Merge branch 'for-linus' of git://git390.osdl.marist.edu/pub/scm/linux-2.6
[linux-2.6] / 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/kdebug.h>
24 #include <linux/smp_lock.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/hardirq.h>
29 #include <linux/kprobes.h>
30 #include <linux/uaccess.h>
31 #include <asm/system.h>
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/s390_ext.h>
34 #include <asm/mmu_context.h>
35 #include "../kernel/entry.h"
36
37 #ifndef CONFIG_64BIT
38 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
39 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
40 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
41 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
42 #else /* CONFIG_64BIT */
43 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
44 #define __FIXUP_MASK ~0L
45 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
46 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
47 #endif /* CONFIG_64BIT */
48
49 #ifdef CONFIG_SYSCTL
50 extern int sysctl_userprocess_debug;
51 #endif
52
53 #ifdef CONFIG_KPROBES
54 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
55 {
56         int ret = 0;
57
58         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
59         if (!user_mode(regs)) {
60                 preempt_disable();
61                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
62                         ret = 1;
63                 preempt_enable();
64         }
65
66         return ret;
67 }
68 #else
69 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
70 {
71         return 0;
72 }
73 #endif
74
75
76 /*
77  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
78  * message out.
79  */
80 void bust_spinlocks(int yes)
81 {
82         if (yes) {
83                 oops_in_progress = 1;
84         } else {
85                 int loglevel_save = console_loglevel;
86                 console_unblank();
87                 oops_in_progress = 0;
88                 /*
89                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
90                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
91                  * a poke.  Hold onto your hats...
92                  */
93                 console_loglevel = 15;
94                 printk(" ");
95                 console_loglevel = loglevel_save;
96         }
97 }
98
99 /*
100  * Returns the address space associated with the fault.
101  * Returns 0 for kernel space, 1 for user space and
102  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
103  */
104 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
105 {
106         /*
107          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
108          * indicate which paging table was used.
109          */
110         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
111
112         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
113                 return switch_amode == 0;
114         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
115                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
116 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
117         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
118                 /* %a0 always indicates primary space. */
119                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
120                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
121                         /*
122                          * An alet of 0 indicates primary space.
123                          * An alet of 1 indicates secondary space.
124                          * Any other alet values generate an
125                          * alen-translation exception.
126                          */
127                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
128                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
129                 }
130         }
131 #endif
132         /* Primary Segment Table Descriptor */
133         return switch_amode << s390_noexec;
134 }
135
136 /*
137  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
138  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
139  */
140 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
141                        int si_code, unsigned long address)
142 {
143         struct siginfo si;
144
145 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
146 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
147         if (sysctl_userprocess_debug)
148 #endif
149         {
150                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
151                        error_code);
152                 printk("failing address: %lX\n", address);
153                 show_regs(regs);
154         }
155 #endif
156         si.si_signo = SIGSEGV;
157         si.si_code = si_code;
158         si.si_addr = (void __user *) address;
159         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
160 }
161
162 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
163                           unsigned long address)
164 {
165         const struct exception_table_entry *fixup;
166
167         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
168         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
169         if (fixup) {
170                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
171                 return;
172         }
173
174         /*
175          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
176          * terminate things with extreme prejudice.
177          */
178         if (check_space(current) == 0)
179                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
180                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
181         else
182                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
183                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
184
185         die("Oops", regs, error_code);
186         do_exit(SIGKILL);
187 }
188
189 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
190 {
191         /* Low-address protection hit in kernel mode means
192            NULL pointer write access in kernel mode.  */
193         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
194                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
195                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
196                 do_exit(SIGKILL);
197         }
198
199         do_no_context(regs, error_code, 0);
200 }
201
202 /*
203  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
204  * us unable to handle the page fault gracefully.
205  */
206 static int do_out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
207                             unsigned long address)
208 {
209         struct task_struct *tsk = current;
210         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
211
212         up_read(&mm->mmap_sem);
213         if (is_global_init(tsk)) {
214                 yield();
215                 down_read(&mm->mmap_sem);
216                 return 1;
217         }
218         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
219         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
220                 do_group_exit(SIGKILL);
221         do_no_context(regs, error_code, address);
222         return 0;
223 }
224
225 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
226                       unsigned long address)
227 {
228         struct task_struct *tsk = current;
229         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
230
231         up_read(&mm->mmap_sem);
232         /*
233          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
234          * or user mode.
235          */
236         tsk->thread.prot_addr = address;
237         tsk->thread.trap_no = error_code;
238         force_sig(SIGBUS, tsk);
239
240         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
241         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
242                 do_no_context(regs, error_code, address);
243 }
244
245 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
246 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
247                          unsigned long address, unsigned long error_code)
248 {
249         u16 instruction;
250         int rc;
251 #ifdef CONFIG_COMPAT
252         int compat;
253 #endif
254
255         pagefault_disable();
256         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
257         pagefault_enable();
258         if (rc)
259                 return -EFAULT;
260
261         up_read(&mm->mmap_sem);
262         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
263 #ifdef CONFIG_COMPAT
264         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
265         if (compat && instruction == 0x0a77)
266                 sys32_sigreturn();
267         else if (compat && instruction == 0x0aad)
268                 sys32_rt_sigreturn();
269         else
270 #endif
271         if (instruction == 0x0a77)
272                 sys_sigreturn();
273         else if (instruction == 0x0aad)
274                 sys_rt_sigreturn();
275         else {
276                 current->thread.prot_addr = address;
277                 current->thread.trap_no = error_code;
278                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
279         }
280         return 0;
281 }
282 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
283
284 /*
285  * This routine handles page faults.  It determines the address,
286  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
287  * routines.
288  *
289  * error_code:
290  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
291  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
292  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
293  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
294  */
295 static inline void
296 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
297 {
298         struct task_struct *tsk;
299         struct mm_struct *mm;
300         struct vm_area_struct *vma;
301         unsigned long address;
302         int space;
303         int si_code;
304         int fault;
305
306         if (notify_page_fault(regs, error_code))
307                 return;
308
309         tsk = current;
310         mm = tsk->mm;
311
312         /* get the failing address and the affected space */
313         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
314         space = check_space(tsk);
315
316         /*
317          * Verify that the fault happened in user space, that
318          * we are not in an interrupt and that there is a 
319          * user context.
320          */
321         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
322                 goto no_context;
323
324         /*
325          * When we get here, the fault happened in the current
326          * task's user address space, so we can switch on the
327          * interrupts again and then search the VMAs
328          */
329         local_irq_enable();
330
331         down_read(&mm->mmap_sem);
332
333         si_code = SEGV_MAPERR;
334         vma = find_vma(mm, address);
335         if (!vma)
336                 goto bad_area;
337
338 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
339         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
340                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
341                         /*
342                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
343                          * if it returns 0.
344                          */
345                         return;
346 #endif
347
348         if (vma->vm_start <= address)
349                 goto good_area;
350         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
351                 goto bad_area;
352         if (expand_stack(vma, address))
353                 goto bad_area;
354 /*
355  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
356  * we can handle it..
357  */
358 good_area:
359         si_code = SEGV_ACCERR;
360         if (!write) {
361                 /* page not present, check vm flags */
362                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
363                         goto bad_area;
364         } else {
365                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
366                         goto bad_area;
367         }
368
369 survive:
370         /*
371          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
372          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
373          * the fault.
374          */
375         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
376         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
377                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
378                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
379                                 goto survive;
380                         return;
381                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
382                         do_sigbus(regs, error_code, address);
383                         return;
384                 }
385                 BUG();
386         }
387         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
388                 tsk->maj_flt++;
389         else
390                 tsk->min_flt++;
391
392         up_read(&mm->mmap_sem);
393         /*
394          * The instruction that caused the program check will
395          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
396          */
397         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
398         return;
399
400 /*
401  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
402  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
403  */
404 bad_area:
405         up_read(&mm->mmap_sem);
406
407         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
408         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
409                 tsk->thread.prot_addr = address;
410                 tsk->thread.trap_no = error_code;
411                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
412                 return;
413         }
414
415 no_context:
416         do_no_context(regs, error_code, address);
417 }
418
419 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
420                                        long error_code)
421 {
422         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
423         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
424         /*
425          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
426          * as a special case because the translation exception code
427          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
428          */
429         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
430                 do_low_address(regs, error_code);
431                 return;
432         }
433         do_exception(regs, 4, 1);
434 }
435
436 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
437 {
438         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
439 }
440
441 #ifdef CONFIG_64BIT
442 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
443 {
444         struct mm_struct *mm;
445         struct vm_area_struct *vma;
446         unsigned long address;
447         int space;
448
449         mm = current->mm;
450         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
451         space = check_space(current);
452
453         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
454                 goto no_context;
455
456         local_irq_enable();
457
458         down_read(&mm->mmap_sem);
459         vma = find_vma(mm, address);
460         up_read(&mm->mmap_sem);
461
462         if (vma) {
463                 update_mm(mm, current);
464                 return;
465         }
466
467         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
468         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
469                 current->thread.prot_addr = address;
470                 current->thread.trap_no = error_code;
471                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
472                 return;
473         }
474
475 no_context:
476         do_no_context(regs, error_code, address);
477 }
478 #endif
479
480 #ifdef CONFIG_PFAULT 
481 /*
482  * 'pfault' pseudo page faults routines.
483  */
484 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
485 static int pfault_disable = 0;
486
487 static int __init nopfault(char *str)
488 {
489         pfault_disable = 1;
490         return 1;
491 }
492
493 __setup("nopfault", nopfault);
494
495 typedef struct {
496         __u16 refdiagc;
497         __u16 reffcode;
498         __u16 refdwlen;
499         __u16 refversn;
500         __u64 refgaddr;
501         __u64 refselmk;
502         __u64 refcmpmk;
503         __u64 reserved;
504 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
505
506 int pfault_init(void)
507 {
508         pfault_refbk_t refbk =
509                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
510                   __PF_RES_FIELD };
511         int rc;
512
513         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
514                 return -1;
515         asm volatile(
516                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
517                 "0:     j       2f\n"
518                 "1:     la      %0,8\n"
519                 "2:\n"
520                 EX_TABLE(0b,1b)
521                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
522         __ctl_set_bit(0, 9);
523         return rc;
524 }
525
526 void pfault_fini(void)
527 {
528         pfault_refbk_t refbk =
529         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
530
531         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
532                 return;
533         __ctl_clear_bit(0,9);
534         asm volatile(
535                 "       diag    %0,0,0x258\n"
536                 "0:\n"
537                 EX_TABLE(0b,0b)
538                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
539 }
540
541 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
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 = S390_lowcore.cpu_addr;
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         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
560
561         if (subcode & 0x0080) {
562                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
563                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
564                         /* Initial interrupt was faster than the completion
565                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
566                          * back to zero and wake up the process. This can
567                          * safely be done because the task is still sleeping
568                          * and can't produce new pfaults. */
569                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
570                         wake_up_process(tsk);
571                         put_task_struct(tsk);
572                 }
573         } else {
574                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
575                 get_task_struct(tsk);
576                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
577                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
578                         /* Completion interrupt was faster than the initial
579                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
580                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
581                          * done safely because tsk is running in kernel 
582                          * mode and can't produce new pfaults. */
583                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
584                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
585                         put_task_struct(tsk);
586                 } else
587                         set_tsk_need_resched(tsk);
588         }
589 }
590
591 void __init pfault_irq_init(void)
592 {
593         if (!MACHINE_IS_VM)
594                 return;
595
596         /*
597          * Try to get pfault pseudo page faults going.
598          */
599         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
600                                               &ext_int_pfault) != 0)
601                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
602
603         if (pfault_init() == 0)
604                 return;
605
606         /* Tough luck, no pfault. */
607         pfault_disable = 1;
608         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
609                                             &ext_int_pfault);
610 }
611 #endif