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         int write;
  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         /* 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.  Unfortunately, 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 possibility 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         /*
 191          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 192          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 193          * the fault.
 194          */
 195         addr = (address & PAGE_MASK);
 196         set_thread_fault_code(error_code);
 197         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 198         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 199                 if (fault & VM_FAULT_OOM)
 200                         goto out_of_memory;
 201                 else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 202                         goto do_sigbus;
 203                 BUG();
 204         }
 205         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 206                 tsk->maj_flt++;
 207         else
 208                 tsk->min_flt++;
 209         set_thread_fault_code(0);
 210         up_read(&mm->mmap_sem);
 211         return;
 212
 213 /*
 214  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 215  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 216  */
 217 bad_area:
 218         up_read(&mm->mmap_sem);
 219
 220 bad_area_nosemaphore:
 221         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 222         if (error_code & ACE_USERMODE) {
 223                 tsk->thread.address = address;
 224                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 225                 tsk->thread.trap_no = 14;
 226                 info.si_signo = SIGSEGV;
 227                 info.si_errno = 0;
 228                 /* info.si_code has been set above */
 229                 info.si_addr = (void __user *)address;
 230                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
 231                 return;
 232         }
 233
 234 no_context:
 235         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 236         if (fixup_exception(regs))
 237                 return;
 238
 239 /*
 240  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 241  * terminate things with extreme prejudice.
 242  */
 243
 244         bust_spinlocks(1);
 245
 246         if (address < PAGE_SIZE)
 247                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
 248         else
 249                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
 250         printk(" at virtual address %08lx\n",address);
 251         printk(KERN_ALERT " printing bpc:\n");
 252         printk("%08lx\n", regs->bpc);
 253         page = *(unsigned long *)MPTB;
 254         page = ((unsigned long *) page)[address >> PGDIR_SHIFT];
 255         printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
 256         if (page & _PAGE_PRESENT) {
 257                 page &= PAGE_MASK;
 258                 address &= 0x003ff000;
 259                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
 260                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
 261         }
 262         die("Oops", regs, error_code);
 263         bust_spinlocks(0);
 264         do_exit(SIGKILL);
 265
 266 /*
 267  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 268  * us unable to handle the page fault gracefully.
 269  */
 270 out_of_memory:
 271         up_read(&mm->mmap_sem);
 272         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 273                 goto no_context;
 274         pagefault_out_of_memory();
 275         return;
 276
 277 do_sigbus:
 278         up_read(&mm->mmap_sem);
 279
 280         /* Kernel mode? Handle exception or die */
 281         if (!(error_code & ACE_USERMODE))
 282                 goto no_context;
 283
 284         tsk->thread.address = address;
 285         tsk->thread.error_code = error_code;
 286         tsk->thread.trap_no = 14;
 287         info.si_signo = SIGBUS;
 288         info.si_errno = 0;
 289         info.si_code = BUS_ADRERR;
 290         info.si_addr = (void __user *)address;
 291         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
 292         return;
 293
 294 vmalloc_fault:
 295         {
 296                 /*
 297                  * Synchronize this task's top level page-table
 298                  * with the 'reference' page table.
 299                  *
 300                  * Do _not_ use "tsk" here. We might be inside
 301                  * an interrupt in the middle of a task switch..
 302                  */
 303                 int offset = pgd_index(address);
 304                 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 305                 pmd_t *pmd, *pmd_k;
 306                 pte_t *pte_k;
 307
 308                 pgd = (pgd_t *)*(unsigned long *)MPTB;
 309                 pgd = offset + (pgd_t *)pgd;
 310                 pgd_k = init_mm.pgd + offset;
 311
 312                 if (!pgd_present(*pgd_k))
 313                         goto no_context;
 314
 315                 /*
 316                  * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 317                  * and redundant with the set_pmd() on non-PAE.
 318                  */
 319
 320                 pmd = pmd_offset(pgd, address);
 321                 pmd_k = pmd_offset(pgd_k, address);
 322                 if (!pmd_present(*pmd_k))
 323                         goto no_context;
 324                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 325
 326                 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 327                 if (!pte_present(*pte_k))
 328                         goto no_context;
 329
 330                 addr = (address & PAGE_MASK);
 331                 set_thread_fault_code(error_code);
 332                 update_mmu_cache(NULL, addr, pte_k);
 333                 set_thread_fault_code(0);
 334                 return;
 335         }
 336 }
 337
 338 /*======================================================================*
 339  * update_mmu_cache()
 340  *======================================================================*/
 341 #define TLB_MASK        (NR_TLB_ENTRIES - 1)
 342 #define ITLB_END        (unsigned long *)(ITLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 343 #define DTLB_END        (unsigned long *)(DTLB_BASE + (NR_TLB_ENTRIES * 8))
 344 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr,
 345         pte_t *ptep)
 346 {
 347         volatile unsigned long *entry1, *entry2;
 348         unsigned long pte_data, flags;
 349         unsigned int *entry_dat;
 350         int inst = get_thread_fault_code() & ACE_INSTRUCTION;
 351         int i;
 352
 353         /* Ptrace may call this routine. */
 354         if (vma && current->active_mm != vma->vm_mm)
 355                 return;
 356
 357         local_irq_save(flags);
 358
 359         vaddr = (vaddr & PAGE_MASK) | get_asid();
 360
 361         pte_data = pte_val(*ptep);
 362
 363 #ifdef CONFIG_CHIP_OPSP
 364         entry1 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 365         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 366                 if (*entry1++ == vaddr) {
 367                         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 368                         break;
 369                 }
 370                 entry1++;
 371         }
 372         entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 373         for (i = 0; i < NR_TLB_ENTRIES; i++) {
 374                 if (*entry2++ == vaddr) {
 375                         set_tlb_data(entry2, pte_data);
 376                         break;
 377                 }
 378                 entry2++;
 379         }
 380 #else
 381         /*
 382          * Update TLB entries
 383          *  entry1: ITLB entry address
 384          *  entry2: DTLB entry address
 385          */
 386         __asm__ __volatile__ (
 387                 "seth   %0, #high(%4)   \n\t"
 388                 "st     %2, @(%5, %0)   \n\t"
 389                 "ldi    %1, #1          \n\t"
 390                 "st     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 391                 "add3   r4, %0, %7      \n\t"
 392                 ".fillinsn              \n"
 393                 "1:                     \n\t"
 394                 "ld     %1, @(%6, %0)   \n\t"
 395                 "bnez   %1, 1b          \n\t"
 396                 "ld     %0, @r4+        \n\t"
 397                 "ld     %1, @r4         \n\t"
 398                 "st     %3, @+%0        \n\t"
 399                 "st     %3, @+%1        \n\t"
 400                 : "=&r" (entry1), "=&r" (entry2)
 401                 : "r" (vaddr), "r" (pte_data), "i" (MMU_REG_BASE),
 402                 "i" (MSVA_offset), "i" (MTOP_offset), "i" (MIDXI_offset)
 403                 : "r4", "memory"
 404         );
 405 #endif
 406
 407         if ((!inst && entry2 >= DTLB_END) || (inst && entry1 >= ITLB_END))
 408                 goto notfound;
 409
 410 found:
 411         local_irq_restore(flags);
 412
 413         return;
 414
 415         /* Valid entry not found */
 416 notfound:
 417         /*
 418          * Update ITLB or DTLB entry
 419          *  entry1: TLB entry address
 420          *  entry2: TLB base address
 421          */
 422         if (!inst) {
 423                 entry2 = (unsigned long *)DTLB_BASE;
 424                 entry_dat = &tlb_entry_d;
 425         } else {
 426                 entry2 = (unsigned long *)ITLB_BASE;
 427                 entry_dat = &tlb_entry_i;
 428         }
 429         entry1 = entry2 + (((*entry_dat - 1) & TLB_MASK) << 1);
 430
 431         for (i = 0 ; i < NR_TLB_ENTRIES ; i++) {
 432                 if (!(entry1[1] & 2))   /* Valid bit check */
 433                         break;
 434
 435                 if (entry1 != entry2)
 436                         entry1 -= 2;
 437                 else
 438                         entry1 += TLB_MASK << 1;
 439         }
 440
 441         if (i >= NR_TLB_ENTRIES) {      /* Empty entry not found */
 442                 entry1 = entry2 + (*entry_dat << 1);
 443                 *entry_dat = (*entry_dat + 1) & TLB_MASK;
 444         }
 445         *entry1++ = vaddr;      /* Set TLB tag */
 446         set_tlb_data(entry1, pte_data);
 447
 448         goto found;
 449 }
 450
 451 /*======================================================================*
 452  * flush_tlb_page() : flushes one page
 453  *======================================================================*/
 454 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
 455 {
 456         if (vma->vm_mm && mm_context(vma->vm_mm) != NO_CONTEXT) {
 457                 unsigned long flags;
 458
 459                 local_irq_save(flags);
 460                 page &= PAGE_MASK;
 461                 page |= (mm_context(vma->vm_mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 462                 __flush_tlb_page(page);
 463                 local_irq_restore(flags);
 464         }
 465 }
 466
 467 /*======================================================================*
 468  * flush_tlb_range() : flushes a range of pages
 469  *======================================================================*/
 470 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 471         unsigned long end)
 472 {
 473         struct mm_struct *mm;
 474
 475         mm = vma->vm_mm;
 476         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 477                 unsigned long flags;
 478                 int size;
 479
 480                 local_irq_save(flags);
 481                 size = (end - start + (PAGE_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
 482                 if (size > (NR_TLB_ENTRIES / 4)) { /* Too many TLB to flush */
 483                         mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 484                         if (mm == current->mm)
 485                                 activate_context(mm);
 486                 } else {
 487                         unsigned long asid;
 488
 489                         asid = mm_context(mm) & MMU_CONTEXT_ASID_MASK;
 490                         start &= PAGE_MASK;
 491                         end += (PAGE_SIZE - 1);
 492                         end &= PAGE_MASK;
 493
 494                         start |= asid;
 495                         end   |= asid;
 496                         while (start < end) {
 497                                 __flush_tlb_page(start);
 498                                 start += PAGE_SIZE;
 499                         }
 500                 }
 501                 local_irq_restore(flags);
 502         }
 503 }
 504
 505 /*======================================================================*
 506  * flush_tlb_mm() : flushes the specified mm context TLB's
 507  *======================================================================*/
 508 void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 509 {
 510         /* Invalidate all TLB of this process. */
 511         /* Instead of invalidating each TLB, we get new MMU context. */
 512         if (mm_context(mm) != NO_CONTEXT) {
 513                 unsigned long flags;
 514
 515                 local_irq_save(flags);
 516                 mm_context(mm) = NO_CONTEXT;
 517                 if (mm == current->mm)
 518                         activate_context(mm);
 519                 local_irq_restore(flags);
 520         }
 521 }
 522
 523 /*======================================================================*
 524  * flush_tlb_all() : flushes all processes TLBs
 525  *======================================================================*/
 526 void local_flush_tlb_all(void)
 527 {
 528         unsigned long flags;
 529
 530         local_irq_save(flags);
 531         __flush_tlb_all();
 532         local_irq_restore(flags);
 533 }
 534
 535 /*======================================================================*
 536  * init_mmu()
 537  *======================================================================*/
 538 void __init init_mmu(void)
 539 {
 540         tlb_entry_i = 0;
 541         tlb_entry_d = 0;
 542         mmu_context_cache = MMU_CONTEXT_FIRST_VERSION;
 543         set_asid(mmu_context_cache & MMU_CONTEXT_ASID_MASK);
 544         *(volatile unsigned long *)MPTB = (unsigned long)swapper_pg_dir;
 545 }