Merge tag 'drivers-3.15' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm/arm-soc
[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(unsigned long trans_exc_code)
110 {
111         /*
112          * The lowest two bits of the translation exception
113          * identification indicate which paging table was used.
114          */
115         trans_exc_code &= 3;
116         if (trans_exc_code == 2)
117                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
118                 return current->thread.mm_segment.ar4;
119         /*
120          * Access via primary space or access register is from user space
121          * and access via home space is from the kernel.
122          */
123         return trans_exc_code != 3;
124 }
125
126 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
127 {
128         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
129                 return;
130         if (!unhandled_signal(current, signr))
131                 return;
132         if (!printk_ratelimit())
133                 return;
134         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
135                regs->int_code);
136         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
137         printk(KERN_CONT "\n");
138         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
139                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
140         show_regs(regs);
141 }
142
143 /*
144  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
145  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
146  */
147 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
148 {
149         struct siginfo si;
150
151         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
152         si.si_signo = SIGSEGV;
153         si.si_code = si_code;
154         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
155         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
156 }
157
158 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
159 {
160         const struct exception_table_entry *fixup;
161         unsigned long address;
162
163         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
164         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
165         if (fixup) {
166                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup) | PSW_ADDR_AMODE;
167                 return;
168         }
169
170         /*
171          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
172          * terminate things with extreme prejudice.
173          */
174         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
175         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
176                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
177                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
178         else
179                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
180                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
181
182         die(regs, "Oops");
183         do_exit(SIGKILL);
184 }
185
186 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
187 {
188         /* Low-address protection hit in kernel mode means
189            NULL pointer write access in kernel mode.  */
190         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
191                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
192                 die (regs, "Low-address protection");
193                 do_exit(SIGKILL);
194         }
195
196         do_no_context(regs);
197 }
198
199 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
200 {
201         struct task_struct *tsk = current;
202         struct siginfo si;
203
204         /*
205          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
206          * or user mode.
207          */
208         si.si_signo = SIGBUS;
209         si.si_errno = 0;
210         si.si_code = BUS_ADRERR;
211         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
212         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
213 }
214
215 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
216 {
217         int si_code;
218
219         switch (fault) {
220         case VM_FAULT_BADACCESS:
221         case VM_FAULT_BADMAP:
222                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
223                 if (user_mode(regs)) {
224                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
225                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
226                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
227                         do_sigsegv(regs, si_code);
228                         return;
229                 }
230         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
231         case VM_FAULT_PFAULT:
232                 do_no_context(regs);
233                 break;
234         case VM_FAULT_SIGNAL:
235                 if (!user_mode(regs))
236                         do_no_context(regs);
237                 break;
238         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
239                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
240                         if (!user_mode(regs))
241                                 do_no_context(regs);
242                         else
243                                 pagefault_out_of_memory();
244                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
245                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
246                         if (!user_mode(regs))
247                                 do_no_context(regs);
248                         else
249                                 do_sigbus(regs);
250                 } else
251                         BUG();
252                 break;
253         }
254 }
255
256 /*
257  * This routine handles page faults.  It determines the address,
258  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
259  * routines.
260  *
261  * interruption code (int_code):
262  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
263  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
264  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
265  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
266  */
267 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
268 {
269 #ifdef CONFIG_PGSTE
270         struct gmap *gmap;
271 #endif
272         struct task_struct *tsk;
273         struct mm_struct *mm;
274         struct vm_area_struct *vma;
275         unsigned long trans_exc_code;
276         unsigned long address;
277         unsigned int flags;
278         int fault;
279
280         tsk = current;
281         /*
282          * The instruction that caused the program check has
283          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
284          */
285         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
286
287         if (notify_page_fault(regs))
288                 return 0;
289
290         mm = tsk->mm;
291         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
292
293         /*
294          * Verify that the fault happened in user space, that
295          * we are not in an interrupt and that there is a 
296          * user context.
297          */
298         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
299         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
300                 goto out;
301
302         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
303         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
304         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
305         if (user_mode(regs))
306                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
307         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
308                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
309         down_read(&mm->mmap_sem);
310
311 #ifdef CONFIG_PGSTE
312         gmap = (struct gmap *)
313                 ((current->flags & PF_VCPU) ? S390_lowcore.gmap : 0);
314         if (gmap) {
315                 address = __gmap_fault(address, gmap);
316                 if (address == -EFAULT) {
317                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
318                         goto out_up;
319                 }
320                 if (address == -ENOMEM) {
321                         fault = VM_FAULT_OOM;
322                         goto out_up;
323                 }
324                 if (gmap->pfault_enabled)
325                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
326         }
327 #endif
328
329 retry:
330         fault = VM_FAULT_BADMAP;
331         vma = find_vma(mm, address);
332         if (!vma)
333                 goto out_up;
334
335         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
336                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
337                         goto out_up;
338                 if (expand_stack(vma, address))
339                         goto out_up;
340         }
341
342         /*
343          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
344          * we can handle it..
345          */
346         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
347         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
348                 goto out_up;
349
350         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
351                 address &= HPAGE_MASK;
352         /*
353          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
354          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
355          * the fault.
356          */
357         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
358         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
359         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
360                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
361                 goto out;
362         }
363         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
364                 goto out_up;
365
366         /*
367          * Major/minor page fault accounting is only done on the
368          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
369          * likely that the page will be found in page cache at that point.
370          */
371         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
372                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
373                         tsk->maj_flt++;
374                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
375                                       regs, address);
376                 } else {
377                         tsk->min_flt++;
378                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
379                                       regs, address);
380                 }
381                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
382 #ifdef CONFIG_PGSTE
383                         if (gmap && (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
384                                 /* FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set,
385                                  * mmap_sem has not been released */
386                                 current->thread.gmap_pfault = 1;
387                                 fault = VM_FAULT_PFAULT;
388                                 goto out_up;
389                         }
390 #endif
391                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
392                          * of starvation. */
393                         flags &= ~(FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
394                                    FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
395                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
396                         down_read(&mm->mmap_sem);
397                         goto retry;
398                 }
399         }
400         fault = 0;
401 out_up:
402         up_read(&mm->mmap_sem);
403 out:
404         return fault;
405 }
406
407 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
408 {
409         unsigned long trans_exc_code;
410         int fault;
411
412         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
413         /*
414          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
415          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
416          * the PSW already points to the correct location.
417          */
418         if (!(regs->int_code & 0x200))
419                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
420         /*
421          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
422          * as a special case because the translation exception code
423          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
424          */
425         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
426                 do_low_address(regs);
427                 return;
428         }
429         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
430         if (unlikely(fault))
431                 do_fault_error(regs, fault);
432 }
433
434 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
435 {
436         int access, fault;
437
438         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
439         fault = do_exception(regs, access);
440         if (unlikely(fault))
441                 do_fault_error(regs, fault);
442 }
443
444 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
445 {
446         struct pt_regs regs;
447         int access, fault;
448
449         /* Emulate a uaccess fault from kernel mode. */
450         regs.psw.mask = PSW_KERNEL_BITS | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
451         if (!irqs_disabled())
452                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
453         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
454         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
455         regs.int_code = pgm_int_code;
456         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
457         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
458         fault = do_exception(&regs, access);
459         /*
460          * Since the fault happened in kernel mode while performing a uaccess
461          * all we need to do now is emulating a fixup in case "fault" is not
462          * zero.
463          * For the calling uaccess functions this results always in -EFAULT.
464          */
465         return fault ? -EFAULT : 0;
466 }
467
468 #ifdef CONFIG_PFAULT 
469 /*
470  * 'pfault' pseudo page faults routines.
471  */
472 static int pfault_disable;
473
474 static int __init nopfault(char *str)
475 {
476         pfault_disable = 1;
477         return 1;
478 }
479
480 __setup("nopfault", nopfault);
481
482 struct pfault_refbk {
483         u16 refdiagc;
484         u16 reffcode;
485         u16 refdwlen;
486         u16 refversn;
487         u64 refgaddr;
488         u64 refselmk;
489         u64 refcmpmk;
490         u64 reserved;
491 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
492
493 int pfault_init(void)
494 {
495         struct pfault_refbk refbk = {
496                 .refdiagc = 0x258,
497                 .reffcode = 0,
498                 .refdwlen = 5,
499                 .refversn = 2,
500                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
501                 .refselmk = 1ULL << 48,
502                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
503                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
504         int rc;
505
506         if (pfault_disable)
507                 return -1;
508         asm volatile(
509                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
510                 "0:     j       2f\n"
511                 "1:     la      %0,8\n"
512                 "2:\n"
513                 EX_TABLE(0b,1b)
514                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
515         return rc;
516 }
517
518 void pfault_fini(void)
519 {
520         struct pfault_refbk refbk = {
521                 .refdiagc = 0x258,
522                 .reffcode = 1,
523                 .refdwlen = 5,
524                 .refversn = 2,
525         };
526
527         if (pfault_disable)
528                 return;
529         asm volatile(
530                 "       diag    %0,0,0x258\n"
531                 "0:\n"
532                 EX_TABLE(0b,0b)
533                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
534 }
535
536 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
537 static LIST_HEAD(pfault_list);
538
539 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
540                              unsigned int param32, unsigned long param64)
541 {
542         struct task_struct *tsk;
543         __u16 subcode;
544         pid_t pid;
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 = ext_code.subcode;
553         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
554                 return;
555         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
556         /* Get the token (= pid of the affected task). */
557         pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
558         rcu_read_lock();
559         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
560         if (tsk)
561                 get_task_struct(tsk);
562         rcu_read_unlock();
563         if (!tsk)
564                 return;
565         spin_lock(&pfault_lock);
566         if (subcode & 0x0080) {
567                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
568                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
569                         /* Initial interrupt was faster than the completion
570                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
571                          * back to zero and wake up the process. This can
572                          * safely be done because the task is still sleeping
573                          * and can't produce new pfaults. */
574                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
575                         list_del(&tsk->thread.list);
576                         wake_up_process(tsk);
577                         put_task_struct(tsk);
578                 } else {
579                         /* Completion interrupt was faster than initial
580                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
581                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
582                          * If the task is not running, ignore the completion
583                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
584                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
585                          * completion interrupts. */
586                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
587                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
588                 }
589         } else {
590                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
591                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
592                         goto out;
593                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
594                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
595                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
596                         set_tsk_need_resched(tsk);
597                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
598                         /* Completion interrupt was faster than the initial
599                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
600                          * back to zero and exit. */
601                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
602                 } else {
603                         /* Initial interrupt arrived before completion
604                          * interrupt. Let the task sleep.
605                          * An extra task reference is needed since a different
606                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
607                          * before the scheduler is reached. */
608                         get_task_struct(tsk);
609                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
610                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
611                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
612                         set_tsk_need_resched(tsk);
613                 }
614         }
615 out:
616         spin_unlock(&pfault_lock);
617         put_task_struct(tsk);
618 }
619
620 static int pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self, unsigned long action,
621                              void *hcpu)
622 {
623         struct thread_struct *thread, *next;
624         struct task_struct *tsk;
625
626         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
627         case CPU_DEAD:
628                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
629                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
630                         thread->pfault_wait = 0;
631                         list_del(&thread->list);
632                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
633                         wake_up_process(tsk);
634                         put_task_struct(tsk);
635                 }
636                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
637                 break;
638         default:
639                 break;
640         }
641         return NOTIFY_OK;
642 }
643
644 static int __init pfault_irq_init(void)
645 {
646         int rc;
647
648         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
649         if (rc)
650                 goto out_extint;
651         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
652         if (rc)
653                 goto out_pfault;
654         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
655         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
656         return 0;
657
658 out_pfault:
659         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
660 out_extint:
661         pfault_disable = 1;
662         return rc;
663 }
664 early_initcall(pfault_irq_init);
665
666 #endif /* CONFIG_PFAULT */