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 <linux/hugetlb.h>
  32 #include <asm/system.h>
  33 #include <asm/pgtable.h>
  34 #include <asm/s390_ext.h>
  35 #include <asm/mmu_context.h>
  36 #include "../kernel/entry.h"
  37
  38 #ifndef CONFIG_64BIT
  39 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  40 #define __FIXUP_MASK 0x7fffffff
  41 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  42 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  43 #else /* CONFIG_64BIT */
  44 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  45 #define __FIXUP_MASK ~0L
  46 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  47 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  48 #endif /* CONFIG_64BIT */
  49
  50 #ifdef CONFIG_SYSCTL
  51 extern int sysctl_userprocess_debug;
  52 #endif
  53
  54 #ifdef CONFIG_KPROBES
  55 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  56 {
  57         int ret = 0;
  58
  59         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  60         if (!user_mode(regs)) {
  61                 preempt_disable();
  62                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  63                         ret = 1;
  64                 preempt_enable();
  65         }
  66
  67         return ret;
  68 }
  69 #else
  70 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  71 {
  72         return 0;
  73 }
  74 #endif
  75
  76
  77 /*
  78  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  79  * message out.
  80  */
  81 void bust_spinlocks(int yes)
  82 {
  83         if (yes) {
  84                 oops_in_progress = 1;
  85         } else {
  86                 int loglevel_save = console_loglevel;
  87                 console_unblank();
  88                 oops_in_progress = 0;
  89                 /*
  90                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  91                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  92                  * a poke.  Hold onto your hats...
  93                  */
  94                 console_loglevel = 15;
  95                 printk(" ");
  96                 console_loglevel = loglevel_save;
  97         }
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Returns the address space associated with the fault.
 102  * Returns 0 for kernel space, 1 for user space and
 103  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
 104  */
 105 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
 106 {
 107         /*
 108          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
 109          * indicate which paging table was used.
 110          */
 111         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
 112
 113         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
 114                 return switch_amode == 0;
 115         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
 116                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 117 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
 118         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
 119                 /* %a0 always indicates primary space. */
 120                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
 121                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
 122                         /*
 123                          * An alet of 0 indicates primary space.
 124                          * An alet of 1 indicates secondary space.
 125                          * Any other alet values generate an
 126                          * alen-translation exception.
 127                          */
 128                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
 129                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 130                 }
 131         }
 132 #endif
 133         /* Primary Segment Table Descriptor */
 134         return switch_amode << s390_noexec;
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 139  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 140  */
 141 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 142                        int si_code, unsigned long address)
 143 {
 144         struct siginfo si;
 145
 146 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 147 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 148         if (sysctl_userprocess_debug)
 149 #endif
 150         {
 151                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 152                        error_code);
 153                 printk("failing address: %lX\n", address);
 154                 show_regs(regs);
 155         }
 156 #endif
 157         si.si_signo = SIGSEGV;
 158         si.si_code = si_code;
 159         si.si_addr = (void __user *) address;
 160         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 161 }
 162
 163 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 164                           unsigned long address)
 165 {
 166         const struct exception_table_entry *fixup;
 167
 168         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 169         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 170         if (fixup) {
 171                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 172                 return;
 173         }
 174
 175         /*
 176          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 177          * terminate things with extreme prejudice.
 178          */
 179         if (check_space(current) == 0)
 180                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 181                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 182         else
 183                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 184                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 185
 186         die("Oops", regs, error_code);
 187         do_exit(SIGKILL);
 188 }
 189
 190 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 191 {
 192         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 193            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 194         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 195                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 196                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 197                 do_exit(SIGKILL);
 198         }
 199
 200         do_no_context(regs, error_code, 0);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 205  * us unable to handle the page fault gracefully.
 206  */
 207 static int do_out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 208                             unsigned long address)
 209 {
 210         struct task_struct *tsk = current;
 211         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 212
 213         up_read(&mm->mmap_sem);
 214         if (is_global_init(tsk)) {
 215                 yield();
 216                 down_read(&mm->mmap_sem);
 217                 return 1;
 218         }
 219         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 220         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 221                 do_group_exit(SIGKILL);
 222         do_no_context(regs, error_code, address);
 223         return 0;
 224 }
 225
 226 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 227                       unsigned long address)
 228 {
 229         struct task_struct *tsk = current;
 230         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 231
 232         up_read(&mm->mmap_sem);
 233         /*
 234          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 235          * or user mode.
 236          */
 237         tsk->thread.prot_addr = address;
 238         tsk->thread.trap_no = error_code;
 239         force_sig(SIGBUS, tsk);
 240
 241         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 242         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 243                 do_no_context(regs, error_code, address);
 244 }
 245
 246 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 247 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
 248                          unsigned long address, unsigned long error_code)
 249 {
 250         u16 instruction;
 251         int rc;
 252 #ifdef CONFIG_COMPAT
 253         int compat;
 254 #endif
 255
 256         pagefault_disable();
 257         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 258         pagefault_enable();
 259         if (rc)
 260                 return -EFAULT;
 261
 262         up_read(&mm->mmap_sem);
 263         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 264 #ifdef CONFIG_COMPAT
 265         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
 266         if (compat && instruction == 0x0a77)
 267                 sys32_sigreturn();
 268         else if (compat && instruction == 0x0aad)
 269                 sys32_rt_sigreturn();
 270         else
 271 #endif
 272         if (instruction == 0x0a77)
 273                 sys_sigreturn();
 274         else if (instruction == 0x0aad)
 275                 sys_rt_sigreturn();
 276         else {
 277                 current->thread.prot_addr = address;
 278                 current->thread.trap_no = error_code;
 279                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 280         }
 281         return 0;
 282 }
 283 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 284
 285 /*
 286  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 287  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 288  * routines.
 289  *
 290  * error_code:
 291  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 292  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 293  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 294  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 295  */
 296 static inline void
 297 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
 298 {
 299         struct task_struct *tsk;
 300         struct mm_struct *mm;
 301         struct vm_area_struct *vma;
 302         unsigned long address;
 303         int space;
 304         int si_code;
 305         int fault;
 306
 307         if (notify_page_fault(regs, error_code))
 308                 return;
 309
 310         tsk = current;
 311         mm = tsk->mm;
 312
 313         /* get the failing address and the affected space */
 314         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 315         space = check_space(tsk);
 316
 317         /*
 318          * Verify that the fault happened in user space, that
 319          * we are not in an interrupt and that there is a
 320          * user context.
 321          */
 322         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 323                 goto no_context;
 324
 325         /*
 326          * When we get here, the fault happened in the current
 327          * task's user address space, so we can switch on the
 328          * interrupts again and then search the VMAs
 329          */
 330         local_irq_enable();
 331
 332         down_read(&mm->mmap_sem);
 333
 334         si_code = SEGV_MAPERR;
 335         vma = find_vma(mm, address);
 336         if (!vma)
 337                 goto bad_area;
 338
 339 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 340         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 341                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
 342                         /*
 343                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
 344                          * if it returns 0.
 345                          */
 346                         return;
 347 #endif
 348
 349         if (vma->vm_start <= address)
 350                 goto good_area;
 351         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 352                 goto bad_area;
 353         if (expand_stack(vma, address))
 354                 goto bad_area;
 355 /*
 356  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 357  * we can handle it..
 358  */
 359 good_area:
 360         si_code = SEGV_ACCERR;
 361         if (!write) {
 362                 /* page not present, check vm flags */
 363                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 364                         goto bad_area;
 365         } else {
 366                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 367                         goto bad_area;
 368         }
 369
 370 survive:
 371         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 372                 address &= HPAGE_MASK;
 373         /*
 374          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 375          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 376          * the fault.
 377          */
 378         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 379         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 380                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 381                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
 382                                 goto survive;
 383                         return;
 384                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 385                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 386                         return;
 387                 }
 388                 BUG();
 389         }
 390         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 391                 tsk->maj_flt++;
 392         else
 393                 tsk->min_flt++;
 394
 395         up_read(&mm->mmap_sem);
 396         /*
 397          * The instruction that caused the program check will
 398          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 399          */
 400         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 401         return;
 402
 403 /*
 404  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 405  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 406  */
 407 bad_area:
 408         up_read(&mm->mmap_sem);
 409
 410         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 411         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 412                 tsk->thread.prot_addr = address;
 413                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 414                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 415                 return;
 416         }
 417
 418 no_context:
 419         do_no_context(regs, error_code, address);
 420 }
 421
 422 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
 423                                        long error_code)
 424 {
 425         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 426         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 427         /*
 428          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 429          * as a special case because the translation exception code
 430          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 431          */
 432         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
 433                 do_low_address(regs, error_code);
 434                 return;
 435         }
 436         do_exception(regs, 4, 1);
 437 }
 438
 439 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long error_code)
 440 {
 441         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
 442 }
 443
 444 #ifdef CONFIG_64BIT
 445 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 446 {
 447         struct mm_struct *mm;
 448         struct vm_area_struct *vma;
 449         unsigned long address;
 450         int space;
 451
 452         mm = current->mm;
 453         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 454         space = check_space(current);
 455
 456         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 457                 goto no_context;
 458
 459         local_irq_enable();
 460
 461         down_read(&mm->mmap_sem);
 462         vma = find_vma(mm, address);
 463         up_read(&mm->mmap_sem);
 464
 465         if (vma) {
 466                 update_mm(mm, current);
 467                 return;
 468         }
 469
 470         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 471         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 472                 current->thread.prot_addr = address;
 473                 current->thread.trap_no = error_code;
 474                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 475                 return;
 476         }
 477
 478 no_context:
 479         do_no_context(regs, error_code, address);
 480 }
 481 #endif
 482
 483 #ifdef CONFIG_PFAULT
 484 /*
 485  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 486  */
 487 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 488 static int pfault_disable = 0;
 489
 490 static int __init nopfault(char *str)
 491 {
 492         pfault_disable = 1;
 493         return 1;
 494 }
 495
 496 __setup("nopfault", nopfault);
 497
 498 typedef struct {
 499         __u16 refdiagc;
 500         __u16 reffcode;
 501         __u16 refdwlen;
 502         __u16 refversn;
 503         __u64 refgaddr;
 504         __u64 refselmk;
 505         __u64 refcmpmk;
 506         __u64 reserved;
 507 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 508
 509 int pfault_init(void)
 510 {
 511         pfault_refbk_t refbk =
 512                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 513                   __PF_RES_FIELD };
 514         int rc;
 515
 516         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 517                 return -1;
 518         asm volatile(
 519                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 520                 "0:     j       2f\n"
 521                 "1:     la      %0,8\n"
 522                 "2:\n"
 523                 EX_TABLE(0b,1b)
 524                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 525         __ctl_set_bit(0, 9);
 526         return rc;
 527 }
 528
 529 void pfault_fini(void)
 530 {
 531         pfault_refbk_t refbk =
 532         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 533
 534         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 535                 return;
 536         __ctl_clear_bit(0,9);
 537         asm volatile(
 538                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 539                 "0:\n"
 540                 EX_TABLE(0b,0b)
 541                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 542 }
 543
 544 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
 545 {
 546         struct task_struct *tsk;
 547         __u16 subcode;
 548
 549         /*
 550          * Get the external interruption subcode & pfault
 551          * initial/completion signal bit. VM stores this
 552          * in the 'cpu address' field associated with the
 553          * external interrupt.
 554          */
 555         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 556         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 557                 return;
 558
 559         /*
 560          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 561          */
 562         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 563
 564         if (subcode & 0x0080) {
 565                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 566                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 567                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 568                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 569                          * back to zero and wake up the process. This can
 570                          * safely be done because the task is still sleeping
 571                          * and can't produce new pfaults. */
 572                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 573                         wake_up_process(tsk);
 574                         put_task_struct(tsk);
 575                 }
 576         } else {
 577                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 578                 get_task_struct(tsk);
 579                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 580                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 581                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 582                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 583                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 584                          * done safely because tsk is running in kernel
 585                          * mode and can't produce new pfaults. */
 586                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 587                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 588                         put_task_struct(tsk);
 589                 } else
 590                         set_tsk_need_resched(tsk);
 591         }
 592 }
 593
 594 void __init pfault_irq_init(void)
 595 {
 596         if (!MACHINE_IS_VM)
 597                 return;
 598
 599         /*
 600          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 601          */
 602         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 603                                               &ext_int_pfault) != 0)
 604                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 605
 606         if (pfault_init() == 0)
 607                 return;
 608
 609         /* Tough luck, no pfault. */
 610         pfault_disable = 1;
 611         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 612                                             &ext_int_pfault);
 613 }
 614 #endif