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 unsigned long store_indication;
  56
  57 void fault_init(void)
  58 {
  59         if (test_facility(2) && test_facility(75))
  60                 store_indication = 0xc00;
  61 }
  62
  63 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  64 {
  65         int ret = 0;
  66
  67         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  68         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  69                 preempt_disable();
  70                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  71                         ret = 1;
  72                 preempt_enable();
  73         }
  74         return ret;
  75 }
  76
  77
  78 /*
  79  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  80  * message out.
  81  */
  82 void bust_spinlocks(int yes)
  83 {
  84         if (yes) {
  85                 oops_in_progress = 1;
  86         } else {
  87                 int loglevel_save = console_loglevel;
  88                 console_unblank();
  89                 oops_in_progress = 0;
  90                 /*
  91                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  92                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  93                  * a poke.  Hold onto your hats...
  94                  */
  95                 console_loglevel = 15;
  96                 printk(" ");
  97                 console_loglevel = loglevel_save;
  98         }
  99 }
 100
 101 /*
 102  * Returns the address space associated with the fault.
 103  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
 104  */
 105 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
 106 {
 107         /*
 108          * The lowest two bits of the translation exception
 109          * identification indicate which paging table was used.
 110          */
 111         trans_exc_code &= 3;
 112         if (trans_exc_code == 2)
 113                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
 114                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 115         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
 116                 /* User space if the access has been done via home space. */
 117                 return trans_exc_code == 3;
 118         /*
 119          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
 120          * space. Access via secondary space has already been covered,
 121          * access via primary space or access register is from user space
 122          * and access via home space is from the kernel.
 123          */
 124         return trans_exc_code != 3;
 125 }
 126
 127 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long int_code,
 128                                      int signr, unsigned long address)
 129 {
 130         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 131                 return;
 132         if (!unhandled_signal(current, signr))
 133                 return;
 134         if (!printk_ratelimit())
 135                 return;
 136         printk("User process fault: interruption code 0x%lX ", int_code);
 137         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 138         printk("\n");
 139         printk("failing address: %lX\n", address);
 140         show_regs(regs);
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 145  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 146  */
 147 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, long int_code,
 148                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
 149 {
 150         struct siginfo si;
 151         unsigned long address;
 152
 153         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 154         current->thread.prot_addr = address;
 155         current->thread.trap_no = int_code;
 156         report_user_fault(regs, int_code, SIGSEGV, address);
 157         si.si_signo = SIGSEGV;
 158         si.si_code = si_code;
 159         si.si_addr = (void __user *) address;
 160         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 161 }
 162
 163 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
 164                                    unsigned long trans_exc_code)
 165 {
 166         const struct exception_table_entry *fixup;
 167         unsigned long address;
 168
 169         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 170         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 171         if (fixup) {
 172                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 173                 return;
 174         }
 175
 176         /*
 177          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 178          * terminate things with extreme prejudice.
 179          */
 180         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 181         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
 182                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 183                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 184         else
 185                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 186                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 187
 188         die("Oops", regs, int_code);
 189         do_exit(SIGKILL);
 190 }
 191
 192 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
 193                                     unsigned long trans_exc_code)
 194 {
 195         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 196            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 197         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 198                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 199                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
 200                 do_exit(SIGKILL);
 201         }
 202
 203         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 204 }
 205
 206 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
 207                                unsigned long trans_exc_code)
 208 {
 209         struct task_struct *tsk = current;
 210         unsigned long address;
 211         struct siginfo si;
 212
 213         /*
 214          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 215          * or user mode.
 216          */
 217         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 218         tsk->thread.prot_addr = address;
 219         tsk->thread.trap_no = int_code;
 220         si.si_signo = SIGBUS;
 221         si.si_errno = 0;
 222         si.si_code = BUS_ADRERR;
 223         si.si_addr = (void __user *) address;
 224         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
 225 }
 226
 227 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 228 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs, long int_code,
 229                                   unsigned long trans_exc_code)
 230 {
 231         u16 instruction;
 232         int rc;
 233
 234         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 235
 236         if (!rc && instruction == 0x0a77) {
 237                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 238                 if (is_compat_task())
 239                         sys32_sigreturn();
 240                 else
 241                         sys_sigreturn();
 242         } else if (!rc && instruction == 0x0aad) {
 243                 clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 244                 if (is_compat_task())
 245                         sys32_rt_sigreturn();
 246                 else
 247                         sys_rt_sigreturn();
 248         } else
 249                 do_sigsegv(regs, int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
 250         return 0;
 251 }
 252 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 253
 254 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
 255                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
 256 {
 257         int si_code;
 258
 259         switch (fault) {
 260         case VM_FAULT_BADACCESS:
 261 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 262                 if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 263                     (trans_exc_code & 3) == 0) {
 264                         signal_return(regs, int_code, trans_exc_code);
 265                         break;
 266                 }
 267 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 268         case VM_FAULT_BADMAP:
 269                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 270                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 271                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 272                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 273                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 274                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
 275                         return;
 276                 }
 277         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 278                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 279                 break;
 280         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 281                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 282                         pagefault_out_of_memory();
 283                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 284                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 285                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 286                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
 287                         else
 288                                 do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
 289                 } else
 290                         BUG();
 291                 break;
 292         }
 293 }
 294
 295 /*
 296  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 297  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 298  * routines.
 299  *
 300  * interruption code (int_code):
 301  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 302  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 303  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 304  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 305  */
 306 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
 307                                unsigned long trans_exc_code)
 308 {
 309         struct task_struct *tsk;
 310         struct mm_struct *mm;
 311         struct vm_area_struct *vma;
 312         unsigned long address;
 313         int fault, write;
 314
 315         if (notify_page_fault(regs))
 316                 return 0;
 317
 318         tsk = current;
 319         mm = tsk->mm;
 320
 321         /*
 322          * Verify that the fault happened in user space, that
 323          * we are not in an interrupt and that there is a
 324          * user context.
 325          */
 326         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 327         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 328                 goto out;
 329
 330         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 331         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
 332         down_read(&mm->mmap_sem);
 333
 334         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 335         vma = find_vma(mm, address);
 336         if (!vma)
 337                 goto out_up;
 338
 339         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 340                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 341                         goto out_up;
 342                 if (expand_stack(vma, address))
 343                         goto out_up;
 344         }
 345
 346         /*
 347          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 348          * we can handle it..
 349          */
 350         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 351         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 352                 goto out_up;
 353
 354         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 355                 address &= HPAGE_MASK;
 356         /*
 357          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 358          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 359          * the fault.
 360          */
 361         write = (access == VM_WRITE ||
 362                  (trans_exc_code & store_indication) == 0x400) ?
 363                 FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 364         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 365         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 366                 goto out_up;
 367
 368         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 369                 tsk->maj_flt++;
 370                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
 371                                      regs, address);
 372         } else {
 373                 tsk->min_flt++;
 374                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
 375                                      regs, address);
 376         }
 377         /*
 378          * The instruction that caused the program check will
 379          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 380          */
 381         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 382         fault = 0;
 383 out_up:
 384         up_read(&mm->mmap_sem);
 385 out:
 386         return fault;
 387 }
 388
 389 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 390                                        unsigned long trans_exc_code)
 391 {
 392         int fault;
 393
 394         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 395         regs->psw.addr -= (pgm_int_code >> 16);
 396         /*
 397          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 398          * as a special case because the translation exception code
 399          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 400          */
 401         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 402                 do_low_address(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
 403                 return;
 404         }
 405         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
 406         if (unlikely(fault))
 407                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
 408 }
 409
 410 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 411                                 unsigned long trans_exc_code)
 412 {
 413         int access, fault;
 414
 415         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 416 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 417         if ((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 418             (trans_exc_code & 3) == 0)
 419                 access = VM_EXEC;
 420 #endif
 421         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
 422         if (unlikely(fault))
 423                 do_fault_error(regs, pgm_int_code & 255, trans_exc_code, fault);
 424 }
 425
 426 #ifdef CONFIG_64BIT
 427 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
 428                                  unsigned long trans_exc_code)
 429 {
 430         struct mm_struct *mm = current->mm;
 431         struct vm_area_struct *vma;
 432
 433         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 434                 goto no_context;
 435
 436         down_read(&mm->mmap_sem);
 437         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
 438         up_read(&mm->mmap_sem);
 439
 440         if (vma) {
 441                 update_mm(mm, current);
 442                 return;
 443         }
 444
 445         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 446         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 447                 do_sigsegv(regs, pgm_int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
 448                 return;
 449         }
 450
 451 no_context:
 452         do_no_context(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
 453 }
 454 #endif
 455
 456 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
 457 {
 458         struct pt_regs regs;
 459         int access, fault;
 460
 461         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
 462         if (!irqs_disabled())
 463                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 464         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
 465         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
 466         uaddr &= PAGE_MASK;
 467         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 468         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
 469         if (unlikely(fault)) {
 470                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 471                         pagefault_out_of_memory();
 472                         fault = 0;
 473                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 474                         do_sigbus(&regs, pgm_int_code, uaddr);
 475         }
 476         return fault ? -EFAULT : 0;
 477 }
 478
 479 #ifdef CONFIG_PFAULT
 480 /*
 481  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 482  */
 483 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 484 static int pfault_disable = 0;
 485
 486 static int __init nopfault(char *str)
 487 {
 488         pfault_disable = 1;
 489         return 1;
 490 }
 491
 492 __setup("nopfault", nopfault);
 493
 494 typedef struct {
 495         __u16 refdiagc;
 496         __u16 reffcode;
 497         __u16 refdwlen;
 498         __u16 refversn;
 499         __u64 refgaddr;
 500         __u64 refselmk;
 501         __u64 refcmpmk;
 502         __u64 reserved;
 503 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 504
 505 int pfault_init(void)
 506 {
 507         pfault_refbk_t refbk =
 508                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 509                   __PF_RES_FIELD };
 510         int rc;
 511
 512         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 513                 return -1;
 514         asm volatile(
 515                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 516                 "0:     j       2f\n"
 517                 "1:     la      %0,8\n"
 518                 "2:\n"
 519                 EX_TABLE(0b,1b)
 520                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 521         __ctl_set_bit(0, 9);
 522         return rc;
 523 }
 524
 525 void pfault_fini(void)
 526 {
 527         pfault_refbk_t refbk =
 528         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 529
 530         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 531                 return;
 532         __ctl_clear_bit(0,9);
 533         asm volatile(
 534                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 535                 "0:\n"
 536                 EX_TABLE(0b,0b)
 537                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 538 }
 539
 540 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
 541                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 542 {
 543         struct task_struct *tsk;
 544         __u16 subcode;
 545
 546         /*
 547          * Get the external interruption subcode & pfault
 548          * initial/completion signal bit. VM stores this
 549          * in the 'cpu address' field associated with the
 550          * external interrupt.
 551          */
 552         subcode = ext_int_code >> 16;
 553         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 554                 return;
 555
 556         /*
 557          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 558          */
 559 #ifdef CONFIG_64BIT
 560         tsk = *(struct task_struct **) param64;
 561 #else
 562         tsk = *(struct task_struct **) param32;
 563 #endif
 564
 565         if (subcode & 0x0080) {
 566                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 567                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 568                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 569                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 570                          * back to zero and wake up the process. This can
 571                          * safely be done because the task is still sleeping
 572                          * and can't produce new pfaults. */
 573                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 574                         wake_up_process(tsk);
 575                         put_task_struct(tsk);
 576                 }
 577         } else {
 578                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 579                 get_task_struct(tsk);
 580                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 581                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 582                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 583                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 584                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 585                          * done safely because tsk is running in kernel
 586                          * mode and can't produce new pfaults. */
 587                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 588                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 589                         put_task_struct(tsk);
 590                 } else
 591                         set_tsk_need_resched(tsk);
 592         }
 593 }
 594
 595 void __init pfault_irq_init(void)
 596 {
 597         if (!MACHINE_IS_VM)
 598                 return;
 599
 600         /*
 601          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 602          */
 603         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 604                                               &ext_int_pfault) != 0)
 605                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 606
 607         if (pfault_init() == 0)
 608                 return;
 609
 610         /* Tough luck, no pfault. */
 611         pfault_disable = 1;
 612         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 613                                             &ext_int_pfault);
 614 }
 615 #endif