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/system.h>
  34 #include <asm/pgtable.h>
  35 #include <asm/s390_ext.h>
  36 #include <asm/mmu_context.h>
  37 #include "../kernel/entry.h"
  38
  39 #ifndef CONFIG_64BIT
  40 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  41 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
  42 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  43 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  44 #else /* CONFIG_64BIT */
  45 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  46 #define __FIXUP_MASK ~0L
  47 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  48 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  49 #endif /* CONFIG_64BIT */
  50
  51 #ifdef CONFIG_SYSCTL
  52 extern int sysctl_userprocess_debug;
  53 #endif
  54
  55 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  56 {
  57         int ret = 0;
  58
  59 #ifdef CONFIG_KPROBES
  60         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  61         if (!user_mode(regs)) {
  62                 preempt_disable();
  63                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  64                         ret = 1;
  65                 preempt_enable();
  66         }
  67 #endif
  68         return ret;
  69 }
  70
  71
  72 /*
  73  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  74  * message out.
  75  */
  76 void bust_spinlocks(int yes)
  77 {
  78         if (yes) {
  79                 oops_in_progress = 1;
  80         } else {
  81                 int loglevel_save = console_loglevel;
  82                 console_unblank();
  83                 oops_in_progress = 0;
  84                 /*
  85                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  86                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  87                  * a poke.  Hold onto your hats...
  88                  */
  89                 console_loglevel = 15;
  90                 printk(" ");
  91                 console_loglevel = loglevel_save;
  92         }
  93 }
  94
  95 /*
  96  * Returns the address space associated with the fault.
  97  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
  98  */
  99 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
 100 {
 101         /*
 102          * The lowest two bits of the translation exception
 103          * identification indicate which paging table was used.
 104          */
 105         trans_exc_code &= 3;
 106         if (trans_exc_code == 2)
 107                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
 108                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 109         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
 110                 /* User space if the access has been done via home space. */
 111                 return trans_exc_code == 3;
 112         /*
 113          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
 114          * space. Access via secondary space has already been covered,
 115          * access via primary space or access register is from user space
 116          * and access via home space is from the kernel.
 117          */
 118         return trans_exc_code != 3;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 123  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 124  */
 125 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 126                        int si_code, unsigned long address)
 127 {
 128         struct siginfo si;
 129
 130 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 131 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 132         if (sysctl_userprocess_debug)
 133 #endif
 134         {
 135                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 136                        error_code);
 137                 printk("failing address: %lX\n", address);
 138                 show_regs(regs);
 139         }
 140 #endif
 141         si.si_signo = SIGSEGV;
 142         si.si_code = si_code;
 143         si.si_addr = (void __user *) address;
 144         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 145 }
 146
 147 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 148                           unsigned long trans_exc_code)
 149 {
 150         const struct exception_table_entry *fixup;
 151         unsigned long address;
 152
 153         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 154         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 155         if (fixup) {
 156                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 157                 return;
 158         }
 159
 160         /*
 161          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 162          * terminate things with extreme prejudice.
 163          */
 164         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 165         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
 166                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 167                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 168         else
 169                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 170                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 171
 172         die("Oops", regs, error_code);
 173         do_exit(SIGKILL);
 174 }
 175
 176 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 177                            unsigned long trans_exc_code)
 178 {
 179         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 180            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 181         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 182                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 183                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 184                 do_exit(SIGKILL);
 185         }
 186
 187         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 188 }
 189
 190 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 191                       unsigned long trans_exc_code)
 192 {
 193         struct task_struct *tsk = current;
 194         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 195
 196         up_read(&mm->mmap_sem);
 197         /*
 198          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 199          * or user mode.
 200          */
 201         tsk->thread.prot_addr = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 202         tsk->thread.trap_no = error_code;
 203         force_sig(SIGBUS, tsk);
 204
 205         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 206         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 207                 do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 208 }
 209
 210 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 211 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
 212                          unsigned long address, unsigned long error_code)
 213 {
 214         u16 instruction;
 215         int rc;
 216 #ifdef CONFIG_COMPAT
 217         int compat;
 218 #endif
 219
 220         pagefault_disable();
 221         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 222         pagefault_enable();
 223         if (rc)
 224                 return -EFAULT;
 225
 226         up_read(&mm->mmap_sem);
 227         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 228 #ifdef CONFIG_COMPAT
 229         compat = is_compat_task();
 230         if (compat && instruction == 0x0a77)
 231                 sys32_sigreturn();
 232         else if (compat && instruction == 0x0aad)
 233                 sys32_rt_sigreturn();
 234         else
 235 #endif
 236         if (instruction == 0x0a77)
 237                 sys_sigreturn();
 238         else if (instruction == 0x0aad)
 239                 sys_rt_sigreturn();
 240         else {
 241                 current->thread.prot_addr = address;
 242                 current->thread.trap_no = error_code;
 243                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 244         }
 245         return 0;
 246 }
 247 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 248
 249 /*
 250  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 251  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 252  * routines.
 253  *
 254  * error_code:
 255  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 256  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 257  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 258  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 259  */
 260 static inline void
 261 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write,
 262              unsigned long trans_exc_code)
 263 {
 264         struct task_struct *tsk;
 265         struct mm_struct *mm;
 266         struct vm_area_struct *vma;
 267         unsigned long address;
 268         int si_code;
 269         int fault;
 270
 271         if (notify_page_fault(regs))
 272                 return;
 273
 274         tsk = current;
 275         mm = tsk->mm;
 276
 277         /*
 278          * Verify that the fault happened in user space, that
 279          * we are not in an interrupt and that there is a
 280          * user context.
 281          */
 282         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 283                 goto no_context;
 284
 285         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 286         /*
 287          * When we get here, the fault happened in the current
 288          * task's user address space, so we can switch on the
 289          * interrupts again and then search the VMAs
 290          */
 291         local_irq_enable();
 292         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
 293         down_read(&mm->mmap_sem);
 294
 295         si_code = SEGV_MAPERR;
 296         vma = find_vma(mm, address);
 297         if (!vma)
 298                 goto bad_area;
 299
 300 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 301         if (unlikely((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 302                      (trans_exc_code & 3) == 0 && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 303                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
 304                         /*
 305                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
 306                          * if it returns 0.
 307                          */
 308                         return;
 309 #endif
 310
 311         if (vma->vm_start <= address)
 312                 goto good_area;
 313         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 314                 goto bad_area;
 315         if (expand_stack(vma, address))
 316                 goto bad_area;
 317 /*
 318  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 319  * we can handle it..
 320  */
 321 good_area:
 322         si_code = SEGV_ACCERR;
 323         if (!write) {
 324                 /* page not present, check vm flags */
 325                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 326                         goto bad_area;
 327         } else {
 328                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 329                         goto bad_area;
 330         }
 331
 332         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 333                 address &= HPAGE_MASK;
 334         /*
 335          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 336          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 337          * the fault.
 338          */
 339         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 340         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 341                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 342                         up_read(&mm->mmap_sem);
 343                         pagefault_out_of_memory();
 344                         return;
 345                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 346                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 347                         return;
 348                 }
 349                 BUG();
 350         }
 351         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 352                 tsk->maj_flt++;
 353                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
 354                                      regs, address);
 355         } else {
 356                 tsk->min_flt++;
 357                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
 358                                      regs, address);
 359         }
 360         up_read(&mm->mmap_sem);
 361         /*
 362          * The instruction that caused the program check will
 363          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 364          */
 365         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 366         return;
 367
 368 /*
 369  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 370  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 371  */
 372 bad_area:
 373         up_read(&mm->mmap_sem);
 374
 375         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 376         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 377                 tsk->thread.prot_addr = address;
 378                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 379                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 380                 return;
 381         }
 382
 383 no_context:
 384         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 385 }
 386
 387 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
 388                                        long error_code)
 389 {
 390         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 391
 392         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 393         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 394         /*
 395          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 396          * as a special case because the translation exception code
 397          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 398          */
 399         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 400                 do_low_address(regs, error_code, trans_exc_code);
 401                 return;
 402         }
 403         do_exception(regs, 4, 1, trans_exc_code);
 404 }
 405
 406 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
 407 {
 408         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0, S390_lowcore.trans_exc_code);
 409 }
 410
 411 #ifdef CONFIG_64BIT
 412 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 413 {
 414         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 415         struct mm_struct *mm;
 416         struct vm_area_struct *vma;
 417         unsigned long address;
 418
 419         mm = current->mm;
 420         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 421
 422         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 423                 goto no_context;
 424
 425         local_irq_enable();
 426
 427         down_read(&mm->mmap_sem);
 428         vma = find_vma(mm, address);
 429         up_read(&mm->mmap_sem);
 430
 431         if (vma) {
 432                 update_mm(mm, current);
 433                 return;
 434         }
 435
 436         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 437         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 438                 current->thread.prot_addr = address;
 439                 current->thread.trap_no = error_code;
 440                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 441                 return;
 442         }
 443
 444 no_context:
 445         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 446 }
 447 #endif
 448
 449 #ifdef CONFIG_PFAULT
 450 /*
 451  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 452  */
 453 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 454 static int pfault_disable = 0;
 455
 456 static int __init nopfault(char *str)
 457 {
 458         pfault_disable = 1;
 459         return 1;
 460 }
 461
 462 __setup("nopfault", nopfault);
 463
 464 typedef struct {
 465         __u16 refdiagc;
 466         __u16 reffcode;
 467         __u16 refdwlen;
 468         __u16 refversn;
 469         __u64 refgaddr;
 470         __u64 refselmk;
 471         __u64 refcmpmk;
 472         __u64 reserved;
 473 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 474
 475 int pfault_init(void)
 476 {
 477         pfault_refbk_t refbk =
 478                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 479                   __PF_RES_FIELD };
 480         int rc;
 481
 482         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 483                 return -1;
 484         asm volatile(
 485                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 486                 "0:     j       2f\n"
 487                 "1:     la      %0,8\n"
 488                 "2:\n"
 489                 EX_TABLE(0b,1b)
 490                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 491         __ctl_set_bit(0, 9);
 492         return rc;
 493 }
 494
 495 void pfault_fini(void)
 496 {
 497         pfault_refbk_t refbk =
 498         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 499
 500         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 501                 return;
 502         __ctl_clear_bit(0,9);
 503         asm volatile(
 504                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 505                 "0:\n"
 506                 EX_TABLE(0b,0b)
 507                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 508 }
 509
 510 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
 511 {
 512         struct task_struct *tsk;
 513         __u16 subcode;
 514
 515         /*
 516          * Get the external interruption subcode & pfault
 517          * initial/completion signal bit. VM stores this
 518          * in the 'cpu address' field associated with the
 519          * external interrupt.
 520          */
 521         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 522         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 523                 return;
 524
 525         /*
 526          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 527          */
 528         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 529
 530         if (subcode & 0x0080) {
 531                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 532                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 533                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 534                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 535                          * back to zero and wake up the process. This can
 536                          * safely be done because the task is still sleeping
 537                          * and can't produce new pfaults. */
 538                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 539                         wake_up_process(tsk);
 540                         put_task_struct(tsk);
 541                 }
 542         } else {
 543                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 544                 get_task_struct(tsk);
 545                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 546                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 547                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 548                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 549                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 550                          * done safely because tsk is running in kernel
 551                          * mode and can't produce new pfaults. */
 552                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 553                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 554                         put_task_struct(tsk);
 555                 } else
 556                         set_tsk_need_resched(tsk);
 557         }
 558 }
 559
 560 void __init pfault_irq_init(void)
 561 {
 562         if (!MACHINE_IS_VM)
 563                 return;
 564
 565         /*
 566          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 567          */
 568         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 569                                               &ext_int_pfault) != 0)
 570                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 571
 572         if (pfault_init() == 0)
 573                 return;
 574
 575         /* Tough luck, no pfault. */
 576         pfault_disable = 1;
 577         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 578                                             &ext_int_pfault);
 579 }
 580 #endif