arch/m32r/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/m32r/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2001, 2002  Hitoshi Yamamoto, and H. Kondo
   5  *  Copyright (c) 2004  Naoto Sugai, NIIBE Yutaka
   6  *
   7  *  Some code taken from i386 version.
   8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   9  */
  10
  11 #include <linux/signal.h>
  12 #include <linux/sched.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/mman.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/interrupt.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/tty.h>
  24 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  25 #include <linux/highmem.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27
  28 #include <asm/m32r.h>
  29 #include <asm/system.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/hardirq.h>
  32 #include <asm/mmu_context.h>
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34
  35 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  36
  37 #ifndef CONFIG_SMP
  38 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  39 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  40 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  41 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  42 #else
  43 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  44 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  45 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  46 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  47 #endif
  48
  49 extern void init_tlb(void);
  50
  51 /*======================================================================*
  52  * do_page_fault()
  53  *======================================================================*
  54  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  55  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  56  * routines.
  57  *
  58  * ARGUMENT:
  59  *  regs       : M32R SP reg.
  60  *  error_code : See below
  61  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  62  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  63  *
  64  * error_code :
  65  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  66  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  67  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  68  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  69  *======================================================================*/
  70 #define ACE_PROTECTION          1
  71 #define ACE_WRITE               2
  72 #define ACE_USERMODE            4
  73 #define ACE_INSTRUCTION         8
  74
  75 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  76   unsigned long address)
  77 {
  78         struct task_struct *tsk;
  79         struct mm_struct *mm;
  80         struct vm_area_struct * vma;
  81         unsigned long page, addr;
  82         int write;
  83         int fault;
  84         siginfo_t info;
  85
  86         /*
  87          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
  88          */
  89         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
  90                 local_irq_enable();
  91
  92         tsk = current;
  93
  94         info.si_code = SEGV_MAPERR;
  95
  96         /*
  97          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
  98          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
  99          *
 100          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 101          * be in an interrupt or a critical region, and should
 102          * only copy the information from the master page table,
 103          * nothing more.
 104          *
 105          * This verifies that the fault happens in kernel space
 106          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
 107          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
 108          */
 109         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
 110                 goto vmalloc_fault;
 111
 112         mm = tsk->mm;
 113
 114         /*
 115          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
 116          * atomic region then we must not take the fault..
 117          */
 118         if (in_atomic() || !mm)
 119                 goto bad_area_nosemaphore;
 120
 121         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 122          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 123          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 124          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 125          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 126          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 127          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 128          * exceptions table.
 129          *
 130          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 131          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 132          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 133          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 134          * thus avoiding the deadlock.
 135          */
 136         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 137                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 138                     !search_exception_tables(regs->psw))
 139                         goto bad_area_nosemaphore;
 140                 down_read(&mm->mmap_sem);
 141         }
 142
 143         vma = find_vma(mm, address);
 144         if (!vma)
 145                 goto bad_area;
 146         if (vma->vm_start <= address)
 147                 goto good_area;
 148         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 149                 goto bad_area;
 150
 151         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 152                 /*
 153                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 154                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 155                  * doing pre-decrement on the stack and that
 156                  * doesn't show up until later..
 157                  */
 158                 if (address + 4 < regs->spu)
 159                         goto bad_area;
 160         }
 161
 162         if (expand_stack(vma, address))
 163                 goto bad_area;
 164 /*
 165  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 166  * we can handle it..
 167  */
 168 good_area:
 169         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 170         write = 0;
 171         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 172                 default:        /* 3: write, present */
 173                         /* fall through */
 174                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 175                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 176                                 goto bad_area;
 177                         write++;
 178                         break;
 179                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 180                 case 0:         /* read, not present */
 181                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 182                                 goto bad_area;
 183         }
 184
 185         /*
 186          * For instruction access exception, check if the area is executable
 187          */
 188         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 189           goto bad_area;
 190
 191         /*
 192          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 193          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 194          * the fault.
 195          */
 196         addr = (address & PAGE_MASK);
 197         set_thread_fault_code(error_code);
 198         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 199         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 200                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 201                         goto out_of_memory;
 202                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 203                         goto do_sigbus;
 204                 BUG();
 205         }
 206         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 207                 tsk->maj_flt++;
 208         else
 209                 tsk->min_flt++;
 210         set_thread_fault_code(0);
 211         up_read(&mm->mmap_sem);
 212         return;
 213
 214 /*
 215  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 216  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 217  */
 218 bad_area:
 219         up_read(&mm->mmap_sem);
 220
 221 bad_area_nosemaphore:
 222         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 223         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 224                 tsk->thread.address = address;
 225                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 226                 tsk->thread.trap_no = 14;
 227                 info.si_signo = SIGSEGV;
 228                 info.si_errno = 0;
 229                 /* info.si_code has been set above */
 230                 info.si_addr = (void __user *)address;
 231                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 232                 return;
 233         }
 234
 235 no_context:
 236         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 237         if (fixup_exception(regs))
 238                 return;
 239
 240 /*
 241  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 242  * terminate things with extreme prejudice.
 243  */
 244
 245         bust_spinlocks(1);
 246
 247         if (address < PAGE_SIZE)
 248                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 249         else
 250                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 251         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 252         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 253         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 254         page = *(unsigned long *)MPTB;
 255         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 256         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 257         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 258                 page &= PAGE_MASK;
 259                 address &= 0x003ff000;
 260                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 261                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 262         }
 263         die("Oops", regs, error_code);
 264         bust_spinlocks(0);
 265         do_exit(SIGKILL);
 266
 267 /*
 268  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 269  * us unable to handle the page fault gracefully.
 270  */
 271 out_of_memory:
 272         up_read(&mm->mmap_sem);
 273         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 274                 goto no_context;
 275         pagefault_out_of_memory();
 276         return;
 277
 278 do_sigbus:
 279         up_read(&mm->mmap_sem);
 280
 281         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 282         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 283                 goto no_context;
 284
 285         tsk->thread.address = address;
 286         tsk->thread.error_code = error_code;
 287         tsk->thread.trap_no = 14;
 288         info.si_signo = SIGBUS;
 289         info.si_errno = 0;
 290         info.si_code = BUS_ADRERR;
 291         info.si_addr = (void __user *)address;
 292         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 293         return;
 294
 295 vmalloc_fault:
 296         {
 297                 /*
 298                  * Synchronize this task's top level page-table
 299                  * with the 'reference' page table.
 300                  *
 301                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 302                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 303                  */
 304                 int offset = pgd_index(address);
 305                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 306                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 307                 pte_t *pte_k;
 308
 309                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 310                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 311                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 312
 313                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 314                         goto no_context;
 315
 316                 /*
 317                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 318                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 319                  */
 320
 321                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 322                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 323                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 324                         goto no_context;
 325                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 326
 327                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 328                 if (!pte_present(*pte_k))
 329                         goto no_context;
 330
 331                 addr = (address & PAGE_MASK);
 332                 set_thread_fault_code(error_code);
 333                 update_mmu_cache(NULL, addr, pte_k);
 334                 set_thread_fault_code(0);
 335                 return;
 336         }
 337 }
 338
 339 /*======================================================================*
 340  * update_mmu_cache()
 341  *======================================================================*/
 342 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 343 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 344 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 345 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 346         pte_t *ptep)
 347 {
 348         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 349         unsigned long pte_data, flags;
 350         unsigned int *entry_dat;
 351         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 352         int i;
 353
 354         /* Ptrace may call this routine. */
 355         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 356                 return;
 357
 358         local_irq_save(flags);
 359
 360         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 361
 362         pte_data = pte_val(*ptep);
 363
 364 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 365         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 366         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 367                 if (*entry1++ == vaddr) {
 368                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 369                         break;
 370                 }
 371                 entry1++;
 372         }
 373         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 374         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 375                 if (*entry2++ == vaddr) {
 376                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 377                         break;
 378                 }
 379                 entry2++;
 380         }
 381 #else
 382         /*
 383          * Update TLB entries
 384          *  entry1: ITLB entry address
 385          *  entry2: DTLB entry address
 386          */
 387         __asm__ __volatile__ (
 388                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 389                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 390                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 391                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 392                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 393                 ".fillinsn              \n"
 394                 "1:                     \n\t"
 395                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 396                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 397                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 398                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 399                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 400                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 401                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 402                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 403                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 404                 : "r4", "memory"
 405         );
 406 #endif
 407
 408         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 409                 goto notfound;
 410
 411 found:
 412         local_irq_restore(flags);
 413
 414         return;
 415
 416         /* Valid entry not found */
 417 notfound:
 418         /*
 419          * Update ITLB or DTLB entry
 420          *  entry1: TLB entry address
 421          *  entry2: TLB base address
 422          */
 423         if (!inst) {
 424                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 425                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 426         } else {
 427                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 428                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 429         }
 430         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 431
 432         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 433                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 434                         break;
 435
 436                 if (entry1 != entry2)
 437                         entry1 -= 2;
 438                 else
 439                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 440         }
 441
 442         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 443                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 444                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 445         }
 446         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 447         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 448
 449         goto found;
 450 }
 451
 452 /*======================================================================*
 453  * flush_tlb_page() : flushes one page
 454  *======================================================================*/
 455 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 456 {
 457         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 458                 unsigned long flags;
 459
 460                 local_irq_save(flags);
 461                 page &= PAGE_MASK;
 462                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 463                 __flush_tlb_page(page);
 464                 local_irq_restore(flags);
 465         }
 466 }
 467
 468 /*======================================================================*
 469  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 470  *======================================================================*/
 471 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 472         unsigned long end)
 473 {
 474         struct mm_struct *mm;
 475
 476         mm = vma->vm_mm;
 477         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 478                 unsigned long flags;
 479                 int size;
 480
 481                 local_irq_save(flags);
 482                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 483                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 484                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 485                         if (mm == current->mm)
 486                                 activate_context(mm);
 487                 } else {
 488                         unsigned long asid;
 489
 490                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 491                         start &= PAGE_MASK;
 492                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 493                         end &= PAGE_MASK;
 494
 495                         start |= asid;
 496                         end   |= asid;
 497                         while (start < end) {
 498                                 __flush_tlb_page(start);
 499                                 start += PAGE_SIZE;
 500                         }
 501                 }
 502                 local_irq_restore(flags);
 503         }
 504 }
 505
 506 /*======================================================================*
 507  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 508  *======================================================================*/
 509 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 510 {
 511         /* Invalidate all TLB of this process. */
 512         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 513         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 514                 unsigned long flags;
 515
 516                 local_irq_save(flags);
 517                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 518                 if (mm == current->mm)
 519                         activate_context(mm);
 520                 local_irq_restore(flags);
 521         }
 522 }
 523
 524 /*======================================================================*
 525  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 526  *======================================================================*/
 527 void local_flush_tlb_all(void)
 528 {
 529         unsigned long flags;
 530
 531         local_irq_save(flags);
 532         __flush_tlb_all();
 533         local_irq_restore(flags);
 534 }
 535
 536 /*======================================================================*
 537  * init_mmu()
 538  *======================================================================*/
 539 void __init init_mmu(void)
 540 {
 541         tlb_entry_i = 0;
 542         tlb_entry_d = 0;
 543         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 544         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 545         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 546 }