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/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/smp.h>
  23 #include <linux/kdebug.h>
  24 #include <linux/smp_lock.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 <asm/system.h>
  32 #include <asm/pgtable.h>
  33 #include <asm/s390_ext.h>
  34 #include <asm/mmu_context.h>
  35 #include "../kernel/entry.h"
  36
  37 #ifndef CONFIG_64BIT
  38 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  39 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
  40 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  41 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  42 #else /* CONFIG_64BIT */
  43 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  44 #define __FIXUP_MASK ~0L
  45 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  46 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  47 #endif /* CONFIG_64BIT */
  48
  49 #ifdef CONFIG_SYSCTL
  50 extern int sysctl_userprocess_debug;
  51 #endif
  52
  53 #ifdef CONFIG_KPROBES
  54 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  55 {
  56         int ret = 0;
  57
  58         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  59         if (!user_mode(regs)) {
  60                 preempt_disable();
  61                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  62                         ret = 1;
  63                 preempt_enable();
  64         }
  65
  66         return ret;
  67 }
  68 #else
  69 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  70 {
  71         return 0;
  72 }
  73 #endif
  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, 1 for user space and
 102  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
 103  */
 104 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
 105 {
 106         /*
 107          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
 108          * indicate which paging table was used.
 109          */
 110         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
 111
 112         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
 113                 return switch_amode == 0;
 114         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
 115                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 116 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
 117         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
 118                 /* %a0 always indicates primary space. */
 119                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
 120                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
 121                         /*
 122                          * An alet of 0 indicates primary space.
 123                          * An alet of 1 indicates secondary space.
 124                          * Any other alet values generate an
 125                          * alen-translation exception.
 126                          */
 127                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
 128                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 129                 }
 130         }
 131 #endif
 132         /* Primary Segment Table Descriptor */
 133         return switch_amode << s390_noexec;
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 138  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 139  */
 140 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 141                        int si_code, unsigned long address)
 142 {
 143         struct siginfo si;
 144
 145 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 146 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 147         if (sysctl_userprocess_debug)
 148 #endif
 149         {
 150                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 151                        error_code);
 152                 printk("failing address: %lX\n", address);
 153                 show_regs(regs);
 154         }
 155 #endif
 156         si.si_signo = SIGSEGV;
 157         si.si_code = si_code;
 158         si.si_addr = (void __user *) address;
 159         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 160 }
 161
 162 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 163                           unsigned long address)
 164 {
 165         const struct exception_table_entry *fixup;
 166
 167         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 168         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 169         if (fixup) {
 170                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 171                 return;
 172         }
 173
 174         /*
 175          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 176          * terminate things with extreme prejudice.
 177          */
 178         if (check_space(current) == 0)
 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("Oops", regs, error_code);
 186         do_exit(SIGKILL);
 187 }
 188
 189 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 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 ("Low-address protection", regs, error_code);
 196                 do_exit(SIGKILL);
 197         }
 198
 199         do_no_context(regs, error_code, 0);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 204  * us unable to handle the page fault gracefully.
 205  */
 206 static int do_out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 207                             unsigned long address)
 208 {
 209         struct task_struct *tsk = current;
 210         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 211
 212         up_read(&mm->mmap_sem);
 213         if (is_global_init(tsk)) {
 214                 yield();
 215                 down_read(&mm->mmap_sem);
 216                 return 1;
 217         }
 218         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 219         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 220                 do_group_exit(SIGKILL);
 221         do_no_context(regs, error_code, address);
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 226                       unsigned long address)
 227 {
 228         struct task_struct *tsk = current;
 229         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 230
 231         up_read(&mm->mmap_sem);
 232         /*
 233          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 234          * or user mode.
 235          */
 236         tsk->thread.prot_addr = address;
 237         tsk->thread.trap_no = error_code;
 238         force_sig(SIGBUS, tsk);
 239
 240         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 241         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 242                 do_no_context(regs, error_code, address);
 243 }
 244
 245 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 246 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
 247                          unsigned long address, unsigned long error_code)
 248 {
 249         u16 instruction;
 250         int rc;
 251 #ifdef CONFIG_COMPAT
 252         int compat;
 253 #endif
 254
 255         pagefault_disable();
 256         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 257         pagefault_enable();
 258         if (rc)
 259                 return -EFAULT;
 260
 261         up_read(&mm->mmap_sem);
 262         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 263 #ifdef CONFIG_COMPAT
 264         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
 265         if (compat && instruction == 0x0a77)
 266                 sys32_sigreturn();
 267         else if (compat && instruction == 0x0aad)
 268                 sys32_rt_sigreturn();
 269         else
 270 #endif
 271         if (instruction == 0x0a77)
 272                 sys_sigreturn();
 273         else if (instruction == 0x0aad)
 274                 sys_rt_sigreturn();
 275         else {
 276                 current->thread.prot_addr = address;
 277                 current->thread.trap_no = error_code;
 278                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 279         }
 280         return 0;
 281 }
 282 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 283
 284 /*
 285  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 286  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 287  * routines.
 288  *
 289  * error_code:
 290  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 291  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 292  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 293  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 294  */
 295 static inline void
 296 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
 297 {
 298         struct task_struct *tsk;
 299         struct mm_struct *mm;
 300         struct vm_area_struct *vma;
 301         unsigned long address;
 302         int space;
 303         int si_code;
 304         int fault;
 305
 306         if (notify_page_fault(regs, error_code))
 307                 return;
 308
 309         tsk = current;
 310         mm = tsk->mm;
 311
 312         /* get the failing address and the affected space */
 313         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 314         space = check_space(tsk);
 315
 316         /*
 317          * Verify that the fault happened in user space, that
 318          * we are not in an interrupt and that there is a
 319          * user context.
 320          */
 321         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 322                 goto no_context;
 323
 324         /*
 325          * When we get here, the fault happened in the current
 326          * task's user address space, so we can switch on the
 327          * interrupts again and then search the VMAs
 328          */
 329         local_irq_enable();
 330
 331         down_read(&mm->mmap_sem);
 332
 333         si_code = SEGV_MAPERR;
 334         vma = find_vma(mm, address);
 335         if (!vma)
 336                 goto bad_area;
 337
 338 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 339         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 340                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
 341                         /*
 342                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
 343                          * if it returns 0.
 344                          */
 345                         return;
 346 #endif
 347
 348         if (vma->vm_start <= address)
 349                 goto good_area;
 350         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 351                 goto bad_area;
 352         if (expand_stack(vma, address))
 353                 goto bad_area;
 354 /*
 355  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 356  * we can handle it..
 357  */
 358 good_area:
 359         si_code = SEGV_ACCERR;
 360         if (!write) {
 361                 /* page not present, check vm flags */
 362                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 363                         goto bad_area;
 364         } else {
 365                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 366                         goto bad_area;
 367         }
 368
 369 survive:
 370         /*
 371          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 372          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 373          * the fault.
 374          */
 375         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 376         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 377                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 378                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
 379                                 goto survive;
 380                         return;
 381                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 382                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 383                         return;
 384                 }
 385                 BUG();
 386         }
 387         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 388                 tsk->maj_flt++;
 389         else
 390                 tsk->min_flt++;
 391
 392         up_read(&mm->mmap_sem);
 393         /*
 394          * The instruction that caused the program check will
 395          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 396          */
 397         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 398         return;
 399
 400 /*
 401  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 402  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 403  */
 404 bad_area:
 405         up_read(&mm->mmap_sem);
 406
 407         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 408         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 409                 tsk->thread.prot_addr = address;
 410                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 411                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 412                 return;
 413         }
 414
 415 no_context:
 416         do_no_context(regs, error_code, address);
 417 }
 418
 419 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
 420                                        long error_code)
 421 {
 422         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 423         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 424         /*
 425          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 426          * as a special case because the translation exception code
 427          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 428          */
 429         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
 430                 do_low_address(regs, error_code);
 431                 return;
 432         }
 433         do_exception(regs, 4, 1);
 434 }
 435
 436 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
 437 {
 438         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
 439 }
 440
 441 #ifdef CONFIG_64BIT
 442 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 443 {
 444         struct mm_struct *mm;
 445         struct vm_area_struct *vma;
 446         unsigned long address;
 447         int space;
 448
 449         mm = current->mm;
 450         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 451         space = check_space(current);
 452
 453         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 454                 goto no_context;
 455
 456         local_irq_enable();
 457
 458         down_read(&mm->mmap_sem);
 459         vma = find_vma(mm, address);
 460         up_read(&mm->mmap_sem);
 461
 462         if (vma) {
 463                 update_mm(mm, current);
 464                 return;
 465         }
 466
 467         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 468         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 469                 current->thread.prot_addr = address;
 470                 current->thread.trap_no = error_code;
 471                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 472                 return;
 473         }
 474
 475 no_context:
 476         do_no_context(regs, error_code, address);
 477 }
 478 #endif
 479
 480 #ifdef CONFIG_PFAULT
 481 /*
 482  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 483  */
 484 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 485 static int pfault_disable = 0;
 486
 487 static int __init nopfault(char *str)
 488 {
 489         pfault_disable = 1;
 490         return 1;
 491 }
 492
 493 __setup("nopfault", nopfault);
 494
 495 typedef struct {
 496         __u16 refdiagc;
 497         __u16 reffcode;
 498         __u16 refdwlen;
 499         __u16 refversn;
 500         __u64 refgaddr;
 501         __u64 refselmk;
 502         __u64 refcmpmk;
 503         __u64 reserved;
 504 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 505
 506 int pfault_init(void)
 507 {
 508         pfault_refbk_t refbk =
 509                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 510                   __PF_RES_FIELD };
 511         int rc;
 512
 513         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 514                 return -1;
 515         asm volatile(
 516                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 517                 "0:     j       2f\n"
 518                 "1:     la      %0,8\n"
 519                 "2:\n"
 520                 EX_TABLE(0b,1b)
 521                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 522         __ctl_set_bit(0, 9);
 523         return rc;
 524 }
 525
 526 void pfault_fini(void)
 527 {
 528         pfault_refbk_t refbk =
 529         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 530
 531         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 532                 return;
 533         __ctl_clear_bit(0,9);
 534         asm volatile(
 535                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 536                 "0:\n"
 537                 EX_TABLE(0b,0b)
 538                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 539 }
 540
 541 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
 542 {
 543         struct task_struct *tsk;
 544         __u16 subcode;
 545
 546         /*
 547          * Get the external interruption subcode & pfault
 548          * initial/completion signal bit. VM stores this
 549          * in the 'cpu address' field associated with the
 550          * external interrupt.
 551          */
 552         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 553         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 554                 return;
 555
 556         /*
 557          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 558          */
 559         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 560
 561         if (subcode & 0x0080) {
 562                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 563                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 564                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 565                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 566                          * back to zero and wake up the process. This can
 567                          * safely be done because the task is still sleeping
 568                          * and can't produce new pfaults. */
 569                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 570                         wake_up_process(tsk);
 571                         put_task_struct(tsk);
 572                 }
 573         } else {
 574                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 575                 get_task_struct(tsk);
 576                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 577                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 578                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 579                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 580                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 581                          * done safely because tsk is running in kernel
 582                          * mode and can't produce new pfaults. */
 583                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 584                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 585                         put_task_struct(tsk);
 586                 } else
 587                         set_tsk_need_resched(tsk);
 588         }
 589 }
 590
 591 void __init pfault_irq_init(void)
 592 {
 593         if (!MACHINE_IS_VM)
 594                 return;
 595
 596         /*
 597          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 598          */
 599         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 600                                               &ext_int_pfault) != 0)
 601                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 602
 603         if (pfault_init() == 0)
 604                 return;
 605
 606         /* Tough luck, no pfault. */
 607         pfault_disable = 1;
 608         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 609                                             &ext_int_pfault);
 610 }
 611 #endif