s390/mm: keep fault_init() private to fault.c
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / s390 / mm / fault.c
1 /*
2  *  S390 version
3  *    Copyright IBM Corp. 1999
4  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
5  *               Ulrich Weigand (uweigand@de.ibm.com)
6  *
7  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
9  */
10
11 #include <linux/kernel_stat.h>
12 #include <linux/perf_event.h>
13 #include <linux/signal.h>
14 #include <linux/sched.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/errno.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/types.h>
19 #include <linux/ptrace.h>
20 #include <linux/mman.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <linux/compat.h>
23 #include <linux/smp.h>
24 #include <linux/kdebug.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/hardirq.h>
29 #include <linux/kprobes.h>
30 #include <linux/uaccess.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <asm/asm-offsets.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/irq.h>
35 #include <asm/mmu_context.h>
36 #include <asm/facility.h>
37 #include "../kernel/entry.h"
38
39 #ifndef CONFIG_64BIT
40 #define __FAIL_ADDR_MASK 0x7ffff000
41 #define __SUBCODE_MASK 0x0200
42 #define __PF_RES_FIELD 0ULL
43 #else /* CONFIG_64BIT */
44 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
45 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
46 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
47 #endif /* CONFIG_64BIT */
48
49 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
50 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
51 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
52 #define VM_FAULT_SIGNAL         0x080000
53
54 static unsigned long store_indication __read_mostly;
55
56 #ifdef CONFIG_64BIT
57 static int __init fault_init(void)
58 {
59         if (test_facility(75))
60                 store_indication = 0xc00;
61         return 0;
62 }
63 early_initcall(fault_init);
64 #endif
65
66 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
67 {
68         int ret = 0;
69
70         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
71         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
72                 preempt_disable();
73                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
74                         ret = 1;
75                 preempt_enable();
76         }
77         return ret;
78 }
79
80
81 /*
82  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
83  * message out.
84  */
85 void bust_spinlocks(int yes)
86 {
87         if (yes) {
88                 oops_in_progress = 1;
89         } else {
90                 int loglevel_save = console_loglevel;
91                 console_unblank();
92                 oops_in_progress = 0;
93                 /*
94                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
95                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
96                  * a poke.  Hold onto your hats...
97                  */
98                 console_loglevel = 15;
99                 printk(" ");
100                 console_loglevel = loglevel_save;
101         }
102 }
103
104 /*
105  * Returns the address space associated with the fault.
106  * Returns 0 for kernel space and 1 for user space.
107  */
108 static inline int user_space_fault(unsigned long trans_exc_code)
109 {
110         /*
111          * The lowest two bits of the translation exception
112          * identification indicate which paging table was used.
113          */
114         trans_exc_code &= 3;
115         if (trans_exc_code == 2)
116                 /* Access via secondary space, set_fs setting decides */
117                 return current->thread.mm_segment.ar4;
118         if (s390_user_mode == HOME_SPACE_MODE)
119                 /* User space if the access has been done via home space. */
120                 return trans_exc_code == 3;
121         /*
122          * If the user space is not the home space the kernel runs in home
123          * space. Access via secondary space has already been covered,
124          * access via primary space or access register is from user space
125          * and access via home space is from the kernel.
126          */
127         return trans_exc_code != 3;
128 }
129
130 static inline void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr)
131 {
132         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
133                 return;
134         if (!unhandled_signal(current, signr))
135                 return;
136         if (!printk_ratelimit())
137                 return;
138         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code 0x%X ",
139                regs->int_code);
140         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
141         printk(KERN_CONT "\n");
142         printk(KERN_ALERT "failing address: %lX\n",
143                regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
144         show_regs(regs);
145 }
146
147 /*
148  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
149  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
150  */
151 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
152 {
153         struct siginfo si;
154
155         report_user_fault(regs, SIGSEGV);
156         si.si_signo = SIGSEGV;
157         si.si_code = si_code;
158         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
159         force_sig_info(SIGSEGV, &si, current);
160 }
161
162 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
163 {
164         const struct exception_table_entry *fixup;
165         unsigned long address;
166
167         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
168         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr & PSW_ADDR_INSN);
169         if (fixup) {
170                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup) | PSW_ADDR_AMODE;
171                 return;
172         }
173
174         /*
175          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
176          * terminate things with extreme prejudice.
177          */
178         address = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
179         if (!user_space_fault(regs->int_parm_long))
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(regs, "Oops");
187         do_exit(SIGKILL);
188 }
189
190 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
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 (regs, "Low-address protection");
197                 do_exit(SIGKILL);
198         }
199
200         do_no_context(regs);
201 }
202
203 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
204 {
205         struct task_struct *tsk = current;
206         struct siginfo si;
207
208         /*
209          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
210          * or user mode.
211          */
212         si.si_signo = SIGBUS;
213         si.si_errno = 0;
214         si.si_code = BUS_ADRERR;
215         si.si_addr = (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
216         force_sig_info(SIGBUS, &si, tsk);
217 }
218
219 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int fault)
220 {
221         int si_code;
222
223         switch (fault) {
224         case VM_FAULT_BADACCESS:
225         case VM_FAULT_BADMAP:
226                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
227                 if (user_mode(regs)) {
228                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
229                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
230                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
231                         do_sigsegv(regs, si_code);
232                         return;
233                 }
234         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
235                 do_no_context(regs);
236                 break;
237         case VM_FAULT_SIGNAL:
238                 if (!user_mode(regs))
239                         do_no_context(regs);
240                 break;
241         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
242                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
243                         if (!user_mode(regs))
244                                 do_no_context(regs);
245                         else
246                                 pagefault_out_of_memory();
247                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
248                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
249                         if (!user_mode(regs))
250                                 do_no_context(regs);
251                         else
252                                 do_sigbus(regs);
253                 } else
254                         BUG();
255                 break;
256         }
257 }
258
259 /*
260  * This routine handles page faults.  It determines the address,
261  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
262  * routines.
263  *
264  * interruption code (int_code):
265  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
266  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
267  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
268  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
269  */
270 static inline int do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
271 {
272         struct task_struct *tsk;
273         struct mm_struct *mm;
274         struct vm_area_struct *vma;
275         unsigned long trans_exc_code;
276         unsigned long address;
277         unsigned int flags;
278         int fault;
279
280         if (notify_page_fault(regs))
281                 return 0;
282
283         tsk = current;
284         mm = tsk->mm;
285         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
286
287         /*
288          * Verify that the fault happened in user space, that
289          * we are not in an interrupt and that there is a 
290          * user context.
291          */
292         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
293         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
294                 goto out;
295
296         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
297         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
298         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
299         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
300                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
301         down_read(&mm->mmap_sem);
302
303 #ifdef CONFIG_PGSTE
304         if ((current->flags & PF_VCPU) && S390_lowcore.gmap) {
305                 address = __gmap_fault(address,
306                                      (struct gmap *) S390_lowcore.gmap);
307                 if (address == -EFAULT) {
308                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
309                         goto out_up;
310                 }
311                 if (address == -ENOMEM) {
312                         fault = VM_FAULT_OOM;
313                         goto out_up;
314                 }
315         }
316 #endif
317
318 retry:
319         fault = VM_FAULT_BADMAP;
320         vma = find_vma(mm, address);
321         if (!vma)
322                 goto out_up;
323
324         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
325                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
326                         goto out_up;
327                 if (expand_stack(vma, address))
328                         goto out_up;
329         }
330
331         /*
332          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
333          * we can handle it..
334          */
335         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
336         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
337                 goto out_up;
338
339         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
340                 address &= HPAGE_MASK;
341         /*
342          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
343          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
344          * the fault.
345          */
346         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
347         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
348         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
349                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
350                 goto out;
351         }
352         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
353                 goto out_up;
354
355         /*
356          * Major/minor page fault accounting is only done on the
357          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
358          * likely that the page will be found in page cache at that point.
359          */
360         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
361                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
362                         tsk->maj_flt++;
363                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
364                                       regs, address);
365                 } else {
366                         tsk->min_flt++;
367                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
368                                       regs, address);
369                 }
370                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
371                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
372                          * of starvation. */
373                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
374                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
375                         down_read(&mm->mmap_sem);
376                         goto retry;
377                 }
378         }
379         /*
380          * The instruction that caused the program check will
381          * be repeated. Don't signal single step via SIGTRAP.
382          */
383         clear_tsk_thread_flag(tsk, TIF_PER_TRAP);
384         fault = 0;
385 out_up:
386         up_read(&mm->mmap_sem);
387 out:
388         return fault;
389 }
390
391 void __kprobes do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
392 {
393         unsigned long trans_exc_code;
394         int fault;
395
396         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
397         /* Protection exception is suppressing, decrement psw address. */
398         regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
399         /*
400          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
401          * as a special case because the translation exception code
402          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
403          */
404         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
405                 do_low_address(regs);
406                 return;
407         }
408         fault = do_exception(regs, VM_WRITE);
409         if (unlikely(fault))
410                 do_fault_error(regs, fault);
411 }
412
413 void __kprobes do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
414 {
415         int access, fault;
416
417         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
418         fault = do_exception(regs, access);
419         if (unlikely(fault))
420                 do_fault_error(regs, fault);
421 }
422
423 #ifdef CONFIG_64BIT
424 void __kprobes do_asce_exception(struct pt_regs *regs)
425 {
426         struct mm_struct *mm = current->mm;
427         struct vm_area_struct *vma;
428         unsigned long trans_exc_code;
429
430         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
431         if (unlikely(!user_space_fault(trans_exc_code) || in_atomic() || !mm))
432                 goto no_context;
433
434         down_read(&mm->mmap_sem);
435         vma = find_vma(mm, trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK);
436         up_read(&mm->mmap_sem);
437
438         if (vma) {
439                 update_mm(mm, current);
440                 return;
441         }
442
443         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
444         if (user_mode(regs)) {
445                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
446                 return;
447         }
448
449 no_context:
450         do_no_context(regs);
451 }
452 #endif
453
454 int __handle_fault(unsigned long uaddr, unsigned long pgm_int_code, int write)
455 {
456         struct pt_regs regs;
457         int access, fault;
458
459         /* Emulate a uaccess fault from kernel mode. */
460         regs.psw.mask = psw_kernel_bits | PSW_MASK_DAT | PSW_MASK_MCHECK;
461         if (!irqs_disabled())
462                 regs.psw.mask |= PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT;
463         regs.psw.addr = (unsigned long) __builtin_return_address(0);
464         regs.psw.addr |= PSW_ADDR_AMODE;
465         regs.int_code = pgm_int_code;
466         regs.int_parm_long = (uaddr & PAGE_MASK) | 2;
467         access = write ? VM_WRITE : VM_READ;
468         fault = do_exception(&regs, access);
469         /*
470          * Since the fault happened in kernel mode while performing a uaccess
471          * all we need to do now is emulating a fixup in case "fault" is not
472          * zero.
473          * For the calling uaccess functions this results always in -EFAULT.
474          */
475         return fault ? -EFAULT : 0;
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_PFAULT 
479 /*
480  * 'pfault' pseudo page faults routines.
481  */
482 static int pfault_disable;
483
484 static int __init nopfault(char *str)
485 {
486         pfault_disable = 1;
487         return 1;
488 }
489
490 __setup("nopfault", nopfault);
491
492 struct pfault_refbk {
493         u16 refdiagc;
494         u16 reffcode;
495         u16 refdwlen;
496         u16 refversn;
497         u64 refgaddr;
498         u64 refselmk;
499         u64 refcmpmk;
500         u64 reserved;
501 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
502
503 int pfault_init(void)
504 {
505         struct pfault_refbk refbk = {
506                 .refdiagc = 0x258,
507                 .reffcode = 0,
508                 .refdwlen = 5,
509                 .refversn = 2,
510                 .refgaddr = __LC_CURRENT_PID,
511                 .refselmk = 1ULL << 48,
512                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
513                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
514         int rc;
515
516         if (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         return rc;
526 }
527
528 void pfault_fini(void)
529 {
530         struct pfault_refbk refbk = {
531                 .refdiagc = 0x258,
532                 .reffcode = 1,
533                 .refdwlen = 5,
534                 .refversn = 2,
535         };
536
537         if (pfault_disable)
538                 return;
539         asm volatile(
540                 "       diag    %0,0,0x258\n"
541                 "0:\n"
542                 EX_TABLE(0b,0b)
543                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
544 }
545
546 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
547 static LIST_HEAD(pfault_list);
548
549 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
550                              unsigned int param32, unsigned long param64)
551 {
552         struct task_struct *tsk;
553         __u16 subcode;
554         pid_t pid;
555
556         /*
557          * Get the external interruption subcode & pfault
558          * initial/completion signal bit. VM stores this 
559          * in the 'cpu address' field associated with the
560          * external interrupt. 
561          */
562         subcode = ext_code.subcode;
563         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
564                 return;
565         kstat_cpu(smp_processor_id()).irqs[EXTINT_PFL]++;
566         /* Get the token (= pid of the affected task). */
567         pid = sizeof(void *) == 4 ? param32 : param64;
568         rcu_read_lock();
569         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
570         if (tsk)
571                 get_task_struct(tsk);
572         rcu_read_unlock();
573         if (!tsk)
574                 return;
575         spin_lock(&pfault_lock);
576         if (subcode & 0x0080) {
577                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
578                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
579                         /* Initial interrupt was faster than the completion
580                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
581                          * back to zero and wake up the process. This can
582                          * safely be done because the task is still sleeping
583                          * and can't produce new pfaults. */
584                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
585                         list_del(&tsk->thread.list);
586                         wake_up_process(tsk);
587                         put_task_struct(tsk);
588                 } else {
589                         /* Completion interrupt was faster than initial
590                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
591                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
592                          * If the task is not running, ignore the completion
593                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
594                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
595                          * completion interrupts. */
596                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
597                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
598                 }
599         } else {
600                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
601                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
602                         goto out;
603                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
604                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
605                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
606                         set_tsk_need_resched(tsk);
607                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
608                         /* Completion interrupt was faster than the initial
609                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
610                          * back to zero and exit. */
611                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
612                 } else {
613                         /* Initial interrupt arrived before completion
614                          * interrupt. Let the task sleep.
615                          * An extra task reference is needed since a different
616                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
617                          * before the scheduler is reached. */
618                         get_task_struct(tsk);
619                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
620                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
621                         __set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
622                         set_tsk_need_resched(tsk);
623                 }
624         }
625 out:
626         spin_unlock(&pfault_lock);
627         put_task_struct(tsk);
628 }
629
630 static int __cpuinit pfault_cpu_notify(struct notifier_block *self,
631                                        unsigned long action, void *hcpu)
632 {
633         struct thread_struct *thread, *next;
634         struct task_struct *tsk;
635
636         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
637         case CPU_DEAD:
638                 spin_lock_irq(&pfault_lock);
639                 list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
640                         thread->pfault_wait = 0;
641                         list_del(&thread->list);
642                         tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
643                         wake_up_process(tsk);
644                         put_task_struct(tsk);
645                 }
646                 spin_unlock_irq(&pfault_lock);
647                 break;
648         default:
649                 break;
650         }
651         return NOTIFY_OK;
652 }
653
654 static int __init pfault_irq_init(void)
655 {
656         int rc;
657
658         rc = register_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
659         if (rc)
660                 goto out_extint;
661         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
662         if (rc)
663                 goto out_pfault;
664         service_subclass_irq_register();
665         hotcpu_notifier(pfault_cpu_notify, 0);
666         return 0;
667
668 out_pfault:
669         unregister_external_interrupt(0x2603, pfault_interrupt);
670 out_extint:
671         pfault_disable = 1;
672         return rc;
673 }
674 early_initcall(pfault_irq_init);
675
676 #endif /* CONFIG_PFAULT */