kdebug.h>
  34
  35 #ifndef CONFIG_64BIT
  36 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  37 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
  38 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  39 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  40 #else /* CONFIG_64BIT */
  41 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  42 #define __FIXUP_MASK ~0L
  43 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  44 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  45 #endif /* CONFIG_64BIT */
  46
  47 #ifdef CONFIG_SYSCTL
  48 extern int sysctl_userprocess_debug;
  49 #endif
  50
  51 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  52
  53 #ifdef CONFIG_KPROBES
  54 ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
  55 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  56 {
  57         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
  58 }
  59
  60 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  61 {
  62         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
  63 }
  64
  65 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  66                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  67 {
  68         struct die_args args = {
  69                 .regs = regs,
  70                 .str = str,
  71                 .err = err,
  72                 .trapnr = trap,
  73                 .signr = sig
  74         };
  75         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
  76 }
  77 #else
  78 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  79                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  80 {
  81         return NOTIFY_DONE;
  82 }
  83 #endif
  84
  85 extern spinlock_t timerlist_lock;
  86
  87 /*
  88  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  89  * message out (timerlist_lock is acquired through the
  90  * console unblank code)
  91  */
  92 void bust_spinlocks(int yes)
  93 {
  94         if (yes) {
  95                 oops_in_progress = 1;
  96         } else {
  97                 int loglevel_save = console_loglevel;
  98                 console_unblank();
  99                 oops_in_progress = 0;
 100                 /*
 101                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
 102                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
 103                  * a poke.  Hold onto your hats...
 104                  */
 105                 console_loglevel = 15;
 106                 printk(" ");
 107                 console_loglevel = loglevel_save;
 108         }
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Check which address space is addressed by the access
 113  * register in S390_lowcore.exc_access_id.
 114  * Returns 1 for user space and 0 for kernel space.
 115  */
 116 static int __check_access_register(struct pt_regs *regs, int error_code)
 117 {
 118         int areg = S390_lowcore.exc_access_id;
 119
 120         if (areg == 0)
 121                 /* Access via access register 0 -> kernel address */
 122                 return 0;
 123         save_access_regs(current->thread.acrs);
 124         if (regs && areg < NUM_ACRS && current->thread.acrs[areg] <= 1)
 125                 /*
 126                  * access register contains 0 -> kernel address,
 127                  * access register contains 1 -> user space address
 128                  */
 129                 return current->thread.acrs[areg];
 130
 131         /* Something unhealthy was done with the access registers... */
 132         die("page fault via unknown access register", regs, error_code);
 133         do_exit(SIGKILL);
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Check which address space the address belongs to.
 139  * Returns 1 for user space and 0 for kernel space.
 140  */
 141 static inline int check_user_space(struct pt_regs *regs, int error_code)
 142 {
 143         /*
 144          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code indicate
 145          * which paging table was used:
 146          *   0: Primary Segment Table Descriptor
 147          *   1: STD determined via access register
 148          *   2: Secondary Segment Table Descriptor
 149          *   3: Home Segment Table Descriptor
 150          */
 151         int descriptor = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
 152         if (unlikely(descriptor == 1))
 153                 return __check_access_register(regs, error_code);
 154         if (descriptor == 2)
 155                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 156         return descriptor != 0;
 157 }
 158
 159 /*
 160  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 161  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 162  */
 163 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 164                        int si_code, unsigned long address)
 165 {
 166         struct siginfo si;
 167
 168 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 169 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 170         if (sysctl_userprocess_debug)
 171 #endif
 172         {
 173                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 174                        error_code);
 175                 printk("failing address: %lX\n", address);
 176                 show_regs(regs);
 177         }
 178 #endif
 179         si.si_signo = SIGSEGV;
 180         si.si_code = si_code;
 181         si.si_addr = (void __user *) address;
 182         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 187  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 188  * routines.
 189  *
 190  * error_code:
 191  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 192  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 193  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 194  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 195  */
 196 static inline void __kprobes
 197 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int is_protection)
 198 {
 199         struct task_struct *tsk;
 200         struct mm_struct *mm;
 201         struct vm_area_struct * vma;
 202         unsigned long address;
 203         int user_address;
 204         const struct exception_table_entry *fixup;
 205         int si_code = SEGV_MAPERR;
 206
 207         tsk = current;
 208         mm = tsk->mm;
 209
 210         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
 211                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 212                 return;
 213
 214         /*
 215          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 216          * as a special case because the translation exception code
 217          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 218          */
 219         if (is_protection && !(S390_lowcore.trans_exc_code & 4)) {
 220
 221                 /* Low-address protection hit in kernel mode means
 222                    NULL pointer write access in kernel mode.  */
 223                 if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)) {
 224                         address = 0;
 225                         user_address = 0;
 226                         goto no_context;
 227                 }
 228
 229                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'.  */
 230                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 231                 do_exit(SIGKILL);
 232         }
 233
 234         /*
 235          * get the failing address
 236          * more specific the segment and page table portion of
 237          * the address
 238          */
 239         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 240         user_address = check_user_space(regs, error_code);
 241
 242         /*
 243          * Verify that the fault happened in user space, that
 244          * we are not in an interrupt and that there is a
 245          * user context.
 246          */
 247         if (user_address == 0 || in_atomic() || !mm)
 248                 goto no_context;
 249
 250         /*
 251          * When we get here, the fault happened in the current
 252          * task's user address space, so we can switch on the
 253          * interrupts again and then search the VMAs
 254          */
 255         local_irq_enable();
 256
 257         down_read(&mm->mmap_sem);
 258
 259         vma = find_vma(mm, address);
 260         if (!vma)
 261                 goto bad_area;
 262         if (vma->vm_start <= address)
 263                 goto good_area;
 264         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 265                 goto bad_area;
 266         if (expand_stack(vma, address))
 267                 goto bad_area;
 268 /*
 269  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 270  * we can handle it..
 271  */
 272 good_area:
 273         si_code = SEGV_ACCERR;
 274         if (!is_protection) {
 275                 /* page not present, check vm flags */
 276                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 277                         goto bad_area;
 278         } else {
 279                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 280                         goto bad_area;
 281         }
 282
 283 survive:
 284         /*
 285          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 286          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 287          * the fault.
 288          */
 289         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, is_protection)) {
 290         case VM_FAULT_MINOR:
 291                 tsk->min_flt++;
 292                 break;
 293         case VM_FAULT_MAJOR:
 294                 tsk->maj_flt++;
 295                 break;
 296         case VM_FAULT_SIGBUS:
 297                 goto do_sigbus;
 298         case VM_FAULT_OOM:
 299                 goto out_of_memory;
 300         default:
 301                 BUG();
 302         }
 303
 304         up_read(&mm->mmap_sem);
 305         /*
 306          * The instruction that caused the program check will
 307          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 308          */
 309         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 310         return;
 311
 312 /*
 313  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 314  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 315  */
 316 bad_area:
 317         up_read(&mm->mmap_sem);
 318
 319         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 320         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 321                 tsk->thread.prot_addr = address;
 322                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 323                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 324                 return;
 325         }
 326
 327 no_context:
 328         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 329         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 330         if (fixup) {
 331                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 332                 return;
 333         }
 334
 335 /*
 336  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 337  * terminate things with extreme prejudice.
 338  */
 339         if (user_address == 0)
 340                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 341                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 342         else
 343                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 344                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 345
 346         die("Oops", regs, error_code);
 347         do_exit(SIGKILL);
 348
 349
 350 /*
 351  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 352  * us unable to handle the page fault gracefully.
 353 */
 354 out_of_memory:
 355         up_read(&mm->mmap_sem);
 356         if (is_init(tsk)) {
 357                 yield();
 358                 down_read(&mm->mmap_sem);
 359                 goto survive;
 360         }
 361         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 362         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 363                 do_exit(SIGKILL);
 364         goto no_context;
 365
 366 do_sigbus:
 367         up_read(&mm->mmap_sem);
 368
 369         /*
 370          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 371          * or user mode.
 372          */
 373         tsk->thread.prot_addr = address;
 374         tsk->thread.trap_no = error_code;
 375         force_sig(SIGBUS, tsk);
 376
 377         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 378         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 379                 goto no_context;
 380 }
 381
 382 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 383 {
 384         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 385         do_exception(regs, 4, 1);
 386 }
 387
 388 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 389 {
 390         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
 391 }
 392
 393 #ifdef CONFIG_PFAULT
 394 /*
 395  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 396  */
 397 static int pfault_disable = 0;
 398
 399 static int __init nopfault(char *str)
 400 {
 401         pfault_disable = 1;
 402         return 1;
 403 }
 404
 405 __setup("nopfault", nopfault);
 406
 407 typedef struct {
 408         __u16 refdiagc;
 409         __u16 reffcode;
 410         __u16 refdwlen;
 411         __u16 refversn;
 412         __u64 refgaddr;
 413         __u64 refselmk;
 414         __u64 refcmpmk;
 415         __u64 reserved;
 416 } __attribute__ ((packed)) pfault_refbk_t;
 417
 418 int pfault_init(void)
 419 {
 420         pfault_refbk_t refbk =
 421                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 422                   __PF_RES_FIELD };
 423         int rc;
 424
 425         if (pfault_disable)
 426                 return -1;
 427         asm volatile(
 428                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 429                 "0:     j       2f\n"
 430                 "1:     la      %0,8\n"
 431                 "2:\n"
 432                 EX_TABLE(0b,1b)
 433                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 434         __ctl_set_bit(0, 9);
 435         return rc;
 436 }
 437
 438 void pfault_fini(void)
 439 {
 440         pfault_refbk_t refbk =
 441         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 442
 443         if (pfault_disable)
 444                 return;
 445         __ctl_clear_bit(0,9);
 446         asm volatile(
 447                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 448                 "0:\n"
 449                 EX_TABLE(0b,0b)
 450                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 451 }
 452
 453 asmlinkage void
 454 pfault_interrupt(struct pt_regs *regs, __u16 error_code)
 455 {
 456         struct task_struct *tsk;
 457         __u16 subcode;
 458
 459         /*
 460          * Get the external interruption subcode & pfault
 461          * initial/completion signal bit. VM stores this
 462          * in the 'cpu address' field associated with the
 463          * external interrupt.
 464          */
 465         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 466         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 467                 return;
 468
 469         /*
 470          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 471          */
 472         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 473
 474         if (subcode & 0x0080) {
 475                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 476                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 477                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 478                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 479                          * back to zero and wake up the process. This can
 480                          * safely be done because the task is still sleeping
 481                          * and can't produce new pfaults. */
 482                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 483                         wake_up_process(tsk);
 484                         put_task_struct(tsk);
 485                 }
 486         } else {
 487                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 488                 get_task_struct(tsk);
 489                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 490                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 491                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 492                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 493                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 494                          * done safely because tsk is running in kernel
 495                          * mode and can't produce new pfaults. */
 496                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 497                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 498                         put_task_struct(tsk);
 499                 } else
 500                         set_tsk_need_resched(tsk);
 501         }
 502 }
 503 #endif
 504