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
  53 static unsigned long store_indication;
  54
  55 void fault_init(void)
  56 {
  57         if (test_facility(2) && test_facility(75))
  58                 store_indication = 0xc00;
  59 }
  60
  61 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  62 {
  63         int ret = 0;
  64
  65         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  66         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  67                 preempt_disable();
  68                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  69                         ret = 1;
  70                 preempt_enable();
  71         }
  72         return ret;
  73 }
  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 and 1 for user space.
 102  */
 103 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
 104 {
 105         /*
 106          * The lowest two bits of the translation exception
 107          * identification indicate which paging table was used.
 108          */
 109         trans_exc_code &= 3;
 110         if (trans_exc_code == 2)
 111                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
 112                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 113         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
 114                 /* User space if the access has been done via home space. */
 115                 return trans_exc_code == 3;
 116         /*
 117          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
 118          * space. Access via secondary space has already been covered,
 119          * access via primary space or access register is from user space
 120          * and access via home space is from the kernel.
 121          */
 122         return trans_exc_code != 3;
 123 }
 124
 125 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
 126 {
 127         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 128                 return;
 129         if (!unhandled_signal(current, signr))
 130                 return;
 131         if (!printk_ratelimit())
 132                 return;
 133         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
 134                regs->int_code);
 135         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 136         printk(KERN_CONT "\n");
 137         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
 138                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 139         show_regs(regs);
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 144  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 145  */
 146 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
 147 {
 148         struct siginfo si;
 149
 150         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
 151         si.si_signo = SIGSEGV;
 152         si.si_code = si_code;
 153         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 154         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 155 }
 156
 157 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
 158 {
 159         const struct exception_table_entry *fixup;
 160         unsigned long address;
 161
 162         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 163         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 164         if (fixup) {
 165                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 166                 return;
 167         }
 168
 169         /*
 170          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 171          * terminate things with extreme prejudice.
 172          */
 173         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
 174         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
 175                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 176                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 177         else
 178                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 179                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 180
 181         die(regs, "Oops");
 182         do_exit(SIGKILL);
 183 }
 184
 185 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 186 {
 187         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 188            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 189         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 190                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 191                 die (regs, "Low-address protection");
 192                 do_exit(SIGKILL);
 193         }
 194
 195         do_no_context(regs);
 196 }
 197
 198 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 199 {
 200         struct task_struct *tsk = current;
 201         struct siginfo si;
 202
 203         /*
 204          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 205          * or user mode.
 206          */
 207         si.si_signo = SIGBUS;
 208         si.si_errno = 0;
 209         si.si_code = BUS_ADRERR;
 210         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 211         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
 212 }
 213
 214 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
 215 {
 216         int si_code;
 217
 218         switch (fault) {
 219         case VM_FAULT_BADACCESS:
 220         case VM_FAULT_BADMAP:
 221                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 222                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 223                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 224                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 225                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 226                         do_sigsegv(regs, si_code);
 227                         return;
 228                 }
 229         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 230                 do_no_context(regs);
 231                 break;
 232         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 233                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 234                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 235                                 do_no_context(regs);
 236                         else
 237                                 pagefault_out_of_memory();
 238                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 239                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 240                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 241                                 do_no_context(regs);
 242                         else
 243                                 do_sigbus(regs);
 244                 } else
 245                         BUG();
 246                 break;
 247         }
 248 }
 249
 250 /*
 251  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 252  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 253  * routines.
 254  *
 255  * interruption code (int_code):
 256  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 257  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 258  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 259  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 260  */
 261 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 262 {
 263         struct task_struct *tsk;
 264         struct mm_struct *mm;
 265         struct vm_area_struct *vma;
 266         unsigned long trans_exc_code;
 267         unsigned long address;
 268         unsigned int flags;
 269         int fault;
 270
 271         if (notify_page_fault(regs))
 272                 return 0;
 273
 274         tsk = current;
 275         mm = tsk->mm;
 276         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 277
 278         /*
 279          * Verify that the fault happened in user space, that
 280          * we are not in an interrupt and that there is a
 281          * user context.
 282          */
 283         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 284         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 285                 goto out;
 286
 287         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 288         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 289         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 290         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
 291                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 292         down_read(&mm->mmap_sem);
 293
 294 #ifdef CONFIG_PGSTE
 295         if ((current->flags & PF_VCPU) && S390_lowcore.gmap) {
 296                 address = __gmap_fault(address,
 297                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
 298                 if (address == -EFAULT) {
 299                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 300                         goto out_up;
 301                 }
 302                 if (address == -ENOMEM) {
 303                         fault = VM_FAULT_OOM;
 304                         goto out_up;
 305                 }
 306         }
 307 #endif
 308
 309 retry:
 310         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 311         vma = find_vma(mm, address);
 312         if (!vma)
 313                 goto out_up;
 314
 315         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 316                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 317                         goto out_up;
 318                 if (expand_stack(vma, address))
 319                         goto out_up;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 324          * we can handle it..
 325          */
 326         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 327         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 328                 goto out_up;
 329
 330         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 331                 address &= HPAGE_MASK;
 332         /*
 333          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 334          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 335          * the fault.
 336          */
 337         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 338         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 339                 goto out_up;
 340
 341         /*
 342          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 343          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 344          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 345          */
 346         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 347                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 348                         tsk->maj_flt++;
 349                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 350                                       regs, address);
 351                 } else {
 352                         tsk->min_flt++;
 353                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 354                                       regs, address);
 355                 }
 356                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 357                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 358                          * of starvation. */
 359                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 360                         down_read(&mm->mmap_sem);
 361                         goto retry;
 362                 }
 363         }
 364         /*
 365          * The instruction that caused the program check will
 366          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 367          */
 368         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
 369         fault = 0;
 370 out_up:
 371         up_read(&mm->mmap_sem);
 372 out:
 373         return fault;
 374 }
 375
 376 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 377 {
 378         unsigned long trans_exc_code;
 379         int fault;
 380
 381         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 382         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
 383         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 384         /*
 385          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 386          * as a special case because the translation exception code
 387          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 388          */
 389         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 390                 do_low_address(regs);
 391                 return;
 392         }
 393         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
 394         if (unlikely(fault))
 395                 do_fault_error(regs, fault);
 396 }
 397
 398 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 399 {
 400         int access, fault;
 401
 402         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 403         fault = do_exception(regs, access);
 404         if (unlikely(fault))
 405                 do_fault_error(regs, fault);
 406 }
 407
 408 #ifdef CONFIG_64BIT
 409 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs)
 410 {
 411         struct mm_struct *mm = current->mm;
 412         struct vm_area_struct *vma;
 413         unsigned long trans_exc_code;
 414
 415         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 416         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 417                 goto no_context;
 418
 419         down_read(&mm->mmap_sem);
 420         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
 421         up_read(&mm->mmap_sem);
 422
 423         if (vma) {
 424                 update_mm(mm, current);
 425                 return;
 426         }
 427
 428         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 429         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 430                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 431                 return;
 432         }
 433
 434 no_context:
 435         do_no_context(regs);
 436 }
 437 #endif
 438
 439 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
 440 {
 441         struct pt_regs regs;
 442         int access, fault;
 443
 444         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
 445         if (!irqs_disabled())
 446                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 447         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
 448         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
 449         regs.int_code = pgm_int_code;
 450         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
 451         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 452         fault = do_exception(&regs, access);
 453         if (unlikely(fault)) {
 454                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 455                         return -EFAULT;
 456                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 457                         do_sigbus(&regs);
 458         }
 459         return fault ? -EFAULT : 0;
 460 }
 461
 462 #ifdef CONFIG_PFAULT
 463 /*
 464  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 465  */
 466 static int pfault_disable;
 467
 468 static int __init nopfault(char *str)
 469 {
 470         pfault_disable = 1;
 471         return 1;
 472 }
 473
 474 __setup("nopfault", nopfault);
 475
 476 struct pfault_refbk {
 477         u16 refdiagc;
 478         u16 reffcode;
 479         u16 refdwlen;
 480         u16 refversn;
 481         u64 refgaddr;
 482         u64 refselmk;
 483         u64 refcmpmk;
 484         u64 reserved;
 485 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 486
 487 int pfault_init(void)
 488 {
 489         struct pfault_refbk refbk = {
 490                 .refdiagc = 0x258,
 491                 .reffcode = 0,
 492                 .refdwlen = 5,
 493                 .refversn = 2,
 494                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
 495                 .refselmk = 1ULL << 48,
 496                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
 497                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
 498         int rc;
 499
 500         if (pfault_disable)
 501                 return -1;
 502         asm volatile(
 503                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 504                 "0:     j       2f\n"
 505                 "1:     la      %0,8\n"
 506                 "2:\n"
 507                 EX_TABLE(0b,1b)
 508                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 509         return rc;
 510 }
 511
 512 void pfault_fini(void)
 513 {
 514         struct pfault_refbk refbk = {
 515                 .refdiagc = 0x258,
 516                 .reffcode = 1,
 517                 .refdwlen = 5,
 518                 .refversn = 2,
 519         };
 520
 521         if (pfault_disable)
 522                 return;
 523         asm volatile(
 524                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 525                 "0:\n"
 526                 EX_TABLE(0b,0b)
 527                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 528 }
 529
 530 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 531 static LIST_HEAD(pfault_list);
 532
 533 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
 534                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 535 {
 536         struct task_struct *tsk;
 537         __u16 subcode;
 538         pid_t pid;
 539
 540         /*
 541          * Get the external interruption subcode & pfault
 542          * initial/completion signal bit. VM stores this
 543          * in the 'cpu address' field associated with the
 544          * external interrupt.
 545          */
 546         subcode = ext_code.subcode;
 547         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 548                 return;
 549         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
 550         /* Get the token (= pid of the affected task). */
 551         pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
 552         rcu_read_lock();
 553         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 554         if (tsk)
 555                 get_task_struct(tsk);
 556         rcu_read_unlock();
 557         if (!tsk)
 558                 return;
 559         spin_lock(&pfault_lock);
 560         if (subcode & 0x0080) {
 561                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 562                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 563                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 564                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 565                          * back to zero and wake up the process. This can
 566                          * safely be done because the task is still sleeping
 567                          * and can't produce new pfaults. */
 568                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 569                         list_del(&tsk->thread.list);
 570                         wake_up_process(tsk);
 571                         put_task_struct(tsk);
 572                 } else {
 573                         /* Completion interrupt was faster than initial
 574                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 575                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
 576                          * If the task is not running, ignore the completion
 577                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
 578                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
 579                          * completion interrupts. */
 580                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
 581                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
 582                 }
 583         } else {
 584                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 585                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
 586                         goto out;
 587                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 588                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
 589                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 590                         set_tsk_need_resched(tsk);
 591                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 592                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 593                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 594                          * back to zero and exit. */
 595                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 596                 } else {
 597                         /* Initial interrupt arrived before completion
 598                          * interrupt. Let the task sleep.
 599                          * An extra task reference is needed since a different
 600                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
 601                          * before the scheduler is reached. */
 602                         get_task_struct(tsk);
 603                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 604                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 605                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 606                         set_tsk_need_resched(tsk);
 607                 }
 608         }
 609 out:
 610         spin_unlock(&pfault_lock);
 611         put_task_struct(tsk);
 612 }
 613
 614 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 615                                        unsigned long action, void *hcpu)
 616 {
 617         struct thread_struct *thread, *next;
 618         struct task_struct *tsk;
 619
 620         switch (action) {
 621         case CPU_DEAD:
 622         case CPU_DEAD_FROZEN:
 623                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
 624                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 625                         thread->pfault_wait = 0;
 626                         list_del(&thread->list);
 627                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 628                         wake_up_process(tsk);
 629                         put_task_struct(tsk);
 630                 }
 631                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 632                 break;
 633         default:
 634                 break;
 635         }
 636         return NOTIFY_OK;
 637 }
 638
 639 static int __init pfault_irq_init(void)
 640 {
 641         int rc;
 642
 643         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 644         if (rc)
 645                 goto out_extint;
 646         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 647         if (rc)
 648                 goto out_pfault;
 649         service_subclass_irq_register();
 650         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
 651         return 0;
 652
 653 out_pfault:
 654         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 655 out_extint:
 656         pfault_disable = 1;
 657         return rc;
 658 }
 659 early_initcall(pfault_irq_init);
 660
 661 #endif /* CONFIG_PFAULT */