Merge branch 'topic/hda-cache' into topic/hda
[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 <linux/hugetlb.h>
32 #include <asm/system.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/s390_ext.h>
35 #include <asm/mmu_context.h>
36 #include "../kernel/entry.h"
37
38 #ifndef CONFIG_64BIT
39 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
40 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
41 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
42 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
43 #else /* CONFIG_64BIT */
44 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
45 #define __FIXUP_MASK ~0L
46 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
47 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
48 #endif /* CONFIG_64BIT */
49
50 #ifdef CONFIG_SYSCTL
51 extern int sysctl_userprocess_debug;
52 #endif
53
54 #ifdef CONFIG_KPROBES
55 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
56 {
57         int ret = 0;
58
59         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
60         if (!user_mode(regs)) {
61                 preempt_disable();
62                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
63                         ret = 1;
64                 preempt_enable();
65         }
66
67         return ret;
68 }
69 #else
70 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
71 {
72         return 0;
73 }
74 #endif
75
76
77 /*
78  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
79  * message out.
80  */
81 void bust_spinlocks(int yes)
82 {
83         if (yes) {
84                 oops_in_progress = 1;
85         } else {
86                 int loglevel_save = console_loglevel;
87                 console_unblank();
88                 oops_in_progress = 0;
89                 /*
90                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
91                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
92                  * a poke.  Hold onto your hats...
93                  */
94                 console_loglevel = 15;
95                 printk(" ");
96                 console_loglevel = loglevel_save;
97         }
98 }
99
100 /*
101  * Returns the address space associated with the fault.
102  * Returns 0 for kernel space, 1 for user space and
103  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
104  */
105 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
106 {
107         /*
108          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
109          * indicate which paging table was used.
110          */
111         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
112
113         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
114                 return switch_amode == 0;
115         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
116                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
117 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
118         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
119                 /* %a0 always indicates primary space. */
120                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
121                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
122                         /*
123                          * An alet of 0 indicates primary space.
124                          * An alet of 1 indicates secondary space.
125                          * Any other alet values generate an
126                          * alen-translation exception.
127                          */
128                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
129                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
130                 }
131         }
132 #endif
133         /* Primary Segment Table Descriptor */
134         return switch_amode << s390_noexec;
135 }
136
137 /*
138  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
139  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
140  */
141 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
142                        int si_code, unsigned long address)
143 {
144         struct siginfo si;
145
146 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
147 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
148         if (sysctl_userprocess_debug)
149 #endif
150         {
151                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
152                        error_code);
153                 printk("failing address: %lX\n", address);
154                 show_regs(regs);
155         }
156 #endif
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 void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
164                           unsigned long address)
165 {
166         const struct exception_table_entry *fixup;
167
168         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
169         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
170         if (fixup) {
171                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
172                 return;
173         }
174
175         /*
176          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
177          * terminate things with extreme prejudice.
178          */
179         if (check_space(current) == 0)
180                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
181                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
182         else
183                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
184                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
185
186         die("Oops", regs, error_code);
187         do_exit(SIGKILL);
188 }
189
190 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
191 {
192         /* Low-address protection hit in kernel mode means
193            NULL pointer write access in kernel mode.  */
194         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
195                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
196                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
197                 do_exit(SIGKILL);
198         }
199
200         do_no_context(regs, error_code, 0);
201 }
202
203 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
204                       unsigned long address)
205 {
206         struct task_struct *tsk = current;
207         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
208
209         up_read(&mm->mmap_sem);
210         /*
211          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
212          * or user mode.
213          */
214         tsk->thread.prot_addr = address;
215         tsk->thread.trap_no = error_code;
216         force_sig(SIGBUS, tsk);
217
218         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
219         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
220                 do_no_context(regs, error_code, address);
221 }
222
223 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
224 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
225                          unsigned long address, unsigned long error_code)
226 {
227         u16 instruction;
228         int rc;
229 #ifdef CONFIG_COMPAT
230         int compat;
231 #endif
232
233         pagefault_disable();
234         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
235         pagefault_enable();
236         if (rc)
237                 return -EFAULT;
238
239         up_read(&mm->mmap_sem);
240         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
241 #ifdef CONFIG_COMPAT
242         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
243         if (compat && instruction == 0x0a77)
244                 sys32_sigreturn();
245         else if (compat && instruction == 0x0aad)
246                 sys32_rt_sigreturn();
247         else
248 #endif
249         if (instruction == 0x0a77)
250                 sys_sigreturn();
251         else if (instruction == 0x0aad)
252                 sys_rt_sigreturn();
253         else {
254                 current->thread.prot_addr = address;
255                 current->thread.trap_no = error_code;
256                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
257         }
258         return 0;
259 }
260 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
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  * error_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 void
274 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
275 {
276         struct task_struct *tsk;
277         struct mm_struct *mm;
278         struct vm_area_struct *vma;
279         unsigned long address;
280         int space;
281         int si_code;
282         int fault;
283
284         if (notify_page_fault(regs, error_code))
285                 return;
286
287         tsk = current;
288         mm = tsk->mm;
289
290         /* get the failing address and the affected space */
291         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
292         space = check_space(tsk);
293
294         /*
295          * Verify that the fault happened in user space, that
296          * we are not in an interrupt and that there is a 
297          * user context.
298          */
299         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
300                 goto no_context;
301
302         /*
303          * When we get here, the fault happened in the current
304          * task's user address space, so we can switch on the
305          * interrupts again and then search the VMAs
306          */
307         local_irq_enable();
308
309         down_read(&mm->mmap_sem);
310
311         si_code = SEGV_MAPERR;
312         vma = find_vma(mm, address);
313         if (!vma)
314                 goto bad_area;
315
316 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
317         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
318                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
319                         /*
320                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
321                          * if it returns 0.
322                          */
323                         return;
324 #endif
325
326         if (vma->vm_start <= address)
327                 goto good_area;
328         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
329                 goto bad_area;
330         if (expand_stack(vma, address))
331                 goto bad_area;
332 /*
333  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
334  * we can handle it..
335  */
336 good_area:
337         si_code = SEGV_ACCERR;
338         if (!write) {
339                 /* page not present, check vm flags */
340                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
341                         goto bad_area;
342         } else {
343                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
344                         goto bad_area;
345         }
346
347         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
348                 address &= HPAGE_MASK;
349         /*
350          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
351          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
352          * the fault.
353          */
354         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
355         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
356                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
357                         up_read(&mm->mmap_sem);
358                         pagefault_out_of_memory();
359                         return;
360                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
361                         do_sigbus(regs, error_code, address);
362                         return;
363                 }
364                 BUG();
365         }
366         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
367                 tsk->maj_flt++;
368         else
369                 tsk->min_flt++;
370
371         up_read(&mm->mmap_sem);
372         /*
373          * The instruction that caused the program check will
374          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
375          */
376         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
377         return;
378
379 /*
380  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
381  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
382  */
383 bad_area:
384         up_read(&mm->mmap_sem);
385
386         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
387         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
388                 tsk->thread.prot_addr = address;
389                 tsk->thread.trap_no = error_code;
390                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
391                 return;
392         }
393
394 no_context:
395         do_no_context(regs, error_code, address);
396 }
397
398 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
399                                        long error_code)
400 {
401         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
402         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
403         /*
404          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
405          * as a special case because the translation exception code
406          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
407          */
408         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
409                 do_low_address(regs, error_code);
410                 return;
411         }
412         do_exception(regs, 4, 1);
413 }
414
415 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
416 {
417         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
418 }
419
420 #ifdef CONFIG_64BIT
421 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
422 {
423         struct mm_struct *mm;
424         struct vm_area_struct *vma;
425         unsigned long address;
426         int space;
427
428         mm = current->mm;
429         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
430         space = check_space(current);
431
432         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
433                 goto no_context;
434
435         local_irq_enable();
436
437         down_read(&mm->mmap_sem);
438         vma = find_vma(mm, address);
439         up_read(&mm->mmap_sem);
440
441         if (vma) {
442                 update_mm(mm, current);
443                 return;
444         }
445
446         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
447         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
448                 current->thread.prot_addr = address;
449                 current->thread.trap_no = error_code;
450                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
451                 return;
452         }
453
454 no_context:
455         do_no_context(regs, error_code, address);
456 }
457 #endif
458
459 #ifdef CONFIG_PFAULT 
460 /*
461  * 'pfault' pseudo page faults routines.
462  */
463 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
464 static int pfault_disable = 0;
465
466 static int __init nopfault(char *str)
467 {
468         pfault_disable = 1;
469         return 1;
470 }
471
472 __setup("nopfault", nopfault);
473
474 typedef struct {
475         __u16 refdiagc;
476         __u16 reffcode;
477         __u16 refdwlen;
478         __u16 refversn;
479         __u64 refgaddr;
480         __u64 refselmk;
481         __u64 refcmpmk;
482         __u64 reserved;
483 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
484
485 int pfault_init(void)
486 {
487         pfault_refbk_t refbk =
488                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
489                   __PF_RES_FIELD };
490         int rc;
491
492         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
493                 return -1;
494         asm volatile(
495                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
496                 "0:     j       2f\n"
497                 "1:     la      %0,8\n"
498                 "2:\n"
499                 EX_TABLE(0b,1b)
500                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
501         __ctl_set_bit(0, 9);
502         return rc;
503 }
504
505 void pfault_fini(void)
506 {
507         pfault_refbk_t refbk =
508         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
509
510         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
511                 return;
512         __ctl_clear_bit(0,9);
513         asm volatile(
514                 "       diag    %0,0,0x258\n"
515                 "0:\n"
516                 EX_TABLE(0b,0b)
517                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
518 }
519
520 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
521 {
522         struct task_struct *tsk;
523         __u16 subcode;
524
525         /*
526          * Get the external interruption subcode & pfault
527          * initial/completion signal bit. VM stores this 
528          * in the 'cpu address' field associated with the
529          * external interrupt. 
530          */
531         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
532         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
533                 return;
534
535         /*
536          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
537          */
538         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
539
540         if (subcode & 0x0080) {
541                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
542                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
543                         /* Initial interrupt was faster than the completion
544                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
545                          * back to zero and wake up the process. This can
546                          * safely be done because the task is still sleeping
547                          * and can't produce new pfaults. */
548                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
549                         wake_up_process(tsk);
550                         put_task_struct(tsk);
551                 }
552         } else {
553                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
554                 get_task_struct(tsk);
555                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
556                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
557                         /* Completion interrupt was faster than the initial
558                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
559                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
560                          * done safely because tsk is running in kernel 
561                          * mode and can't produce new pfaults. */
562                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
563                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
564                         put_task_struct(tsk);
565                 } else
566                         set_tsk_need_resched(tsk);
567         }
568 }
569
570 void __init pfault_irq_init(void)
571 {
572         if (!MACHINE_IS_VM)
573                 return;
574
575         /*
576          * Try to get pfault pseudo page faults going.
577          */
578         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
579                                               &ext_int_pfault) != 0)
580                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
581
582         if (pfault_init() == 0)
583                 return;
584
585         /* Tough luck, no pfault. */
586         pfault_disable = 1;
587         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
588                                             &ext_int_pfault);
589 }
590 #endif