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 ([email protected])
   7  *               Ulrich Weigand ([email protected])
   8  *
   9  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
  10  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
  11  */
  12
  13 #include <linux/kernel_stat.h>
  14 #include <linux/perf_event.h>
  15 #include <linux/signal.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/types.h>
  21 #include <linux/ptrace.h>
  22 #include <linux/mman.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/compat.h>
  25 #include <linux/smp.h>
  26 #include <linux/kdebug.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/console.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/hardirq.h>
  31 #include <linux/kprobes.h>
  32 #include <linux/uaccess.h>
  33 #include <linux/hugetlb.h>
  34 #include <asm/asm-offsets.h>
  35 #include <asm/system.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/irq.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/compat.h>
  40 #include "../kernel/entry.h"
  41
  42 #ifndef CONFIG_64BIT
  43 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
  44 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
  45 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
  46 #else /* CONFIG_64BIT */
  47 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  48 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  49 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  50 #endif /* CONFIG_64BIT */
  51
  52 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
  53 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
  54 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
  55
  56 static unsigned long store_indication;
  57
  58 void fault_init(void)
  59 {
  60         if (test_facility(2) && test_facility(75))
  61                 store_indication = 0xc00;
  62 }
  63
  64 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  65 {
  66         int ret = 0;
  67
  68         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  69         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  70                 preempt_disable();
  71                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  72                         ret = 1;
  73                 preempt_enable();
  74         }
  75         return ret;
  76 }
  77
  78
  79 /*
  80  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  81  * message out.
  82  */
  83 void bust_spinlocks(int yes)
  84 {
  85         if (yes) {
  86                 oops_in_progress = 1;
  87         } else {
  88                 int loglevel_save = console_loglevel;
  89                 console_unblank();
  90                 oops_in_progress = 0;
  91                 /*
  92                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  93                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
  94                  * a poke.  Hold onto your hats...
  95                  */
  96                 console_loglevel = 15;
  97                 printk(" ");
  98                 console_loglevel = loglevel_save;
  99         }
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Returns the address space associated with the fault.
 104  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
 105  */
 106 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
 107 {
 108         /*
 109          * The lowest two bits of the translation exception
 110          * identification indicate which paging table was used.
 111          */
 112         trans_exc_code &= 3;
 113         if (trans_exc_code == 2)
 114                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
 115                 return current->thread.mm_segment.ar4;
 116         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
 117                 /* User space if the access has been done via home space. */
 118                 return trans_exc_code == 3;
 119         /*
 120          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
 121          * space. Access via secondary space has already been covered,
 122          * access via primary space or access register is from user space
 123          * and access via home space is from the kernel.
 124          */
 125         return trans_exc_code != 3;
 126 }
 127
 128 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
 129 {
 130         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 131                 return;
 132         if (!unhandled_signal(current, signr))
 133                 return;
 134         if (!printk_ratelimit())
 135                 return;
 136         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
 137                regs->int_code);
 138         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 139         printk(KERN_CONT "\n");
 140         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
 141                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 142         show_regs(regs);
 143 }
 144
 145 /*
 146  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 147  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 148  */
 149 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
 150 {
 151         struct siginfo si;
 152
 153         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
 154         si.si_signo = SIGSEGV;
 155         si.si_code = si_code;
 156         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 157         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
 158 }
 159
 160 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
 161 {
 162         const struct exception_table_entry *fixup;
 163         unsigned long address;
 164
 165         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 166         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
 167         if (fixup) {
 168                 regs->psw.addr = fixup->fixup | PSW_ADDR_AMODE;
 169                 return;
 170         }
 171
 172         /*
 173          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 174          * terminate things with extreme prejudice.
 175          */
 176         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
 177         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
 178                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 179                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
 180         else
 181                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 182                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
 183
 184         die(regs, "Oops");
 185         do_exit(SIGKILL);
 186 }
 187
 188 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 189 {
 190         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 191            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 192         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 193                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 194                 die (regs, "Low-address protection");
 195                 do_exit(SIGKILL);
 196         }
 197
 198         do_no_context(regs);
 199 }
 200
 201 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 202 {
 203         struct task_struct *tsk = current;
 204         struct siginfo si;
 205
 206         /*
 207          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 208          * or user mode.
 209          */
 210         si.si_signo = SIGBUS;
 211         si.si_errno = 0;
 212         si.si_code = BUS_ADRERR;
 213         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 214         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
 215 }
 216
 217 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
 218 {
 219         int si_code;
 220
 221         switch (fault) {
 222         case VM_FAULT_BADACCESS:
 223         case VM_FAULT_BADMAP:
 224                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 225                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 226                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 227                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 228                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 229                         do_sigsegv(regs, si_code);
 230                         return;
 231                 }
 232         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 233                 do_no_context(regs);
 234                 break;
 235         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 236                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 237                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 238                                 do_no_context(regs);
 239                         else
 240                                 pagefault_out_of_memory();
 241                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 242                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 243                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
 244                                 do_no_context(regs);
 245                         else
 246                                 do_sigbus(regs);
 247                 } else
 248                         BUG();
 249                 break;
 250         }
 251 }
 252
 253 /*
 254  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 255  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 256  * routines.
 257  *
 258  * interruption code (int_code):
 259  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 260  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 261  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 262  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 263  */
 264 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 265 {
 266         struct task_struct *tsk;
 267         struct mm_struct *mm;
 268         struct vm_area_struct *vma;
 269         unsigned long trans_exc_code;
 270         unsigned long address;
 271         unsigned int flags;
 272         int fault;
 273
 274         if (notify_page_fault(regs))
 275                 return 0;
 276
 277         tsk = current;
 278         mm = tsk->mm;
 279         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 280
 281         /*
 282          * Verify that the fault happened in user space, that
 283          * we are not in an interrupt and that there is a
 284          * user context.
 285          */
 286         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 287         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 288                 goto out;
 289
 290         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 291         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 292         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 293         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
 294                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 295         down_read(&mm->mmap_sem);
 296
 297 #ifdef CONFIG_PGSTE
 298         if (test_tsk_thread_flag(current, TIF_SIE) && S390_lowcore.gmap) {
 299                 address = __gmap_fault(address,
 300                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
 301                 if (address == -EFAULT) {
 302                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 303                         goto out_up;
 304                 }
 305                 if (address == -ENOMEM) {
 306                         fault = VM_FAULT_OOM;
 307                         goto out_up;
 308                 }
 309         }
 310 #endif
 311
 312 retry:
 313         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 314         vma = find_vma(mm, address);
 315         if (!vma)
 316                 goto out_up;
 317
 318         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 319                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 320                         goto out_up;
 321                 if (expand_stack(vma, address))
 322                         goto out_up;
 323         }
 324
 325         /*
 326          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 327          * we can handle it..
 328          */
 329         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 330         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 331                 goto out_up;
 332
 333         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 334                 address &= HPAGE_MASK;
 335         /*
 336          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 337          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 338          * the fault.
 339          */
 340         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 341         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 342                 goto out_up;
 343
 344         /*
 345          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 346          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 347          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 348          */
 349         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 350                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 351                         tsk->maj_flt++;
 352                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 353                                       regs, address);
 354                 } else {
 355                         tsk->min_flt++;
 356                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 357                                       regs, address);
 358                 }
 359                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 360                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 361                          * of starvation. */
 362                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 363                         down_read(&mm->mmap_sem);
 364                         goto retry;
 365                 }
 366         }
 367         /*
 368          * The instruction that caused the program check will
 369          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
 370          */
 371         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
 372         fault = 0;
 373 out_up:
 374         up_read(&mm->mmap_sem);
 375 out:
 376         return fault;
 377 }
 378
 379 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 380 {
 381         unsigned long trans_exc_code;
 382         int fault;
 383
 384         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 385         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
 386         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 387         /*
 388          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 389          * as a special case because the translation exception code
 390          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 391          */
 392         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 393                 do_low_address(regs);
 394                 return;
 395         }
 396         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
 397         if (unlikely(fault))
 398                 do_fault_error(regs, fault);
 399 }
 400
 401 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 402 {
 403         int access, fault;
 404
 405         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 406         fault = do_exception(regs, access);
 407         if (unlikely(fault))
 408                 do_fault_error(regs, fault);
 409 }
 410
 411 #ifdef CONFIG_64BIT
 412 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs)
 413 {
 414         struct mm_struct *mm = current->mm;
 415         struct vm_area_struct *vma;
 416         unsigned long trans_exc_code;
 417
 418         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 419         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
 420                 goto no_context;
 421
 422         down_read(&mm->mmap_sem);
 423         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
 424         up_read(&mm->mmap_sem);
 425
 426         if (vma) {
 427                 update_mm(mm, current);
 428                 return;
 429         }
 430
 431         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 432         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 433                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 434                 return;
 435         }
 436
 437 no_context:
 438         do_no_context(regs);
 439 }
 440 #endif
 441
 442 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
 443 {
 444         struct pt_regs regs;
 445         int access, fault;
 446
 447         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
 448         if (!irqs_disabled())
 449                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
 450         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
 451         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
 452         regs.int_code = pgm_int_code;
 453         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
 454         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
 455         fault = do_exception(&regs, access);
 456         if (unlikely(fault)) {
 457                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 458                         return -EFAULT;
 459                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 460                         do_sigbus(&regs);
 461         }
 462         return fault ? -EFAULT : 0;
 463 }
 464
 465 #ifdef CONFIG_PFAULT
 466 /*
 467  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 468  */
 469 static int pfault_disable;
 470
 471 static int __init nopfault(char *str)
 472 {
 473         pfault_disable = 1;
 474         return 1;
 475 }
 476
 477 __setup("nopfault", nopfault);
 478
 479 struct pfault_refbk {
 480         u16 refdiagc;
 481         u16 reffcode;
 482         u16 refdwlen;
 483         u16 refversn;
 484         u64 refgaddr;
 485         u64 refselmk;
 486         u64 refcmpmk;
 487         u64 reserved;
 488 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 489
 490 int pfault_init(void)
 491 {
 492         struct pfault_refbk refbk = {
 493                 .refdiagc = 0x258,
 494                 .reffcode = 0,
 495                 .refdwlen = 5,
 496                 .refversn = 2,
 497                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
 498                 .refselmk = 1ULL << 48,
 499                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
 500                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
 501         int rc;
 502
 503         if (pfault_disable)
 504                 return -1;
 505         asm volatile(
 506                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 507                 "0:     j       2f\n"
 508                 "1:     la      %0,8\n"
 509                 "2:\n"
 510                 EX_TABLE(0b,1b)
 511                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 512         return rc;
 513 }
 514
 515 void pfault_fini(void)
 516 {
 517         struct pfault_refbk refbk = {
 518                 .refdiagc = 0x258,
 519                 .reffcode = 1,
 520                 .refdwlen = 5,
 521                 .refversn = 2,
 522         };
 523
 524         if (pfault_disable)
 525                 return;
 526         asm volatile(
 527                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 528                 "0:\n"
 529                 EX_TABLE(0b,0b)
 530                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 531 }
 532
 533 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 534 static LIST_HEAD(pfault_list);
 535
 536 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
 537                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 538 {
 539         struct task_struct *tsk;
 540         __u16 subcode;
 541         pid_t pid;
 542
 543         /*
 544          * Get the external interruption subcode & pfault
 545          * initial/completion signal bit. VM stores this
 546          * in the 'cpu address' field associated with the
 547          * external interrupt.
 548          */
 549         subcode = ext_int_code >> 16;
 550         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 551                 return;
 552         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
 553         if (subcode & 0x0080) {
 554                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
 555                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
 556                 rcu_read_lock();
 557                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 558                 if (tsk)
 559                         get_task_struct(tsk);
 560                 rcu_read_unlock();
 561                 if (!tsk)
 562                         return;
 563         } else {
 564                 tsk = current;
 565         }
 566         spin_lock(&pfault_lock);
 567         if (subcode & 0x0080) {
 568                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 569                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 570                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 571                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 572                          * back to zero and wake up the process. This can
 573                          * safely be done because the task is still sleeping
 574                          * and can't produce new pfaults. */
 575                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 576                         list_del(&tsk->thread.list);
 577                         wake_up_process(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                 put_task_struct(tsk);
 590         } else {
 591                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 592                 if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 593                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 594                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 595                          * back to zero and exit. */
 596                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 597                 } else {
 598                         /* Initial interrupt arrived before completion
 599                          * interrupt. Let the task sleep. */
 600                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 601                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 602                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 603                         set_tsk_need_resched(tsk);
 604                 }
 605         }
 606         spin_unlock(&pfault_lock);
 607 }
 608
 609 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 610                                        unsigned long action, void *hcpu)
 611 {
 612         struct thread_struct *thread, *next;
 613         struct task_struct *tsk;
 614
 615         switch (action) {
 616         case CPU_DEAD:
 617         case CPU_DEAD_FROZEN:
 618                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
 619                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 620                         thread->pfault_wait = 0;
 621                         list_del(&thread->list);
 622                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 623                         wake_up_process(tsk);
 624                 }
 625                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 626                 break;
 627         default:
 628                 break;
 629         }
 630         return NOTIFY_OK;
 631 }
 632
 633 static int __init pfault_irq_init(void)
 634 {
 635         int rc;
 636
 637         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 638         if (rc)
 639                 goto out_extint;
 640         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 641         if (rc)
 642                 goto out_pfault;
 643         service_subclass_irq_register();
 644         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
 645         return 0;
 646
 647 out_pfault:
 648         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
 649 out_extint:
 650         pfault_disable = 1;
 651         return rc;
 652 }
 653 early_initcall(pfault_irq_init);
 654
 655 #endif /* CONFIG_PFAULT */