Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[sfrench/cifs-2.6.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 #define VM_FAULT_PFAULT         0x100000
54
55 static unsigned long store_indication __read_mostly;
56
57 #ifdef CONFIG_64BIT
58 static int __init fault_init(void)
59 {
60         if (test_facility(75))
61                 store_indication = 0xc00;
62         return 0;
63 }
64 early_initcall(fault_init);
65 #endif
66
67 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
68 {
69         int ret = 0;
70
71         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
72         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
73                 preempt_disable();
74                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
75                         ret = 1;
76                 preempt_enable();
77         }
78         return ret;
79 }
80
81
82 /*
83  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
84  * message out.
85  */
86 void bust_spinlocks(int yes)
87 {
88         if (yes) {
89                 oops_in_progress = 1;
90         } else {
91                 int loglevel_save = console_loglevel;
92                 console_unblank();
93                 oops_in_progress = 0;
94                 /*
95                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
96                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
97                  * a poke.  Hold onto your hats...
98                  */
99                 console_loglevel = 15;
100                 printk(" ");
101                 console_loglevel = loglevel_save;
102         }
103 }
104
105 /*
106  * Returns the address space associated with the fault.
107  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
108  */
109 static inline int user_space_fault(struct pt_regs *regs)
110 {
111         unsigned long trans_exc_code;
112
113         /*
114          * The lowest two bits of the translation exception
115          * identification indicate which paging table was used.
116          */
117         trans_exc_code = regs->int_parm_long & 3;
118         if (trans_exc_code == 3) /* home space -> kernel */
119                 return 0;
120         if (user_mode(regs))
121                 return 1;
122         if (trans_exc_code == 2) /* secondary space -> set_fs */
123                 return current->thread.mm_segment.ar4;
124         if (current->flags & PF_VCPU)
125                 return 1;
126         return 0;
127 }
128
129 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
130 {
131         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
132                 return;
133         if (!unhandled_signal(current, signr))
134                 return;
135         if (!printk_ratelimit())
136                 return;
137         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
138                regs->int_code);
139         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
140         printk(KERN_CONT "\n");
141         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
142                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
143         show_regs(regs);
144 }
145
146 /*
147  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
148  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
149  */
150 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
151 {
152         struct siginfo si;
153
154         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
155         si.si_signo = SIGSEGV;
156         si.si_code = si_code;
157         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
158         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
159 }
160
161 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
162 {
163         const struct exception_table_entry *fixup;
164         unsigned long address;
165
166         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
167         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
168         if (fixup) {
169                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup) | PSW_ADDR_AMODE;
170                 return;
171         }
172
173         /*
174          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
175          * terminate things with extreme prejudice.
176          */
177         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
178         if (!user_space_fault(regs))
179                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
180                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
181         else
182                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
183                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
184
185         die(regs, "Oops");
186         do_exit(SIGKILL);
187 }
188
189 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
190 {
191         /* Low-address protection hit in kernel mode means
192            NULL pointer write access in kernel mode.  */
193         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
194                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
195                 die (regs, "Low-address protection");
196                 do_exit(SIGKILL);
197         }
198
199         do_no_context(regs);
200 }
201
202 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
203 {
204         struct task_struct *tsk = current;
205         struct siginfo si;
206
207         /*
208          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
209          * or user mode.
210          */
211         si.si_signo = SIGBUS;
212         si.si_errno = 0;
213         si.si_code = BUS_ADRERR;
214         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
215         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
216 }
217
218 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
219 {
220         int si_code;
221
222         switch (fault) {
223         case VM_FAULT_BADACCESS:
224         case VM_FAULT_BADMAP:
225                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
226                 if (user_mode(regs)) {
227                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
228                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
229                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
230                         do_sigsegv(regs, si_code);
231                         return;
232                 }
233         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
234         case VM_FAULT_PFAULT:
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 #ifdef CONFIG_PGSTE
273         struct gmap *gmap;
274 #endif
275         struct task_struct *tsk;
276         struct mm_struct *mm;
277         struct vm_area_struct *vma;
278         unsigned long trans_exc_code;
279         unsigned long address;
280         unsigned int flags;
281         int fault;
282
283         tsk = current;
284         /*
285          * The instruction that caused the program check has
286          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
287          */
288         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
289
290         if (notify_page_fault(regs))
291                 return 0;
292
293         mm = tsk->mm;
294         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
295
296         /*
297          * Verify that the fault happened in user space, that
298          * we are not in an interrupt and that there is a 
299          * user context.
300          */
301         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
302         if (unlikely(!user_space_fault(regs) || in_atomic() || !mm))
303                 goto out;
304
305         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
306         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
307         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
308         if (user_mode(regs))
309                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
310         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
311                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
312         down_read(&mm->mmap_sem);
313
314 #ifdef CONFIG_PGSTE
315         gmap = (struct gmap *)
316                 ((current->flags & PF_VCPU) ? S390_lowcore.gmap : 0);
317         if (gmap) {
318                 address = __gmap_fault(address, gmap);
319                 if (address == -EFAULT) {
320                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
321                         goto out_up;
322                 }
323                 if (address == -ENOMEM) {
324                         fault = VM_FAULT_OOM;
325                         goto out_up;
326                 }
327                 if (gmap->pfault_enabled)
328                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
329         }
330 #endif
331
332 retry:
333         fault = VM_FAULT_BADMAP;
334         vma = find_vma(mm, address);
335         if (!vma)
336                 goto out_up;
337
338         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
339                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
340                         goto out_up;
341                 if (expand_stack(vma, address))
342                         goto out_up;
343         }
344
345         /*
346          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
347          * we can handle it..
348          */
349         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
350         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
351                 goto out_up;
352
353         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
354                 address &= HPAGE_MASK;
355         /*
356          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
357          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
358          * the fault.
359          */
360         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
361         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
362         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
363                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
364                 goto out;
365         }
366         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
367                 goto out_up;
368
369         /*
370          * Major/minor page fault accounting is only done on the
371          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
372          * likely that the page will be found in page cache at that point.
373          */
374         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
375                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
376                         tsk->maj_flt++;
377                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
378                                       regs, address);
379                 } else {
380                         tsk->min_flt++;
381                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
382                                       regs, address);
383                 }
384                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
385 #ifdef CONFIG_PGSTE
386                         if (gmap && (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
387                                 /* FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set,
388                                  * mmap_sem has not been released */
389                                 current->thread.gmap_pfault = 1;
390                                 fault = VM_FAULT_PFAULT;
391                                 goto out_up;
392                         }
393 #endif
394                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
395                          * of starvation. */
396                         flags &= ~(FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
397                                    FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
398                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
399                         down_read(&mm->mmap_sem);
400                         goto retry;
401                 }
402         }
403         fault = 0;
404 out_up:
405         up_read(&mm->mmap_sem);
406 out:
407         return fault;
408 }
409
410 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
411 {
412         unsigned long trans_exc_code;
413         int fault;
414
415         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
416         /*
417          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
418          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
419          * the PSW already points to the correct location.
420          */
421         if (!(regs->int_code & 0x200))
422                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
423         /*
424          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
425          * as a special case because the translation exception code
426          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
427          */
428         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
429                 do_low_address(regs);
430                 return;
431         }
432         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
433         if (unlikely(fault))
434                 do_fault_error(regs, fault);
435 }
436
437 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
438 {
439         int access, fault;
440
441         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
442         fault = do_exception(regs, access);
443         if (unlikely(fault))
444                 do_fault_error(regs, fault);
445 }
446
447 #ifdef CONFIG_PFAULT 
448 /*
449  * 'pfault' pseudo page faults routines.
450  */
451 static int pfault_disable;
452
453 static int __init nopfault(char *str)
454 {
455         pfault_disable = 1;
456         return 1;
457 }
458
459 __setup("nopfault", nopfault);
460
461 struct pfault_refbk {
462         u16 refdiagc;
463         u16 reffcode;
464         u16 refdwlen;
465         u16 refversn;
466         u64 refgaddr;
467         u64 refselmk;
468         u64 refcmpmk;
469         u64 reserved;
470 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
471
472 int pfault_init(void)
473 {
474         struct pfault_refbk refbk = {
475                 .refdiagc = 0x258,
476                 .reffcode = 0,
477                 .refdwlen = 5,
478                 .refversn = 2,
479                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
480                 .refselmk = 1ULL << 48,
481                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
482                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
483         int rc;
484
485         if (pfault_disable)
486                 return -1;
487         asm volatile(
488                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
489                 "0:     j       2f\n"
490                 "1:     la      %0,8\n"
491                 "2:\n"
492                 EX_TABLE(0b,1b)
493                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
494         return rc;
495 }
496
497 void pfault_fini(void)
498 {
499         struct pfault_refbk refbk = {
500                 .refdiagc = 0x258,
501                 .reffcode = 1,
502                 .refdwlen = 5,
503                 .refversn = 2,
504         };
505
506         if (pfault_disable)
507                 return;
508         asm volatile(
509                 "       diag    %0,0,0x258\n"
510                 "0:\n"
511                 EX_TABLE(0b,0b)
512                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
513 }
514
515 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
516 static LIST_HEAD(pfault_list);
517
518 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
519                              unsigned int param32, unsigned long param64)
520 {
521         struct task_struct *tsk;
522         __u16 subcode;
523         pid_t pid;
524
525         /*
526          * Get the external interruption subcode & pfault
527          * initial/completion signal bit. VM stores this 
528          * in the 'cpu address' field associated with the
529          * external interrupt. 
530          */
531         subcode = ext_code.subcode;
532         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
533                 return;
534         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
535         /* Get the token (= pid of the affected task). */
536         pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
537         rcu_read_lock();
538         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
539         if (tsk)
540                 get_task_struct(tsk);
541         rcu_read_unlock();
542         if (!tsk)
543                 return;
544         spin_lock(&pfault_lock);
545         if (subcode & 0x0080) {
546                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
547                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
548                         /* Initial interrupt was faster than the completion
549                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
550                          * back to zero and wake up the process. This can
551                          * safely be done because the task is still sleeping
552                          * and can't produce new pfaults. */
553                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
554                         list_del(&tsk->thread.list);
555                         wake_up_process(tsk);
556                         put_task_struct(tsk);
557                 } else {
558                         /* Completion interrupt was faster than initial
559                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
560                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
561                          * If the task is not running, ignore the completion
562                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
563                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
564                          * completion interrupts. */
565                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
566                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
567                 }
568         } else {
569                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
570                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
571                         goto out;
572                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
573                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
574                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
575                         set_tsk_need_resched(tsk);
576                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
577                         /* Completion interrupt was faster than the initial
578                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
579                          * back to zero and exit. */
580                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
581                 } else {
582                         /* Initial interrupt arrived before completion
583                          * interrupt. Let the task sleep.
584                          * An extra task reference is needed since a different
585                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
586                          * before the scheduler is reached. */
587                         get_task_struct(tsk);
588                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
589                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
590                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
591                         set_tsk_need_resched(tsk);
592                 }
593         }
594 out:
595         spin_unlock(&pfault_lock);
596         put_task_struct(tsk);
597 }
598
599 static int pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self, unsigned long action,
600                              void *hcpu)
601 {
602         struct thread_struct *thread, *next;
603         struct task_struct *tsk;
604
605         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
606         case CPU_DEAD:
607                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
608                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
609                         thread->pfault_wait = 0;
610                         list_del(&thread->list);
611                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
612                         wake_up_process(tsk);
613                         put_task_struct(tsk);
614                 }
615                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
616                 break;
617         default:
618                 break;
619         }
620         return NOTIFY_OK;
621 }
622
623 static int __init pfault_irq_init(void)
624 {
625         int rc;
626
627         rc = register_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
628         if (rc)
629                 goto out_extint;
630         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
631         if (rc)
632                 goto out_pfault;
633         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
634         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
635         return 0;
636
637 out_pfault:
638         unregister_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
639 out_extint:
640         pfault_disable = 1;
641         return rc;
642 }
643 early_initcall(pfault_irq_init);
644
645 #endif /* CONFIG_PFAULT */