Merge remote-tracking branch 'stable/linux-3.0.y' into develop-3.0-jb
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / 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/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 "../kernel/entry.h"
40
41 #ifndef CONFIG_64BIT
42 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
43 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
44 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
45 #else /* CONFIG_64BIT */
46 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
47 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
48 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
49 #endif /* CONFIG_64BIT */
50
51 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
52 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
53 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
54
55 static unsigned long store_indication;
56
57 void fault_init(void)
58 {
59         if (test_facility(2) && test_facility(75))
60                 store_indication = 0xc00;
61 }
62
63 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
64 {
65         int ret = 0;
66
67         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
68         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
69                 preempt_disable();
70                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
71                         ret = 1;
72                 preempt_enable();
73         }
74         return ret;
75 }
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 and 1 for user space.
104  */
105 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
106 {
107         /*
108          * The lowest two bits of the translation exception
109          * identification indicate which paging table was used.
110          */
111         trans_exc_code &= 3;
112         if (trans_exc_code == 2)
113                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
114                 return current->thread.mm_segment.ar4;
115         if (user_mode == HOME_SPACE_MODE)
116                 /* User space if the access has been done via home space. */
117                 return trans_exc_code == 3;
118         /*
119          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
120          * space. Access via secondary space has already been covered,
121          * access via primary space or access register is from user space
122          * and access via home space is from the kernel.
123          */
124         return trans_exc_code != 3;
125 }
126
127 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long int_code,
128                                      int signr, unsigned long address)
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("User process fault: interruption code 0x%lX ", int_code);
137         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
138         printk("\n");
139         printk("failing address: %lX\n", address);
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, long int_code,
148                                 int si_code, unsigned long trans_exc_code)
149 {
150         struct siginfo si;
151         unsigned long address;
152
153         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
154         current->thread.prot_addr = address;
155         current->thread.trap_no = int_code;
156         report_user_fault(regs, int_code, SIGSEGV, address);
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 noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, long int_code,
164                                    unsigned long trans_exc_code)
165 {
166         const struct exception_table_entry *fixup;
167         unsigned long address;
168
169         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
170         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
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         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
181         if (!user_space_fault(trans_exc_code))
182                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
183                        " at virtual kernel address %p\n", (void *)address);
184         else
185                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
186                        " at virtual user address %p\n", (void *)address);
187
188         die("Oops", regs, int_code);
189         do_exit(SIGKILL);
190 }
191
192 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs, long int_code,
193                                     unsigned long trans_exc_code)
194 {
195         /* Low-address protection hit in kernel mode means
196            NULL pointer write access in kernel mode.  */
197         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
198                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
199                 die ("Low-address protection", regs, int_code);
200                 do_exit(SIGKILL);
201         }
202
203         do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
204 }
205
206 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs, long int_code,
207                                unsigned long trans_exc_code)
208 {
209         struct task_struct *tsk = current;
210         unsigned long address;
211         struct siginfo si;
212
213         /*
214          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
215          * or user mode.
216          */
217         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
218         tsk->thread.prot_addr = address;
219         tsk->thread.trap_no = int_code;
220         si.si_signo = SIGBUS;
221         si.si_errno = 0;
222         si.si_code = BUS_ADRERR;
223         si.si_addr = (void __user *) address;
224         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
225 }
226
227 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, long int_code,
228                                     unsigned long trans_exc_code, int fault)
229 {
230         int si_code;
231
232         switch (fault) {
233         case VM_FAULT_BADACCESS:
234         case VM_FAULT_BADMAP:
235                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
236                 if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
237                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
238                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
239                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
240                         do_sigsegv(regs, int_code, si_code, trans_exc_code);
241                         return;
242                 }
243         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
244                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
245                 break;
246         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
247                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
248                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
249                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
250                         else
251                                 pagefault_out_of_memory();
252                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
253                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
254                         if (!(regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE))
255                                 do_no_context(regs, int_code, trans_exc_code);
256                         else
257                                 do_sigbus(regs, int_code, trans_exc_code);
258                 } else
259                         BUG();
260                 break;
261         }
262 }
263
264 /*
265  * This routine handles page faults.  It determines the address,
266  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
267  * routines.
268  *
269  * interruption code (int_code):
270  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
271  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
272  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
273  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
274  */
275 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access,
276                                unsigned long trans_exc_code)
277 {
278         struct task_struct *tsk;
279         struct mm_struct *mm;
280         struct vm_area_struct *vma;
281         unsigned long address;
282         unsigned int flags;
283         int fault;
284
285         if (notify_page_fault(regs))
286                 return 0;
287
288         tsk = current;
289         mm = tsk->mm;
290
291         /*
292          * Verify that the fault happened in user space, that
293          * we are not in an interrupt and that there is a 
294          * user context.
295          */
296         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
297         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
298                 goto out;
299
300         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
301         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
302         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
303         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
304                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
305 retry:
306         down_read(&mm->mmap_sem);
307
308         fault = VM_FAULT_BADMAP;
309         vma = find_vma(mm, address);
310         if (!vma)
311                 goto out_up;
312
313         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
314                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
315                         goto out_up;
316                 if (expand_stack(vma, address))
317                         goto out_up;
318         }
319
320         /*
321          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
322          * we can handle it..
323          */
324         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
325         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
326                 goto out_up;
327
328         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
329                 address &= HPAGE_MASK;
330         /*
331          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
332          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
333          * the fault.
334          */
335         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
336         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
337                 goto out_up;
338
339         /*
340          * Major/minor page fault accounting is only done on the
341          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
342          * likely that the page will be found in page cache at that point.
343          */
344         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
345                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
346                         tsk->maj_flt++;
347                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
348                                       regs, address);
349                 } else {
350                         tsk->min_flt++;
351                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
352                                       regs, address);
353                 }
354                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
355                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
356                          * of starvation. */
357                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
358                         goto retry;
359                 }
360         }
361         /*
362          * The instruction that caused the program check will
363          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
364          */
365         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
366         fault = 0;
367 out_up:
368         up_read(&mm->mmap_sem);
369 out:
370         return fault;
371 }
372
373 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
374                                        unsigned long trans_exc_code)
375 {
376         int fault;
377
378         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
379         regs->psw.addr -= (pgm_int_code >> 16);
380         /*
381          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
382          * as a special case because the translation exception code
383          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
384          */
385         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
386                 do_low_address(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
387                 return;
388         }
389         fault = do_exception(regs, VM_WRITE, trans_exc_code);
390         if (unlikely(fault))
391                 do_fault_error(regs, 4, trans_exc_code, fault);
392 }
393
394 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
395                                 unsigned long trans_exc_code)
396 {
397         int access, fault;
398
399         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
400         fault = do_exception(regs, access, trans_exc_code);
401         if (unlikely(fault))
402                 do_fault_error(regs, pgm_int_code & 255, trans_exc_code, fault);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_64BIT
406 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs, long pgm_int_code,
407                                  unsigned long trans_exc_code)
408 {
409         struct mm_struct *mm = current->mm;
410         struct vm_area_struct *vma;
411
412         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
413                 goto no_context;
414
415         down_read(&mm->mmap_sem);
416         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
417         up_read(&mm->mmap_sem);
418
419         if (vma) {
420                 update_mm(mm, current);
421                 return;
422         }
423
424         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
425         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
426                 do_sigsegv(regs, pgm_int_code, SEGV_MAPERR, trans_exc_code);
427                 return;
428         }
429
430 no_context:
431         do_no_context(regs, pgm_int_code, trans_exc_code);
432 }
433 #endif
434
435 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
436 {
437         struct pt_regs regs;
438         int access, fault;
439
440         regs.psw.mask = psw_kernel_bits;
441         if (!irqs_disabled())
442                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
443         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
444         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
445         uaddr &= PAGE_MASK;
446         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
447         fault = do_exception(&regs, access, uaddr | 2);
448         if (unlikely(fault)) {
449                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
450                         return -EFAULT;
451                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
452                         do_sigbus(&regs, pgm_int_code, uaddr);
453         }
454         return fault ? -EFAULT : 0;
455 }
456
457 #ifdef CONFIG_PFAULT 
458 /*
459  * 'pfault' pseudo page faults routines.
460  */
461 static int pfault_disable;
462
463 static int __init nopfault(char *str)
464 {
465         pfault_disable = 1;
466         return 1;
467 }
468
469 __setup("nopfault", nopfault);
470
471 struct pfault_refbk {
472         u16 refdiagc;
473         u16 reffcode;
474         u16 refdwlen;
475         u16 refversn;
476         u64 refgaddr;
477         u64 refselmk;
478         u64 refcmpmk;
479         u64 reserved;
480 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
481
482 int pfault_init(void)
483 {
484         struct pfault_refbk refbk = {
485                 .refdiagc = 0x258,
486                 .reffcode = 0,
487                 .refdwlen = 5,
488                 .refversn = 2,
489                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
490                 .refselmk = 1ULL << 48,
491                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
492                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
493         int rc;
494
495         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
496                 return -1;
497         asm volatile(
498                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
499                 "0:     j       2f\n"
500                 "1:     la      %0,8\n"
501                 "2:\n"
502                 EX_TABLE(0b,1b)
503                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
504         return rc;
505 }
506
507 void pfault_fini(void)
508 {
509         struct pfault_refbk refbk = {
510                 .refdiagc = 0x258,
511                 .reffcode = 1,
512                 .refdwlen = 5,
513                 .refversn = 2,
514         };
515
516         if (!MACHINE_IS_VM || pfault_disable)
517                 return;
518         asm volatile(
519                 "       diag    %0,0,0x258\n"
520                 "0:\n"
521                 EX_TABLE(0b,0b)
522                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
523 }
524
525 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
526 static LIST_HEAD(pfault_list);
527
528 static void pfault_interrupt(unsigned int ext_int_code,
529                              unsigned int param32, unsigned long param64)
530 {
531         struct task_struct *tsk;
532         __u16 subcode;
533         pid_t pid;
534
535         /*
536          * Get the external interruption subcode & pfault
537          * initial/completion signal bit. VM stores this 
538          * in the 'cpu address' field associated with the
539          * external interrupt. 
540          */
541         subcode = ext_int_code >> 16;
542         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
543                 return;
544         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
545         if (subcode & 0x0080) {
546                 /* Get the token (= pid of the affected task). */
547                 pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
548                 rcu_read_lock();
549                 tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
550                 if (tsk)
551                         get_task_struct(tsk);
552                 rcu_read_unlock();
553                 if (!tsk)
554                         return;
555         } else {
556                 tsk = current;
557         }
558         spin_lock(&pfault_lock);
559         if (subcode & 0x0080) {
560                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
561                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
562                         /* Initial interrupt was faster than the completion
563                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
564                          * back to zero and wake up the process. This can
565                          * safely be done because the task is still sleeping
566                          * and can't produce new pfaults. */
567                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
568                         list_del(&tsk->thread.list);
569                         wake_up_process(tsk);
570                         put_task_struct(tsk);
571                 } else {
572                         /* Completion interrupt was faster than initial
573                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
574                          * interrupt doesn't put the task to sleep. */
575                         tsk->thread.pfault_wait = -1;
576                 }
577                 put_task_struct(tsk);
578         } else {
579                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
580                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
581                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
582                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
583                         set_tsk_need_resched(tsk);
584                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
585                         /* Completion interrupt was faster than the initial
586                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
587                          * back to zero and exit. */
588                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
589                 } else {
590                         /* Initial interrupt arrived before completion
591                          * interrupt. Let the task sleep.
592                          * An extra task reference is needed since a different
593                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
594                          * before the scheduler is reached. */
595                         get_task_struct(tsk);
596                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
597                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
598                         set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
599                         set_tsk_need_resched(tsk);
600                 }
601         }
602         spin_unlock(&pfault_lock);
603 }
604
605 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
606                                        unsigned long action, void *hcpu)
607 {
608         struct thread_struct *thread, *next;
609         struct task_struct *tsk;
610
611         switch (action) {
612         case CPU_DEAD:
613         case CPU_DEAD_FROZEN:
614                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
615                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
616                         thread->pfault_wait = 0;
617                         list_del(&thread->list);
618                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
619                         wake_up_process(tsk);
620                         put_task_struct(tsk);
621                 }
622                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
623                 break;
624         default:
625                 break;
626         }
627         return NOTIFY_OK;
628 }
629
630 static int __init pfault_irq_init(void)
631 {
632         int rc;
633
634         if (!MACHINE_IS_VM)
635                 return 0;
636         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
637         if (rc)
638                 goto out_extint;
639         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
640         if (rc)
641                 goto out_pfault;
642         service_subclass_irq_register();
643         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
644         return 0;
645
646 out_pfault:
647         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
648 out_extint:
649         pfault_disable = 1;
650         return rc;
651 }
652 early_initcall(pfault_irq_init);
653
654 #endif /* CONFIG_PFAULT */