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 #ifdef CONFIG_KPROBES
  56 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  57 {
  58         int ret = 0;
  59
  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
  68         return ret;
  69 }
  70 #else
  71 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  72 {
  73         return 0;
  74 }
  75 #endif
  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 (!switch_amode)
 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 /*
 128  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 129  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 130  */
 131 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 132                        int si_code, unsigned long address)
 133 {
 134         struct siginfo si;
 135
 136 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 137 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 138         if (sysctl_userprocess_debug)
 139 #endif
 140         {
 141                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 142                        error_code);
 143                 printk("failing address: %lX\n", address);
 144                 show_regs(regs);
 145         }
 146 #endif
 147         si.si_signo = SIGSEGV;
 148         si.si_code = si_code;
 149         si.si_addr = (void __user *) address;
 150         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 151 }
 152
 153 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 154                           unsigned long trans_exc_code)
 155 {
 156         const struct exception_table_entry *fixup;
 157         unsigned long address;
 158
 159         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 160         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 161         if (fixup) {
 162                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 163                 return;
 164         }
 165
 166         /*
 167          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 168          * terminate things with extreme prejudice.
 169          */
 170         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 171         if (user_space_fault(trans_exc_code) == 0)
 172                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 173                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 174         else
 175                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 176                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 177
 178         die("Oops", regs, error_code);
 179         do_exit(SIGKILL);
 180 }
 181
 182 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 183                            unsigned long trans_exc_code)
 184 {
 185         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 186            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 187         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 188                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 189                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 190                 do_exit(SIGKILL);
 191         }
 192
 193         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 194 }
 195
 196 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 197                       unsigned long trans_exc_code)
 198 {
 199         struct task_struct *tsk = current;
 200         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 201
 202         up_read(&mm->mmap_sem);
 203         /*
 204          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 205          * or user mode.
 206          */
 207         tsk->thread.prot_addr = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 208         tsk->thread.trap_no = error_code;
 209         force_sig(SIGBUS, tsk);
 210
 211         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 212         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 213                 do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 214 }
 215
 216 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 217 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
 218                          unsigned long address, unsigned long error_code)
 219 {
 220         u16 instruction;
 221         int rc;
 222 #ifdef CONFIG_COMPAT
 223         int compat;
 224 #endif
 225
 226         pagefault_disable();
 227         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 228         pagefault_enable();
 229         if (rc)
 230                 return -EFAULT;
 231
 232         up_read(&mm->mmap_sem);
 233         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 234 #ifdef CONFIG_COMPAT
 235         compat = is_compat_task();
 236         if (compat && instruction == 0x0a77)
 237                 sys32_sigreturn();
 238         else if (compat && instruction == 0x0aad)
 239                 sys32_rt_sigreturn();
 240         else
 241 #endif
 242         if (instruction == 0x0a77)
 243                 sys_sigreturn();
 244         else if (instruction == 0x0aad)
 245                 sys_rt_sigreturn();
 246         else {
 247                 current->thread.prot_addr = address;
 248                 current->thread.trap_no = error_code;
 249                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 250         }
 251         return 0;
 252 }
 253 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 254
 255 /*
 256  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 257  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 258  * routines.
 259  *
 260  * error_code:
 261  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 262  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 263  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 264  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 265  */
 266 static inline void
 267 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write,
 268              unsigned long trans_exc_code)
 269 {
 270         struct task_struct *tsk;
 271         struct mm_struct *mm;
 272         struct vm_area_struct *vma;
 273         unsigned long address;
 274         int si_code;
 275         int fault;
 276
 277         if (notify_page_fault(regs, error_code))
 278                 return;
 279
 280         tsk = current;
 281         mm = tsk->mm;
 282
 283         /*
 284          * Verify that the fault happened in user space, that
 285          * we are not in an interrupt and that there is a
 286          * user context.
 287          */
 288         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 289                 goto no_context;
 290
 291         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 292         /*
 293          * When we get here, the fault happened in the current
 294          * task's user address space, so we can switch on the
 295          * interrupts again and then search the VMAs
 296          */
 297         local_irq_enable();
 298         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
 299         down_read(&mm->mmap_sem);
 300
 301         si_code = SEGV_MAPERR;
 302         vma = find_vma(mm, address);
 303         if (!vma)
 304                 goto bad_area;
 305
 306 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 307         if (unlikely((regs->psw.mask & PSW_MASK_ASC) == PSW_ASC_SECONDARY &&
 308                      (trans_exc_code & 3) == 0 && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 309                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
 310                         /*
 311                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
 312                          * if it returns 0.
 313                          */
 314                         return;
 315 #endif
 316
 317         if (vma->vm_start <= address)
 318                 goto good_area;
 319         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 320                 goto bad_area;
 321         if (expand_stack(vma, address))
 322                 goto bad_area;
 323 /*
 324  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 325  * we can handle it..
 326  */
 327 good_area:
 328         si_code = SEGV_ACCERR;
 329         if (!write) {
 330                 /* page not present, check vm flags */
 331                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 332                         goto bad_area;
 333         } else {
 334                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 335                         goto bad_area;
 336         }
 337
 338         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 339                 address &= HPAGE_MASK;
 340         /*
 341          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 342          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 343          * the fault.
 344          */
 345         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 346         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 347                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 348                         up_read(&mm->mmap_sem);
 349                         pagefault_out_of_memory();
 350                         return;
 351                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 352                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 353                         return;
 354                 }
 355                 BUG();
 356         }
 357         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 358                 tsk->maj_flt++;
 359                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
 360                                      regs, address);
 361         } else {
 362                 tsk->min_flt++;
 363                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
 364                                      regs, address);
 365         }
 366         up_read(&mm->mmap_sem);
 367         /*
 368          * The instruction that caused the program check will
 369          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 370          */
 371         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 372         return;
 373
 374 /*
 375  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 376  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 377  */
 378 bad_area:
 379         up_read(&mm->mmap_sem);
 380
 381         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 382         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 383                 tsk->thread.prot_addr = address;
 384                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 385                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 386                 return;
 387         }
 388
 389 no_context:
 390         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 391 }
 392
 393 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
 394                                        long error_code)
 395 {
 396         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 397
 398         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 399         regs->psw.addr -= (error_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, error_code, trans_exc_code);
 407                 return;
 408         }
 409         do_exception(regs, 4, 1, trans_exc_code);
 410 }
 411
 412 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
 413 {
 414         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0, S390_lowcore.trans_exc_code);
 415 }
 416
 417 #ifdef CONFIG_64BIT
 418 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 419 {
 420         unsigned long trans_exc_code = S390_lowcore.trans_exc_code;
 421         struct mm_struct *mm;
 422         struct vm_area_struct *vma;
 423         unsigned long address;
 424
 425         mm = current->mm;
 426         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 427
 428         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 429                 goto no_context;
 430
 431         local_irq_enable();
 432
 433         down_read(&mm->mmap_sem);
 434         vma = find_vma(mm, address);
 435         up_read(&mm->mmap_sem);
 436
 437         if (vma) {
 438                 update_mm(mm, current);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 443         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 444                 current->thread.prot_addr = address;
 445                 current->thread.trap_no = error_code;
 446                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 447                 return;
 448         }
 449
 450 no_context:
 451         do_no_context(regs, error_code, trans_exc_code);
 452 }
 453 #endif
 454
 455 #ifdef CONFIG_PFAULT
 456 /*
 457  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 458  */
 459 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 460 static int pfault_disable = 0;
 461
 462 static int __init nopfault(char *str)
 463 {
 464         pfault_disable = 1;
 465         return 1;
 466 }
 467
 468 __setup("nopfault", nopfault);
 469
 470 typedef struct {
 471         __u16 refdiagc;
 472         __u16 reffcode;
 473         __u16 refdwlen;
 474         __u16 refversn;
 475         __u64 refgaddr;
 476         __u64 refselmk;
 477         __u64 refcmpmk;
 478         __u64 reserved;
 479 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 480
 481 int pfault_init(void)
 482 {
 483         pfault_refbk_t refbk =
 484                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 485                   __PF_RES_FIELD };
 486         int rc;
 487
 488         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 489                 return -1;
 490         asm volatile(
 491                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 492                 "0:     j       2f\n"
 493                 "1:     la      %0,8\n"
 494                 "2:\n"
 495                 EX_TABLE(0b,1b)
 496                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 497         __ctl_set_bit(0, 9);
 498         return rc;
 499 }
 500
 501 void pfault_fini(void)
 502 {
 503         pfault_refbk_t refbk =
 504         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 505
 506         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 507                 return;
 508         __ctl_clear_bit(0,9);
 509         asm volatile(
 510                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 511                 "0:\n"
 512                 EX_TABLE(0b,0b)
 513                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 514 }
 515
 516 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
 517 {
 518         struct task_struct *tsk;
 519         __u16 subcode;
 520
 521         /*
 522          * Get the external interruption subcode & pfault
 523          * initial/completion signal bit. VM stores this
 524          * in the 'cpu address' field associated with the
 525          * external interrupt.
 526          */
 527         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 528         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 529                 return;
 530
 531         /*
 532          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 533          */
 534         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 535
 536         if (subcode & 0x0080) {
 537                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 538                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 539                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 540                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 541                          * back to zero and wake up the process. This can
 542                          * safely be done because the task is still sleeping
 543                          * and can't produce new pfaults. */
 544                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 545                         wake_up_process(tsk);
 546                         put_task_struct(tsk);
 547                 }
 548         } else {
 549                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 550                 get_task_struct(tsk);
 551                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 552                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 553                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 554                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 555                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 556                          * done safely because tsk is running in kernel
 557                          * mode and can't produce new pfaults. */
 558                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 559                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 560                         put_task_struct(tsk);
 561                 } else
 562                         set_tsk_need_resched(tsk);
 563         }
 564 }
 565
 566 void __init pfault_irq_init(void)
 567 {
 568         if (!MACHINE_IS_VM)
 569                 return;
 570
 571         /*
 572          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 573          */
 574         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 575                                               &ext_int_pfault) != 0)
 576                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 577
 578         if (pfault_init() == 0)
 579                 return;
 580
 581         /* Tough luck, no pfault. */
 582         pfault_disable = 1;
 583         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 584                                             &ext_int_pfault);
 585 }
 586 #endif