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/system.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/hardirq.h>
  32 #include <asm/mmu_context.h>
  33 #include <asm/tlbflush.h>
  34
  35 extern void die(const char *, struct pt_regs *, long);
  36
  37 #ifndef CONFIG_SMP
  38 asmlinkage unsigned int tlb_entry_i_dat;
  39 asmlinkage unsigned int tlb_entry_d_dat;
  40 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat
  41 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat
  42 #else
  43 unsigned int tlb_entry_i_dat[NR_CPUS];
  44 unsigned int tlb_entry_d_dat[NR_CPUS];
  45 #define tlb_entry_i tlb_entry_i_dat[smp_processor_id()]
  46 #define tlb_entry_d tlb_entry_d_dat[smp_processor_id()]
  47 #endif
  48
  49 extern void init_tlb(void);
  50
  51 /*======================================================================*
  52  * do_page_fault()
  53  *======================================================================*
  54  * This routine handles page faults.  It determines the address,
  55  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
  56  * routines.
  57  *
  58  * ARGUMENT:
  59  *  regs       : M32R SP reg.
  60  *  error_code : See below
  61  *  address    : M32R MMU MDEVA reg. (Operand ACE)
  62  *             : M32R BPC reg. (Instruction ACE)
  63  *
  64  * error_code :
  65  *  bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
  66  *  bit 1 == 0 means read, 1 means write
  67  *  bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
  68  *  bit 3 == 0 means data, 1 means instruction
  69  *======================================================================*/
  70 #define ACE_PROTECTION          1
  71 #define ACE_WRITE               2
  72 #define ACE_USERMODE            4
  73 #define ACE_INSTRUCTION         8
  74
  75 asmlinkage void do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
  76   unsigned long address)
  77 {
  78         struct task_struct *tsk;
  79         struct mm_struct *mm;
  80         struct vm_area_struct * vma;
  81         unsigned long page, addr;
  82         int write;
  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         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 121          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 122          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
 123          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 124          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 125          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 126          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 127          * exceptions table.
 128          *
 129          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 130          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
 131          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 132          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 133          * thus avoiding the deadlock.
 134          */
 135         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 136                 if ((error_code & ACE_USERMODE) == 0 &&
 137                     !search_exception_tables(regs->psw))
 138                         goto bad_area_nosemaphore;
 139                 down_read(&mm->mmap_sem);
 140         }
 141
 142         vma = find_vma(mm, address);
 143         if (!vma)
 144                 goto bad_area;
 145         if (vma->vm_start <= address)
 146                 goto good_area;
 147         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 148                 goto bad_area;
 149
 150         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 151                 /*
 152                  * accessing the stack below "spu" is always a bug.
 153                  * The "+ 4" is there due to the push instruction
 154                  * doing pre-decrement on the stack and that
 155                  * doesn't show up until later..
 156                  */
 157                 if (address + 4 < regs->spu)
 158                         goto bad_area;
 159         }
 160
 161         if (expand_stack(vma, address))
 162                 goto bad_area;
 163 /*
 164  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 165  * we can handle it..
 166  */
 167 good_area:
 168         info.si_code = SEGV_ACCERR;
 169         write = 0;
 170         switch (error_code & (ACE_WRITE|ACE_PROTECTION)) {
 171                 default:        /* 3: write, present */
 172                         /* fall through */
 173                 case ACE_WRITE: /* write, not present */
 174                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 175                                 goto bad_area;
 176                         write++;
 177                         break;
 178                 case ACE_PROTECTION:    /* read, present */
 179                 case 0:         /* read, not present */
 180                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 181                                 goto bad_area;
 182         }
 183
 184         /*
 185          * For instruction access exception, check if the area is executable
 186          */
 187         if ((error_code & ACE_INSTRUCTION) && !(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 188           goto bad_area;
 189
 190 survive:
 191         /*
 192          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 193          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 194          * the fault.
 195          */
 196         addr = (address & PAGE_MASK);
 197         set_thread_fault_code(error_code);
 198         switch (handle_mm_fault(mm, vma, addr, write)) {
 199                 case VM_FAULT_MINOR:
 200                         tsk->min_flt++;
 201                         break;
 202                 case VM_FAULT_MAJOR:
 203                         tsk->maj_flt++;
 204                         break;
 205                 case VM_FAULT_SIGBUS:
 206                         goto do_sigbus;
 207                 case VM_FAULT_OOM:
 208                         goto out_of_memory;
 209                 default:
 210                         BUG();
 211         }
 212         set_thread_fault_code(0);
 213         up_read(&mm->mmap_sem);
 214         return;
 215
 216 /*
 217  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 218  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 219  */
 220 bad_area:
 221         up_read(&mm->mmap_sem);
 222
 223 bad_area_nosemaphore:
 224         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 225         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 226                 tsk->thread.address = address;
 227                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 228                 tsk->thread.trap_no = 14;
 229                 info.si_signo = SIGSEGV;
 230                 info.si_errno = 0;
 231                 /* info.si_code has been set above */
 232                 info.si_addr = (void __user *)address;
 233                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 234                 return;
 235         }
 236
 237 no_context:
 238         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 239         if (fixup_exception(regs))
 240                 return;
 241
 242 /*
 243  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 244  * terminate things with extreme prejudice.
 245  */
 246
 247         bust_spinlocks(1);
 248
 249         if (address < PAGE_SIZE)
 250                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 251         else
 252                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 253         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 254         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 255         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 256         page = *(unsigned long *)MPTB;
 257         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 258         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 259         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 260                 page &= PAGE_MASK;
 261                 address &= 0x003ff000;
 262                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 263                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 264         }
 265         die("Oops", regs, error_code);
 266         bust_spinlocks(0);
 267         do_exit(SIGKILL);
 268
 269 /*
 270  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 271  * us unable to handle the page fault gracefully.
 272  */
 273 out_of_memory:
 274         up_read(&mm->mmap_sem);
 275         if (is_init(tsk)) {
 276                 yield();
 277                 down_read(&mm->mmap_sem);
 278                 goto survive;
 279         }
 280         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
 281         if (error_code & ACE_USERMODE)
 282                 do_exit(SIGKILL);
 283         goto no_context;
 284
 285 do_sigbus:
 286         up_read(&mm->mmap_sem);
 287
 288         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 289         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 290                 goto no_context;
 291
 292         tsk->thread.address = address;
 293         tsk->thread.error_code = error_code;
 294         tsk->thread.trap_no = 14;
 295         info.si_signo = SIGBUS;
 296         info.si_errno = 0;
 297         info.si_code = BUS_ADRERR;
 298         info.si_addr = (void __user *)address;
 299         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 300         return;
 301
 302 vmalloc_fault:
 303         {
 304                 /*
 305                  * Synchronize this task's top level page-table
 306                  * with the 'reference' page table.
 307                  *
 308                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 309                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 310                  */
 311                 int offset = pgd_index(address);
 312                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 313                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 314                 pte_t *pte_k;
 315
 316                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 317                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 318                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 319
 320                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 321                         goto no_context;
 322
 323                 /*
 324                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 325                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 326                  */
 327
 328                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 329                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 330                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 331                         goto no_context;
 332                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 333
 334                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 335                 if (!pte_present(*pte_k))
 336                         goto no_context;
 337
 338                 addr = (address & PAGE_MASK);
 339                 set_thread_fault_code(error_code);
 340                 update_mmu_cache(NULL, addr, *pte_k);
 341                 set_thread_fault_code(0);
 342                 return;
 343         }
 344 }
 345
 346 /*======================================================================*
 347  * update_mmu_cache()
 348  *======================================================================*/
 349 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 350 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 351 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 352 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 353         pte_t pte)
 354 {
 355         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 356         unsigned long pte_data, flags;
 357         unsigned int *entry_dat;
 358         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 359         int i;
 360
 361         /* Ptrace may call this routine. */
 362         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 363                 return;
 364
 365         local_irq_save(flags);
 366
 367         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 368
 369         pte_data = pte_val(pte);
 370
 371 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 372         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 373         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 374                 if (*entry1++ == vaddr) {
 375                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 376                         break;
 377                 }
 378                 entry1++;
 379         }
 380         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 381         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 382                 if (*entry2++ == vaddr) {
 383                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 384                         break;
 385                 }
 386                 entry2++;
 387         }
 388 #else
 389         /*
 390          * Update TLB entries
 391          *  entry1: ITLB entry address
 392          *  entry2: DTLB entry address
 393          */
 394         __asm__ __volatile__ (
 395                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 396                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 397                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 398                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 399                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 400                 ".fillinsn              \n"
 401                 "1:                     \n\t"
 402                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 403                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 404                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 405                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 406                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 407                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 408                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 409                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 410                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 411                 : "r4", "memory"
 412         );
 413 #endif
 414
 415         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 416                 goto notfound;
 417
 418 found:
 419         local_irq_restore(flags);
 420
 421         return;
 422
 423         /* Valid entry not found */
 424 notfound:
 425         /*
 426          * Update ITLB or DTLB entry
 427          *  entry1: TLB entry address
 428          *  entry2: TLB base address
 429          */
 430         if (!inst) {
 431                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 432                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 433         } else {
 434                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 435                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 436         }
 437         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 438
 439         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 440                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 441                         break;
 442
 443                 if (entry1 != entry2)
 444                         entry1 -= 2;
 445                 else
 446                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 447         }
 448
 449         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 450                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 451                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 452         }
 453         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 454         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 455
 456         goto found;
 457 }
 458
 459 /*======================================================================*
 460  * flush_tlb_page() : flushes one page
 461  *======================================================================*/
 462 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 463 {
 464         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 465                 unsigned long flags;
 466
 467                 local_irq_save(flags);
 468                 page &= PAGE_MASK;
 469                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 470                 __flush_tlb_page(page);
 471                 local_irq_restore(flags);
 472         }
 473 }
 474
 475 /*======================================================================*
 476  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 477  *======================================================================*/
 478 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 479         unsigned long end)
 480 {
 481         struct mm_struct *mm;
 482
 483         mm = vma->vm_mm;
 484         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 485                 unsigned long flags;
 486                 int size;
 487
 488                 local_irq_save(flags);
 489                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 490                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 491                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 492                         if (mm == current->mm)
 493                                 activate_context(mm);
 494                 } else {
 495                         unsigned long asid;
 496
 497                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 498                         start &= PAGE_MASK;
 499                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 500                         end &= PAGE_MASK;
 501
 502                         start |= asid;
 503                         end   |= asid;
 504                         while (start < end) {
 505                                 __flush_tlb_page(start);
 506                                 start += PAGE_SIZE;
 507                         }
 508                 }
 509                 local_irq_restore(flags);
 510         }
 511 }
 512
 513 /*======================================================================*
 514  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 515  *======================================================================*/
 516 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 517 {
 518         /* Invalidate all TLB of this process. */
 519         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 520         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 521                 unsigned long flags;
 522
 523                 local_irq_save(flags);
 524                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 525                 if (mm == current->mm)
 526                         activate_context(mm);
 527                 local_irq_restore(flags);
 528         }
 529 }
 530
 531 /*======================================================================*
 532  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 533  *======================================================================*/
 534 void local_flush_tlb_all(void)
 535 {
 536         unsigned long flags;
 537
 538         local_irq_save(flags);
 539         __flush_tlb_all();
 540         local_irq_restore(flags);
 541 }
 542
 543 /*======================================================================*
 544  * init_mmu()
 545  *======================================================================*/
 546 void __init init_mmu(void)
 547 {
 548         tlb_entry_i = 0;
 549         tlb_entry_d = 0;
 550         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 551         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 552         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 553 }