arch/m32r/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/m32r/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2001, 2002  Hitoshi Yamamoto, and H. Kondo
   5  *  Copyright (c) 2004  Naoto Sugai, NIIBE Yutaka
   6  *
   7  *  Some code taken from i386 version.
   8  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   9  */
  10
  11 #include <linux/signal.h>
  12 #include <linux/sched.h>
  13 #include <linux/kernel.h>
  14 #include <linux/errno.h>
  15 #include <linux/string.h>
  16 #include <linux/types.h>
  17 #include <linux/ptrace.h>
  18 #include <linux/mman.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/interrupt.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/tty.h>
  24 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
  25 #include <linux/highmem.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27
  28 #include <asm/m32r.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30 #include <asm/hardirq.h>
  31 #include <asm/mmu_context.h>
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33
  34 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  35
  36 #ifndef CONFIG_SMP
  37 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  38 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  39 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  40 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  41 #else
  42 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  43 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  44 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  45 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  46 #endif
  47
  48 extern void init_tlb(void);
  49
  50 /*======================================================================*
  51  * do_page_fault()
  52  *======================================================================*
  53  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  54  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  55  * routines.
  56  *
  57  * ARGUMENT:
  58  *  regs       : M32R SP reg.
  59  *  error_code : See below
  60  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  61  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  62  *
  63  * error_code :
  64  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  65  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  66  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  67  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  68  *======================================================================*/
  69 #define ACE_PROTECTION          1
  70 #define ACE_WRITE               2
  71 #define ACE_USERMODE            4
  72 #define ACE_INSTRUCTION         8
  73
  74 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  75   unsigned long address)
  76 {
  77         struct task_struct *tsk;
  78         struct mm_struct *mm;
  79         struct vm_area_struct * vma;
  80         unsigned long page, addr;
  81         unsigned long flags = 0;
  82         int fault;
  83         siginfo_t info;
  84
  85         /*
  86          * If BPSW IE bit enable --> set PSW IE bit
  87          */
  88         if (regs->psw & M32R_PSW_BIE)
  89                 local_irq_enable();
  90
  91         tsk = current;
  92
  93         info.si_code = SEGV_MAPERR;
  94
  95         /*
  96          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
  97          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
  98          *
  99          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 100          * be in an interrupt or a critical region, and should
 101          * only copy the information from the master page table,
 102          * nothing more.
 103          *
 104          * This verifies that the fault happens in kernel space
 105          * (error_code & ACE_USERMODE) == 0, and that the fault was not a
 106          * protection error (error_code & ACE_PROTECTION) == 0.
 107          */
 108         if (address >= TASK_SIZE && !(error_code & ACE_USERMODE))
 109                 goto vmalloc_fault;
 110
 111         mm = tsk->mm;
 112
 113         /*
 114          * If we're in an interrupt or have no user context or are running in an
 115          * atomic region then we must not take the fault..
 116          */
 117         if (in_atomic() || !mm)
 118                 goto bad_area_nosemaphore;
 119
 120         if (error_code & ACE_USERMODE)
 121                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 122
 123         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 124          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 125          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 126          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 127          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 128          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 129          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 130          * exceptions table.
 131          *
 132          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 133          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 134          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 135          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 136          * thus avoiding the deadlock.
 137          */
 138         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 139                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 140                     !search_exception_tables(regs->psw))
 141                         goto bad_area_nosemaphore;
 142                 down_read(&mm->mmap_sem);
 143         }
 144
 145         vma = find_vma(mm, address);
 146         if (!vma)
 147                 goto bad_area;
 148         if (vma->vm_start <= address)
 149                 goto good_area;
 150         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 151                 goto bad_area;
 152
 153         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 154                 /*
 155                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 156                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 157                  * doing pre-decrement on the stack and that
 158                  * doesn't show up until later..
 159                  */
 160                 if (address + 4 < regs->spu)
 161                         goto bad_area;
 162         }
 163
 164         if (expand_stack(vma, address))
 165                 goto bad_area;
 166 /*
 167  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 168  * we can handle it..
 169  */
 170 good_area:
 171         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 172         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 173                 default:        /* 3: write, present */
 174                         /* fall through */
 175                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 176                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 177                                 goto bad_area;
 178                         flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 179                         break;
 180                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 181                 case 0:         /* read, not present */
 182                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 183                                 goto bad_area;
 184         }
 185
 186         /*
 187          * For instruction access exception, check if the area is executable
 188          */
 189         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 190           goto bad_area;
 191
 192         /*
 193          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 194          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 195          * the fault.
 196          */
 197         addr = (address & PAGE_MASK);
 198         set_thread_fault_code(error_code);
 199         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr, flags);
 200         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 201                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 202                         goto out_of_memory;
 203                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 204                         goto bad_area;
 205                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 206                         goto do_sigbus;
 207                 BUG();
 208         }
 209         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 210                 tsk->maj_flt++;
 211         else
 212                 tsk->min_flt++;
 213         set_thread_fault_code(0);
 214         up_read(&mm->mmap_sem);
 215         return;
 216
 217 /*
 218  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 219  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 220  */
 221 bad_area:
 222         up_read(&mm->mmap_sem);
 223
 224 bad_area_nosemaphore:
 225         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 226         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 227                 tsk->thread.address = address;
 228                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 229                 tsk->thread.trap_no = 14;
 230                 info.si_signo = SIGSEGV;
 231                 info.si_errno = 0;
 232                 /* info.si_code has been set above */
 233                 info.si_addr = (void __user *)address;
 234                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 235                 return;
 236         }
 237
 238 no_context:
 239         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 240         if (fixup_exception(regs))
 241                 return;
 242
 243 /*
 244  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 245  * terminate things with extreme prejudice.
 246  */
 247
 248         bust_spinlocks(1);
 249
 250         if (address < PAGE_SIZE)
 251                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 252         else
 253                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 254         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 255         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 256         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 257         page = *(unsigned long *)MPTB;
 258         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 259         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 260         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 261                 page &= PAGE_MASK;
 262                 address &= 0x003ff000;
 263                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 264                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 265         }
 266         die("Oops", regs, error_code);
 267         bust_spinlocks(0);
 268         do_exit(SIGKILL);
 269
 270 /*
 271  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 272  * us unable to handle the page fault gracefully.
 273  */
 274 out_of_memory:
 275         up_read(&mm->mmap_sem);
 276         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 277                 goto no_context;
 278         pagefault_out_of_memory();
 279         return;
 280
 281 do_sigbus:
 282         up_read(&mm->mmap_sem);
 283
 284         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 285         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 286                 goto no_context;
 287
 288         tsk->thread.address = address;
 289         tsk->thread.error_code = error_code;
 290         tsk->thread.trap_no = 14;
 291         info.si_signo = SIGBUS;
 292         info.si_errno = 0;
 293         info.si_code = BUS_ADRERR;
 294         info.si_addr = (void __user *)address;
 295         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 296         return;
 297
 298 vmalloc_fault:
 299         {
 300                 /*
 301                  * Synchronize this task's top level page-table
 302                  * with the 'reference' page table.
 303                  *
 304                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 305                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 306                  */
 307                 int offset = pgd_index(address);
 308                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 309                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 310                 pte_t *pte_k;
 311
 312                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 313                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 314                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 315
 316                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 317                         goto no_context;
 318
 319                 /*
 320                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 321                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 322                  */
 323
 324                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 325                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 326                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 327                         goto no_context;
 328                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 329
 330                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 331                 if (!pte_present(*pte_k))
 332                         goto no_context;
 333
 334                 addr = (address & PAGE_MASK);
 335                 set_thread_fault_code(error_code);
 336                 update_mmu_cache(NULL, addr, pte_k);
 337                 set_thread_fault_code(0);
 338                 return;
 339         }
 340 }
 341
 342 /*======================================================================*
 343  * update_mmu_cache()
 344  *======================================================================*/
 345 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 346 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 347 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 348 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 349         pte_t *ptep)
 350 {
 351         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 352         unsigned long pte_data, flags;
 353         unsigned int *entry_dat;
 354         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 355         int i;
 356
 357         /* Ptrace may call this routine. */
 358         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 359                 return;
 360
 361         local_irq_save(flags);
 362
 363         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 364
 365         pte_data = pte_val(*ptep);
 366
 367 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 368         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 369         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 370                 if (*entry1++ == vaddr) {
 371                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 372                         break;
 373                 }
 374                 entry1++;
 375         }
 376         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 377         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 378                 if (*entry2++ == vaddr) {
 379                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 380                         break;
 381                 }
 382                 entry2++;
 383         }
 384 #else
 385         /*
 386          * Update TLB entries
 387          *  entry1: ITLB entry address
 388          *  entry2: DTLB entry address
 389          */
 390         __asm__ __volatile__ (
 391                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 392                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 393                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 394                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 395                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 396                 ".fillinsn              \n"
 397                 "1:                     \n\t"
 398                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 399                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 400                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 401                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 402                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 403                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 404                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 405                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 406                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 407                 : "r4", "memory"
 408         );
 409 #endif
 410
 411         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 412                 goto notfound;
 413
 414 found:
 415         local_irq_restore(flags);
 416
 417         return;
 418
 419         /* Valid entry not found */
 420 notfound:
 421         /*
 422          * Update ITLB or DTLB entry
 423          *  entry1: TLB entry address
 424          *  entry2: TLB base address
 425          */
 426         if (!inst) {
 427                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 428                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 429         } else {
 430                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 431                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 432         }
 433         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 434
 435         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 436                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 437                         break;
 438
 439                 if (entry1 != entry2)
 440                         entry1 -= 2;
 441                 else
 442                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 443         }
 444
 445         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 446                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 447                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 448         }
 449         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 450         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 451
 452         goto found;
 453 }
 454
 455 /*======================================================================*
 456  * flush_tlb_page() : flushes one page
 457  *======================================================================*/
 458 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 459 {
 460         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 461                 unsigned long flags;
 462
 463                 local_irq_save(flags);
 464                 page &= PAGE_MASK;
 465                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 466                 __flush_tlb_page(page);
 467                 local_irq_restore(flags);
 468         }
 469 }
 470
 471 /*======================================================================*
 472  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 473  *======================================================================*/
 474 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 475         unsigned long end)
 476 {
 477         struct mm_struct *mm;
 478
 479         mm = vma->vm_mm;
 480         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 481                 unsigned long flags;
 482                 int size;
 483
 484                 local_irq_save(flags);
 485                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 486                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 487                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 488                         if (mm == current->mm)
 489                                 activate_context(mm);
 490                 } else {
 491                         unsigned long asid;
 492
 493                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 494                         start &= PAGE_MASK;
 495                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 496                         end &= PAGE_MASK;
 497
 498                         start |= asid;
 499                         end   |= asid;
 500                         while (start < end) {
 501                                 __flush_tlb_page(start);
 502                                 start += PAGE_SIZE;
 503                         }
 504                 }
 505                 local_irq_restore(flags);
 506         }
 507 }
 508
 509 /*======================================================================*
 510  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 511  *======================================================================*/
 512 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 513 {
 514         /* Invalidate all TLB of this process. */
 515         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 516         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 517                 unsigned long flags;
 518
 519                 local_irq_save(flags);
 520                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 521                 if (mm == current->mm)
 522                         activate_context(mm);
 523                 local_irq_restore(flags);
 524         }
 525 }
 526
 527 /*======================================================================*
 528  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 529  *======================================================================*/
 530 void local_flush_tlb_all(void)
 531 {
 532         unsigned long flags;
 533
 534         local_irq_save(flags);
 535         __flush_tlb_all();
 536         local_irq_restore(flags);
 537 }
 538
 539 /*======================================================================*
 540  * init_mmu()
 541  *======================================================================*/
 542 void __init init_mmu(void)
 543 {
 544         tlb_entry_i = 0;
 545         tlb_entry_d = 0;
 546         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 547         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 548         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 549 }