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
  32 #include <asm/system.h>
  33 #include <asm/pgtable.h>
  34 #include <asm/s390_ext.h>
  35 #include <asm/mmu_context.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 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
  54
  55 #ifdef CONFIG_KPROBES
  56 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  57 {
  58         int ret = 0;
  59
  60         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  61         if (!user_mode(regs)) {
  62                 preempt_disable();
  63                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  64                         ret = 1;
  65                 preempt_enable();
  66         }
  67
  68         return ret;
  69 }
  70 #else
  71 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, long err)
  72 {
  73         return 0;
  74 }
  75 #endif
  76
  77
  78 /*
  79  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  80  * message out.
  81  */
  82 void bust_spinlocks(int yes)
  83 {
  84         if (yes) {
  85                 oops_in_progress = 1;
  86         } else {
  87                 int loglevel_save = console_loglevel;
  88                 console_unblank();
  89                 oops_in_progress = 0;
  90                 /*
  91                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  92                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  93                  * a poke.  Hold onto your hats...
  94                  */
  95                 console_loglevel = 15;
  96                 printk(" ");
  97                 console_loglevel = loglevel_save;
  98         }
  99 }
 100
 101 /*
 102  * Returns the address space associated with the fault.
 103  * Returns 0 for kernel space, 1 for user space and
 104  * 2 for code execution in user space with noexec=on.
 105  */
 106 static inline int check_space(struct task_struct *tsk)
 107 {
 108         /*
 109          * The lowest two bits of S390_lowcore.trans_exc_code
 110          * indicate which paging table was used.
 111          */
 112         int desc = S390_lowcore.trans_exc_code & 3;
 113
 114         if (desc == 3)  /* Home Segment Table Descriptor */
 115                 return switch_amode == 0;
 116         if (desc == 2)  /* Secondary Segment Table Descriptor */
 117                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 118 #ifdef CONFIG_S390_SWITCH_AMODE
 119         if (unlikely(desc == 1)) { /* STD determined via access register */
 120                 /* %a0 always indicates primary space. */
 121                 if (S390_lowcore.exc_access_id != 0) {
 122                         save_access_regs(tsk->thread.acrs);
 123                         /*
 124                          * An alet of 0 indicates primary space.
 125                          * An alet of 1 indicates secondary space.
 126                          * Any other alet values generate an
 127                          * alen-translation exception.
 128                          */
 129                         if (tsk->thread.acrs[S390_lowcore.exc_access_id])
 130                                 return tsk->thread.mm_segment.ar4;
 131                 }
 132         }
 133 #endif
 134         /* Primary Segment Table Descriptor */
 135         return switch_amode << s390_noexec;
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 140  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 141  */
 142 static void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 143                        int si_code, unsigned long address)
 144 {
 145         struct siginfo si;
 146
 147 #if defined(CONFIG_SYSCTL) || defined(CONFIG_PROCESS_DEBUG)
 148 #if defined(CONFIG_SYSCTL)
 149         if (sysctl_userprocess_debug)
 150 #endif
 151         {
 152                 printk("User process fault: interruption code 0x%lX\n",
 153                        error_code);
 154                 printk("failing address: %lX\n", address);
 155                 show_regs(regs);
 156         }
 157 #endif
 158         si.si_signo = SIGSEGV;
 159         si.si_code = si_code;
 160         si.si_addr = (void __user *) address;
 161         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 162 }
 163
 164 static void do_no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 165                           unsigned long address)
 166 {
 167         const struct exception_table_entry *fixup;
 168
 169         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 170         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & __FIXUP_MASK);
 171         if (fixup) {
 172                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 173                 return;
 174         }
 175
 176         /*
 177          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 178          * terminate things with extreme prejudice.
 179          */
 180         if (check_space(current) == 0)
 181                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 182                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 183         else
 184                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 185                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 186
 187         die("Oops", regs, error_code);
 188         do_exit(SIGKILL);
 189 }
 190
 191 static void do_low_address(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 192 {
 193         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 194            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 195         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 196                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 197                 die ("Low-address protection", regs, error_code);
 198                 do_exit(SIGKILL);
 199         }
 200
 201         do_no_context(regs, error_code, 0);
 202 }
 203
 204 /*
 205  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 206  * us unable to handle the page fault gracefully.
 207  */
 208 static int do_out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 209                             unsigned long address)
 210 {
 211         struct task_struct *tsk = current;
 212         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 213
 214         up_read(&mm->mmap_sem);
 215         if (is_global_init(tsk)) {
 216                 yield();
 217                 down_read(&mm->mmap_sem);
 218                 return 1;
 219         }
 220         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 221         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 222                 do_group_exit(SIGKILL);
 223         do_no_context(regs, error_code, address);
 224         return 0;
 225 }
 226
 227 static void do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 228                       unsigned long address)
 229 {
 230         struct task_struct *tsk = current;
 231         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 232
 233         up_read(&mm->mmap_sem);
 234         /*
 235          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 236          * or user mode.
 237          */
 238         tsk->thread.prot_addr = address;
 239         tsk->thread.trap_no = error_code;
 240         force_sig(SIGBUS, tsk);
 241
 242         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 243         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 244                 do_no_context(regs, error_code, address);
 245 }
 246
 247 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 248 extern long sys_sigreturn(struct pt_regs *regs);
 249 extern long sys_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
 250 extern long sys32_sigreturn(struct pt_regs *regs);
 251 extern long sys32_rt_sigreturn(struct pt_regs *regs);
 252
 253 static int signal_return(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
 254                          unsigned long address, unsigned long error_code)
 255 {
 256         u16 instruction;
 257         int rc;
 258 #ifdef CONFIG_COMPAT
 259         int compat;
 260 #endif
 261
 262         pagefault_disable();
 263         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 264         pagefault_enable();
 265         if (rc)
 266                 return -EFAULT;
 267
 268         up_read(&mm->mmap_sem);
 269         clear_tsk_thread_flag(current, TIF_SINGLE_STEP);
 270 #ifdef CONFIG_COMPAT
 271         compat = test_tsk_thread_flag(current, TIF_31BIT);
 272         if (compat && instruction == 0x0a77)
 273                 sys32_sigreturn(regs);
 274         else if (compat && instruction == 0x0aad)
 275                 sys32_rt_sigreturn(regs);
 276         else
 277 #endif
 278         if (instruction == 0x0a77)
 279                 sys_sigreturn(regs);
 280         else if (instruction == 0x0aad)
 281                 sys_rt_sigreturn(regs);
 282         else {
 283                 current->thread.prot_addr = address;
 284                 current->thread.trap_no = error_code;
 285                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 286         }
 287         return 0;
 288 }
 289 #endif /* CONFIG_S390_EXEC_PROTECT */
 290
 291 /*
 292  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 293  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 294  * routines.
 295  *
 296  * error_code:
 297  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 298  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 299  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 300  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 301  */
 302 static inline void
 303 do_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, int write)
 304 {
 305         struct task_struct *tsk;
 306         struct mm_struct *mm;
 307         struct vm_area_struct *vma;
 308         unsigned long address;
 309         int space;
 310         int si_code;
 311         int fault;
 312
 313         if (notify_page_fault(regs, error_code))
 314                 return;
 315
 316         tsk = current;
 317         mm = tsk->mm;
 318
 319         /* get the failing address and the affected space */
 320         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 321         space = check_space(tsk);
 322
 323         /*
 324          * Verify that the fault happened in user space, that
 325          * we are not in an interrupt and that there is a
 326          * user context.
 327          */
 328         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 329                 goto no_context;
 330
 331         /*
 332          * When we get here, the fault happened in the current
 333          * task's user address space, so we can switch on the
 334          * interrupts again and then search the VMAs
 335          */
 336         local_irq_enable();
 337
 338         down_read(&mm->mmap_sem);
 339
 340         si_code = SEGV_MAPERR;
 341         vma = find_vma(mm, address);
 342         if (!vma)
 343                 goto bad_area;
 344
 345 #ifdef CONFIG_S390_EXEC_PROTECT
 346         if (unlikely((space == 2) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC)))
 347                 if (!signal_return(mm, regs, address, error_code))
 348                         /*
 349                          * signal_return() has done an up_read(&mm->mmap_sem)
 350                          * if it returns 0.
 351                          */
 352                         return;
 353 #endif
 354
 355         if (vma->vm_start <= address)
 356                 goto good_area;
 357         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 358                 goto bad_area;
 359         if (expand_stack(vma, address))
 360                 goto bad_area;
 361 /*
 362  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 363  * we can handle it..
 364  */
 365 good_area:
 366         si_code = SEGV_ACCERR;
 367         if (!write) {
 368                 /* page not present, check vm flags */
 369                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 370                         goto bad_area;
 371         } else {
 372                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 373                         goto bad_area;
 374         }
 375
 376 survive:
 377         /*
 378          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 379          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 380          * the fault.
 381          */
 382         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write);
 383         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 384                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 385                         if (do_out_of_memory(regs, error_code, address))
 386                                 goto survive;
 387                         return;
 388                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 389                         do_sigbus(regs, error_code, address);
 390                         return;
 391                 }
 392                 BUG();
 393         }
 394         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 395                 tsk->maj_flt++;
 396         else
 397                 tsk->min_flt++;
 398
 399         up_read(&mm->mmap_sem);
 400         /*
 401          * The instruction that caused the program check will
 402          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 403          */
 404         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_SINGLE_STEP);
 405         return;
 406
 407 /*
 408  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 409  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 410  */
 411 bad_area:
 412         up_read(&mm->mmap_sem);
 413
 414         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 415         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 416                 tsk->thread.prot_addr = address;
 417                 tsk->thread.trap_no = error_code;
 418                 do_sigsegv(regs, error_code, si_code, address);
 419                 return;
 420         }
 421
 422 no_context:
 423         do_no_context(regs, error_code, address);
 424 }
 425
 426 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs,
 427                                        unsigned long error_code)
 428 {
 429         /* Protection exception is supressing, decrement psw address. */
 430         regs->psw.addr -= (error_code >> 16);
 431         /*
 432          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 433          * as a special case because the translation exception code
 434          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 435          */
 436         if (unlikely(!(S390_lowcore.trans_exc_code & 4))) {
 437                 do_low_address(regs, error_code);
 438                 return;
 439         }
 440         do_exception(regs, 4, 1);
 441 }
 442
 443 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 444 {
 445         do_exception(regs, error_code & 0xff, 0);
 446 }
 447
 448 #ifdef CONFIG_64BIT
 449 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 450 {
 451         struct mm_struct *mm;
 452         struct vm_area_struct *vma;
 453         unsigned long address;
 454         int space;
 455
 456         mm = current->mm;
 457         address = S390_lowcore.trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 458         space = check_space(current);
 459
 460         if (unlikely(space == 0 || in_atomic() || !mm))
 461                 goto no_context;
 462
 463         local_irq_enable();
 464
 465         down_read(&mm->mmap_sem);
 466         vma = find_vma(mm, address);
 467         up_read(&mm->mmap_sem);
 468
 469         if (vma) {
 470                 update_mm(mm, current);
 471                 return;
 472         }
 473
 474         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 475         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 476                 current->thread.prot_addr = address;
 477                 current->thread.trap_no = error_code;
 478                 do_sigsegv(regs, error_code, SEGV_MAPERR, address);
 479                 return;
 480         }
 481
 482 no_context:
 483         do_no_context(regs, error_code, address);
 484 }
 485 #endif
 486
 487 #ifdef CONFIG_PFAULT
 488 /*
 489  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 490  */
 491 static ext_int_info_t ext_int_pfault;
 492 static int pfault_disable = 0;
 493
 494 static int __init nopfault(char *str)
 495 {
 496         pfault_disable = 1;
 497         return 1;
 498 }
 499
 500 __setup("nopfault", nopfault);
 501
 502 typedef struct {
 503         __u16 refdiagc;
 504         __u16 reffcode;
 505         __u16 refdwlen;
 506         __u16 refversn;
 507         __u64 refgaddr;
 508         __u64 refselmk;
 509         __u64 refcmpmk;
 510         __u64 reserved;
 511 } __attribute__ ((packed, aligned(8))) pfault_refbk_t;
 512
 513 int pfault_init(void)
 514 {
 515         pfault_refbk_t refbk =
 516                 { 0x258, 0, 5, 2, __LC_CURRENT, 1ULL << 48, 1ULL << 48,
 517                   __PF_RES_FIELD };
 518         int rc;
 519
 520         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 521                 return -1;
 522         asm volatile(
 523                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 524                 "0:     j       2f\n"
 525                 "1:     la      %0,8\n"
 526                 "2:\n"
 527                 EX_TABLE(0b,1b)
 528                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 529         __ctl_set_bit(0, 9);
 530         return rc;
 531 }
 532
 533 void pfault_fini(void)
 534 {
 535         pfault_refbk_t refbk =
 536         { 0x258, 1, 5, 2, 0ULL, 0ULL, 0ULL, 0ULL };
 537
 538         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
 539                 return;
 540         __ctl_clear_bit(0,9);
 541         asm volatile(
 542                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 543                 "0:\n"
 544                 EX_TABLE(0b,0b)
 545                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 546 }
 547
 548 static void pfault_interrupt(__u16 error_code)
 549 {
 550         struct task_struct *tsk;
 551         __u16 subcode;
 552
 553         /*
 554          * Get the external interruption subcode & pfault
 555          * initial/completion signal bit. VM stores this
 556          * in the 'cpu address' field associated with the
 557          * external interrupt.
 558          */
 559         subcode = S390_lowcore.cpu_addr;
 560         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 561                 return;
 562
 563         /*
 564          * Get the token (= address of the task structure of the affected task).
 565          */
 566         tsk = *(struct task_struct **) __LC_PFAULT_INTPARM;
 567
 568         if (subcode & 0x0080) {
 569                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 570                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, -1) != 0) {
 571                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 572                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 573                          * back to zero and wake up the process. This can
 574                          * safely be done because the task is still sleeping
 575                          * and can't produce new pfaults. */
 576                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 577                         wake_up_process(tsk);
 578                         put_task_struct(tsk);
 579                 }
 580         } else {
 581                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 582                 get_task_struct(tsk);
 583                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 584                 if (xchg(&tsk->thread.pfault_wait, 1) != 0) {
 585                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 586                          * interrupt (swapped in a -1 for pfault_wait). Set
 587                          * pfault_wait back to zero and exit. This can be
 588                          * done safely because tsk is running in kernel
 589                          * mode and can't produce new pfaults. */
 590                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 591                         set_task_state(tsk, TASK_RUNNING);
 592                         put_task_struct(tsk);
 593                 } else
 594                         set_tsk_need_resched(tsk);
 595         }
 596 }
 597
 598 void __init pfault_irq_init(void)
 599 {
 600         if (!MACHINE_IS_VM)
 601                 return;
 602
 603         /*
 604          * Try to get pfault pseudo page faults going.
 605          */
 606         if (register_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 607                                               &ext_int_pfault) != 0)
 608                 panic("Couldn't request external interrupt 0x2603");
 609
 610         if (pfault_init() == 0)
 611                 return;
 612
 613         /* Tough luck, no pfault. */
 614         pfault_disable = 1;
 615         unregister_early_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt,
 616                                             &ext_int_pfault);
 617 }
 618 #endif