Merge remote-tracking branch 'regmap/topic/flat' into regmap-next
[cascardo/linux.git] / arch / s390 / mm / fault.c
1 /*
2  *  S390 version
3  *    Copyright IBM Corp. 1999
4  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
5  *               Ulrich Weigand (uweigand@de.ibm.com)
6  *
7  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
9  */
10
11 #include <linux/kernel_stat.h>
12 #include <linux/perf_event.h>
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/compat.h>
23 #include <linux/smp.h>
24 #include <linux/kdebug.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/asm-offsets.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/irq.h>
35 #include <asm/mmu_context.h>
36 #include <asm/facility.h>
37 #include "../kernel/entry.h"
38
39 #ifndef CONFIG_64BIT
40 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
41 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
42 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
43 #else /* CONFIG_64BIT */
44 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
45 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
46 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
47 #endif /* CONFIG_64BIT */
48
49 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
50 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
51 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
52 #define VM_FAULT_SIGNAL         0x080000
53
54 static unsigned long store_indication __read_mostly;
55
56 #ifdef CONFIG_64BIT
57 static int __init fault_init(void)
58 {
59         if (test_facility(75))
60                 store_indication = 0xc00;
61         return 0;
62 }
63 early_initcall(fault_init);
64 #endif
65
66 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
67 {
68         int ret = 0;
69
70         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
71         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
72                 preempt_disable();
73                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
74                         ret = 1;
75                 preempt_enable();
76         }
77         return ret;
78 }
79
80
81 /*
82  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
83  * message out.
84  */
85 void bust_spinlocks(int yes)
86 {
87         if (yes) {
88                 oops_in_progress = 1;
89         } else {
90                 int loglevel_save = console_loglevel;
91                 console_unblank();
92                 oops_in_progress = 0;
93                 /*
94                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
95                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
96                  * a poke.  Hold onto your hats...
97                  */
98                 console_loglevel = 15;
99                 printk(" ");
100                 console_loglevel = loglevel_save;
101         }
102 }
103
104 /*
105  * Returns the address space associated with the fault.
106  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
107  */
108 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
109 {
110         /*
111          * The lowest two bits of the translation exception
112          * identification indicate which paging table was used.
113          */
114         trans_exc_code &= 3;
115         if (trans_exc_code == 2)
116                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
117                 return current->thread.mm_segment.ar4;
118         if (s390_user_mode == HOME_SPACE_MODE)
119                 /* User space if the access has been done via home space. */
120                 return trans_exc_code == 3;
121         /*
122          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
123          * space. Access via secondary space has already been covered,
124          * access via primary space or access register is from user space
125          * and access via home space is from the kernel.
126          */
127         return trans_exc_code != 3;
128 }
129
130 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
131 {
132         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
133                 return;
134         if (!unhandled_signal(current, signr))
135                 return;
136         if (!printk_ratelimit())
137                 return;
138         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
139                regs->int_code);
140         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
141         printk(KERN_CONT "\n");
142         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
143                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
144         show_regs(regs);
145 }
146
147 /*
148  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
149  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
150  */
151 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
152 {
153         struct siginfo si;
154
155         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
156         si.si_signo = SIGSEGV;
157         si.si_code = si_code;
158         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
159         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
160 }
161
162 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
163 {
164         const struct exception_table_entry *fixup;
165         unsigned long address;
166
167         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
168         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
169         if (fixup) {
170                 regs->psw.addr = extable_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         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
179         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
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(regs, "Oops");
187         do_exit(SIGKILL);
188 }
189
190 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
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 (regs, "Low-address protection");
197                 do_exit(SIGKILL);
198         }
199
200         do_no_context(regs);
201 }
202
203 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
204 {
205         struct task_struct *tsk = current;
206         struct siginfo si;
207
208         /*
209          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
210          * or user mode.
211          */
212         si.si_signo = SIGBUS;
213         si.si_errno = 0;
214         si.si_code = BUS_ADRERR;
215         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
216         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
217 }
218
219 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
220 {
221         int si_code;
222
223         switch (fault) {
224         case VM_FAULT_BADACCESS:
225         case VM_FAULT_BADMAP:
226                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
227                 if (user_mode(regs)) {
228                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
229                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
230                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
231                         do_sigsegv(regs, si_code);
232                         return;
233                 }
234         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
235                 do_no_context(regs);
236                 break;
237         case VM_FAULT_SIGNAL:
238                 if (!user_mode(regs))
239                         do_no_context(regs);
240                 break;
241         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
242                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
243                         if (!user_mode(regs))
244                                 do_no_context(regs);
245                         else
246                                 pagefault_out_of_memory();
247                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
248                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
249                         if (!user_mode(regs))
250                                 do_no_context(regs);
251                         else
252                                 do_sigbus(regs);
253                 } else
254                         BUG();
255                 break;
256         }
257 }
258
259 /*
260  * This routine handles page faults.  It determines the address,
261  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
262  * routines.
263  *
264  * interruption code (int_code):
265  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
266  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
267  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
268  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
269  */
270 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
271 {
272         struct task_struct *tsk;
273         struct mm_struct *mm;
274         struct vm_area_struct *vma;
275         unsigned long trans_exc_code;
276         unsigned long address;
277         unsigned int flags;
278         int fault;
279
280         tsk = current;
281         /*
282          * The instruction that caused the program check has
283          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
284          */
285         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
286
287         if (notify_page_fault(regs))
288                 return 0;
289
290         mm = tsk->mm;
291         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
292
293         /*
294          * Verify that the fault happened in user space, that
295          * we are not in an interrupt and that there is a 
296          * user context.
297          */
298         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
299         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
300                 goto out;
301
302         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
303         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
304         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
305         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
306                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
307         down_read(&mm->mmap_sem);
308
309 #ifdef CONFIG_PGSTE
310         if ((current->flags & PF_VCPU) && S390_lowcore.gmap) {
311                 address = __gmap_fault(address,
312                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
313                 if (address == -EFAULT) {
314                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
315                         goto out_up;
316                 }
317                 if (address == -ENOMEM) {
318                         fault = VM_FAULT_OOM;
319                         goto out_up;
320                 }
321         }
322 #endif
323
324 retry:
325         fault = VM_FAULT_BADMAP;
326         vma = find_vma(mm, address);
327         if (!vma)
328                 goto out_up;
329
330         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
331                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
332                         goto out_up;
333                 if (expand_stack(vma, address))
334                         goto out_up;
335         }
336
337         /*
338          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
339          * we can handle it..
340          */
341         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
342         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
343                 goto out_up;
344
345         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
346                 address &= HPAGE_MASK;
347         /*
348          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
349          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
350          * the fault.
351          */
352         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
353         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
354         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
355                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
356                 goto out;
357         }
358         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
359                 goto out_up;
360
361         /*
362          * Major/minor page fault accounting is only done on the
363          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
364          * likely that the page will be found in page cache at that point.
365          */
366         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
367                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
368                         tsk->maj_flt++;
369                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
370                                       regs, address);
371                 } else {
372                         tsk->min_flt++;
373                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
374                                       regs, address);
375                 }
376                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
377                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
378                          * of starvation. */
379                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
380                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
381                         down_read(&mm->mmap_sem);
382                         goto retry;
383                 }
384         }
385         fault = 0;
386 out_up:
387         up_read(&mm->mmap_sem);
388 out:
389         return fault;
390 }
391
392 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
393 {
394         unsigned long trans_exc_code;
395         int fault;
396
397         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
398         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
399         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
400         /*
401          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
402          * as a special case because the translation exception code
403          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
404          */
405         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
406                 do_low_address(regs);
407                 return;
408         }
409         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
410         if (unlikely(fault))
411                 do_fault_error(regs, fault);
412 }
413
414 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
415 {
416         int access, fault;
417
418         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
419         fault = do_exception(regs, access);
420         if (unlikely(fault))
421                 do_fault_error(regs, fault);
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_64BIT
425 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs)
426 {
427         struct mm_struct *mm = current->mm;
428         struct vm_area_struct *vma;
429         unsigned long trans_exc_code;
430
431         /*
432          * The instruction that caused the program check has
433          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
434          */
435         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_PER_TRAP);
436
437         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
438         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
439                 goto no_context;
440
441         down_read(&mm->mmap_sem);
442         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
443         up_read(&mm->mmap_sem);
444
445         if (vma) {
446                 update_mm(mm, current);
447                 return;
448         }
449
450         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
451         if (user_mode(regs)) {
452                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
453                 return;
454         }
455
456 no_context:
457         do_no_context(regs);
458 }
459 #endif
460
461 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
462 {
463         struct pt_regs regs;
464         int access, fault;
465
466         /* Emulate a uaccess fault from kernel mode. */
467         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
468         if (!irqs_disabled())
469                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
470         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
471         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
472         regs.int_code = pgm_int_code;
473         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
474         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
475         fault = do_exception(&regs, access);
476         /*
477          * Since the fault happened in kernel mode while performing a uaccess
478          * all we need to do now is emulating a fixup in case "fault" is not
479          * zero.
480          * For the calling uaccess functions this results always in -EFAULT.
481          */
482         return fault ? -EFAULT : 0;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_PFAULT 
486 /*
487  * 'pfault' pseudo page faults routines.
488  */
489 static int pfault_disable;
490
491 static int __init nopfault(char *str)
492 {
493         pfault_disable = 1;
494         return 1;
495 }
496
497 __setup("nopfault", nopfault);
498
499 struct pfault_refbk {
500         u16 refdiagc;
501         u16 reffcode;
502         u16 refdwlen;
503         u16 refversn;
504         u64 refgaddr;
505         u64 refselmk;
506         u64 refcmpmk;
507         u64 reserved;
508 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
509
510 int pfault_init(void)
511 {
512         struct pfault_refbk refbk = {
513                 .refdiagc = 0x258,
514                 .reffcode = 0,
515                 .refdwlen = 5,
516                 .refversn = 2,
517                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
518                 .refselmk = 1ULL << 48,
519                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
520                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
521         int rc;
522
523         if (pfault_disable)
524                 return -1;
525         asm volatile(
526                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
527                 "0:     j       2f\n"
528                 "1:     la      %0,8\n"
529                 "2:\n"
530                 EX_TABLE(0b,1b)
531                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
532         return rc;
533 }
534
535 void pfault_fini(void)
536 {
537         struct pfault_refbk refbk = {
538                 .refdiagc = 0x258,
539                 .reffcode = 1,
540                 .refdwlen = 5,
541                 .refversn = 2,
542         };
543
544         if (pfault_disable)
545                 return;
546         asm volatile(
547                 "       diag    %0,0,0x258\n"
548                 "0:\n"
549                 EX_TABLE(0b,0b)
550                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
551 }
552
553 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
554 static LIST_HEAD(pfault_list);
555
556 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
557                              unsigned int param32, unsigned long param64)
558 {
559         struct task_struct *tsk;
560         __u16 subcode;
561         pid_t pid;
562
563         /*
564          * Get the external interruption subcode & pfault
565          * initial/completion signal bit. VM stores this 
566          * in the 'cpu address' field associated with the
567          * external interrupt. 
568          */
569         subcode = ext_code.subcode;
570         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
571                 return;
572         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
573         /* Get the token (= pid of the affected task). */
574         pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
575         rcu_read_lock();
576         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
577         if (tsk)
578                 get_task_struct(tsk);
579         rcu_read_unlock();
580         if (!tsk)
581                 return;
582         spin_lock(&pfault_lock);
583         if (subcode & 0x0080) {
584                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
585                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
586                         /* Initial interrupt was faster than the completion
587                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
588                          * back to zero and wake up the process. This can
589                          * safely be done because the task is still sleeping
590                          * and can't produce new pfaults. */
591                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
592                         list_del(&tsk->thread.list);
593                         wake_up_process(tsk);
594                         put_task_struct(tsk);
595                 } else {
596                         /* Completion interrupt was faster than initial
597                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
598                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
599                          * If the task is not running, ignore the completion
600                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
601                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
602                          * completion interrupts. */
603                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
604                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
605                 }
606         } else {
607                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
608                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
609                         goto out;
610                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
611                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
612                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
613                         set_tsk_need_resched(tsk);
614                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
615                         /* Completion interrupt was faster than the initial
616                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
617                          * back to zero and exit. */
618                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
619                 } else {
620                         /* Initial interrupt arrived before completion
621                          * interrupt. Let the task sleep.
622                          * An extra task reference is needed since a different
623                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
624                          * before the scheduler is reached. */
625                         get_task_struct(tsk);
626                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
627                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
628                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
629                         set_tsk_need_resched(tsk);
630                 }
631         }
632 out:
633         spin_unlock(&pfault_lock);
634         put_task_struct(tsk);
635 }
636
637 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
638                                        unsigned long action, void *hcpu)
639 {
640         struct thread_struct *thread, *next;
641         struct task_struct *tsk;
642
643         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
644         case CPU_DEAD:
645                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
646                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
647                         thread->pfault_wait = 0;
648                         list_del(&thread->list);
649                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
650                         wake_up_process(tsk);
651                         put_task_struct(tsk);
652                 }
653                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
654                 break;
655         default:
656                 break;
657         }
658         return NOTIFY_OK;
659 }
660
661 static int __init pfault_irq_init(void)
662 {
663         int rc;
664
665         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
666         if (rc)
667                 goto out_extint;
668         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
669         if (rc)
670                 goto out_pfault;
671         service_subclass_irq_register();
672         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
673         return 0;
674
675 out_pfault:
676         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
677 out_extint:
678         pfault_disable = 1;
679         return rc;
680 }
681 early_initcall(pfault_irq_init);
682
683 #endif /* CONFIG_PFAULT */