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/s390_ext.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                         pagefault_out_of_memory();
 250                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 251                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 252                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 253                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 254                         else
 255                                 do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
 256                 } else
 257                         BUG();
 258                 break;
 259         }
 260 }
 261
 262 /*
 263  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 264  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 265  * routines.
 266  *
 267  * interruption code (int_code):
 268  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 269  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 270  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 271  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 272  */
 273 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
 274                                unsigned long trans_exc_code)
 275 {
 276         struct task_struct *tsk;
 277         struct mm_struct *mm;
 278         struct vm_area_struct *vma;
 279         unsigned long address;
 280         int fault, write;
 281
 282         if (notify_page_fault(regs))
 283                 return 0;
 284
 285         tsk = current;
 286         mm = tsk->mm;
 287
 288         /*
 289          * Verify that the fault happened in user space, that
 290          * we are not in an interrupt and that there is a
 291          * user context.
 292          */
 293         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 294         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 295                 goto out;
 296
 297         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 298         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
 299         down_read(&mm->mmap_sem);
 300
 301         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 302         vma = find_vma(mm, address);
 303         if (!vma)
 304                 goto out_up;
 305
 306         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 307                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 308                         goto out_up;
 309                 if (expand_stack(vma, address))
 310                         goto out_up;
 311         }
 312
 313         /*
 314          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 315          * we can handle it..
 316          */
 317         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 318         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 319                 goto out_up;
 320
 321         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 322                 address &= HPAGE_MASK;
 323         /*
 324          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 325          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 326          * the fault.
 327          */
 328         write = (access == VM_WRITE ||
 329                  (trans_exc_code & store_indication) == 0x400) ?
 330                 FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 331         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 332         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 333                 goto out_up;
 334
 335         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 336                 tsk->maj_flt++;
 337                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
 338                                      regs, address);
 339         } else {
 340                 tsk->min_flt++;
 341                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
 342                                      regs, address);
 343         }
 344         /*
 345          * The instruction that caused the program check will
 346          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 347          */
 348         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
 349         fault = 0;
 350 out_up:
 351         up_read(&mm->mmap_sem);
 352 out:
 353         return fault;
 354 }
 355
 356 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 357                                        unsigned long trans_exc_code)
 358 {
 359         int fault;
 360
 361         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
 362         regs->psw.addr -= (pgm_int_code >> 16);
 363         /*
 364          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 365          * as a special case because the translation exception code
 366          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 367          */
 368         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 369                 do_low_address(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
 370                 return;
 371         }
 372         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
 373         if (unlikely(fault))
 374                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
 375 }
 376
 377 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 378                                 unsigned long trans_exc_code)
 379 {
 380         int access, fault;
 381
 382         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 383         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
 384         if (unlikely(fault))
 385                 do_fault_error(regs, pgm_int_code & 255, trans_exc_code, fault);
 386 }
 387
 388 #ifdef CONFIG_64BIT
 389 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 390                                  unsigned long trans_exc_code)
 391 {
 392         struct mm_struct *mm = current->mm;
 393         struct vm_area_struct *vma;
 394
 395         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 396                 goto no_context;
 397
 398         down_read(&mm->mmap_sem);
 399         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
 400         up_read(&mm->mmap_sem);
 401
 402         if (vma) {
 403                 update_mm(mm, current);
 404                 return;
 405         }
 406
 407         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 408         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 409                 do_sigsegv(regs, pgm_int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
 410                 return;
 411         }
 412
 413 no_context:
 414         do_no_context(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
 415 }
 416 #endif
 417
 418 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
 419 {
 420         struct pt_regs regs;
 421         int access, fault;
 422
 423         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
 424         if (!irqs_disabled())
 425                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 426         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
 427         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
 428         uaddr &= PAGE_MASK;
 429         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 430         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
 431         if (unlikely(fault)) {
 432                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 433                         pagefault_out_of_memory();
 434                         fault = 0;
 435                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 436                         do_sigbus(&regs, pgm_int_code, uaddr);
 437         }
 438         return fault ? -EFAULT : 0;
 439 }
 440
 441 #ifdef CONFIG_PFAULT
 442 /*
 443  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 444  */
 445 static int pfault_disable;
 446
 447 static int __init nopfault(char *str)
 448 {
 449         pfault_disable = 1;
 450         return 1;
 451 }
 452
 453 __setup("nopfault", nopfault);
 454
 455 struct pfault_refbk {
 456         u16 refdiagc;
 457         u16 reffcode;
 458         u16 refdwlen;
 459         u16 refversn;
 460         u64 refgaddr;
 461         u64 refselmk;
 462         u64 refcmpmk;
 463         u64 reserved;
 464 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 465
 466 int pfault_init(void)
 467 {
 468         struct pfault_refbk refbk = {
 469                 .refdiagc = 0x258,
 470                 .reffcode = 0,
 471                 .refdwlen = 5,
 472                 .refversn = 2,
 473                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
 474                 .refselmk = 1ULL << 48,
 475                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
 476                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
 477         int rc;
 478
 479         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 480                 return -1;
 481         asm volatile(
 482                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 483                 "0:     j       2f\n"
 484                 "1:     la      %0,8\n"
 485                 "2:\n"
 486                 EX_TABLE(0b,1b)
 487                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 488         __ctl_set_bit(0, 9);
 489         return rc;
 490 }
 491
 492 void pfault_fini(void)
 493 {
 494         struct pfault_refbk refbk = {
 495                 .refdiagc = 0x258,
 496                 .reffcode = 1,
 497                 .refdwlen = 5,
 498                 .refversn = 2,
 499         };
 500
 501         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 502                 return;
 503         __ctl_clear_bit(0,9);
 504         asm volatile(
 505                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 506                 "0:\n"
 507                 EX_TABLE(0b,0b)
 508                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 509 }
 510
 511 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 512 static LIST_HEAD(pfault_list);
 513
 514 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
 515                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 516 {
 517         struct task_struct *tsk;
 518         __u16 subcode;
 519         pid_t pid;
 520
 521         /*
 522          * Get the external interruption subcode & pfault
 523          * initial/completion signal bit. VM stores this
 524          * in the 'cpu address' field associated with the
 525          * external interrupt.
 526          */
 527         subcode = ext_int_code >> 16;
 528         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 529                 return;
 530         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
 531         if (subcode & 0x0080) {
 532                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
 533                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
 534                 rcu_read_lock();
 535                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 536                 if (tsk)
 537                         get_task_struct(tsk);
 538                 rcu_read_unlock();
 539                 if (!tsk)
 540                         return;
 541         } else {
 542                 tsk = current;
 543         }
 544         spin_lock(&pfault_lock);
 545         if (subcode & 0x0080) {
 546                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 547                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 548                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 549                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 550                          * back to zero and wake up the process. This can
 551                          * safely be done because the task is still sleeping
 552                          * and can't produce new pfaults. */
 553                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 554                         list_del(&tsk->thread.list);
 555                         wake_up_process(tsk);
 556                 } else {
 557                         /* Completion interrupt was faster than initial
 558                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 559                          * interrupt doesn't put the task to sleep. */
 560                         tsk->thread.pfault_wait = -1;
 561                 }
 562                 put_task_struct(tsk);
 563         } else {
 564                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 565                 if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 566                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 567                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 568                          * back to zero and exit. */
 569                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 570                 } else {
 571                         /* Initial interrupt arrived before completion
 572                          * interrupt. Let the task sleep. */
 573                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 574                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 575                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 576                         set_tsk_need_resched(tsk);
 577                 }
 578         }
 579         spin_unlock(&pfault_lock);
 580 }
 581
 582 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 583                                        unsigned long action, void *hcpu)
 584 {
 585         struct thread_struct *thread, *next;
 586         struct task_struct *tsk;
 587
 588         switch (action) {
 589         case CPU_DEAD:
 590         case CPU_DEAD_FROZEN:
 591                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
 592                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 593                         thread->pfault_wait = 0;
 594                         list_del(&thread->list);
 595                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 596                         wake_up_process(tsk);
 597                 }
 598                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 599                 break;
 600         default:
 601                 break;
 602         }
 603         return NOTIFY_OK;
 604 }
 605
 606 static int __init pfault_irq_init(void)
 607 {
 608         int rc;
 609
 610         if (!MACHINE_IS_VM)
 611                 return 0;
 612         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 613         if (rc)
 614                 goto out_extint;
 615         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 616         if (rc)
 617                 goto out_pfault;
 618         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
 619         return 0;
 620
 621 out_pfault:
 622         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 623 out_extint:
 624         pfault_disable = 1;
 625         return rc;
 626 }
 627 early_initcall(pfault_irq_init);
 628
 629 #endif /* CONFIG_PFAULT */