arch/s390/mm/fault.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  S390 version
   4  *    Copyright IBM Corp. 1999
   5  *    Author(s): Hartmut Penner (hp@de.ibm.com)
   6  *               Ulrich Weigand (uweigand@de.ibm.com)
   7  *
   8  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
   9  *    Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
  10  */
  11
  12 #include <linux/kernel_stat.h>
  13 #include <linux/perf_event.h>
  14 #include <linux/signal.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/sched/debug.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/extable.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/diag.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/gmap.h>
  38 #include <asm/irq.h>
  39 #include <asm/mmu_context.h>
  40 #include <asm/facility.h>
  41 #include "../kernel/entry.h"
  42
  43 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  44 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  45 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  46
  47 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     0x010000
  48 #define VM_FAULT_BADMAP         0x020000
  49 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x040000
  50 #define VM_FAULT_SIGNAL         0x080000
  51 #define VM_FAULT_PFAULT         0x100000
  52
  53 enum fault_type {
  54         KERNEL_FAULT,
  55         USER_FAULT,
  56         VDSO_FAULT,
  57         GMAP_FAULT,
  58 };
  59
  60 static unsigned long store_indication __read_mostly;
  61
  62 static int __init fault_init(void)
  63 {
  64         if (test_facility(75))
  65                 store_indication = 0xc00;
  66         return 0;
  67 }
  68 early_initcall(fault_init);
  69
  70 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  71 {
  72         int ret = 0;
  73
  74         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  75         if (kprobes_built_in() && !user_mode(regs)) {
  76                 preempt_disable();
  77                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  78                         ret = 1;
  79                 preempt_enable();
  80         }
  81         return ret;
  82 }
  83
  84 /*
  85  * Find out which address space caused the exception.
  86  */
  87 static enum fault_type get_fault_type(struct pt_regs *regs)
  88 {
  89         unsigned long trans_exc_code;
  90
  91         trans_exc_code = regs->int_parm_long & 3;
  92         if (likely(trans_exc_code == 0)) {
  93                 /* primary space exception */
  94                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) &&
  95                     test_pt_regs_flag(regs, PIF_GUEST_FAULT))
  96                         return GMAP_FAULT;
  97                 if (current->thread.mm_segment == USER_DS)
  98                         return USER_FAULT;
  99                 return KERNEL_FAULT;
 100         }
 101         if (trans_exc_code == 2) {
 102                 /* secondary space exception */
 103                 if (current->thread.mm_segment & 1) {
 104                         if (current->thread.mm_segment == USER_DS_SACF)
 105                                 return USER_FAULT;
 106                         return KERNEL_FAULT;
 107                 }
 108                 return VDSO_FAULT;
 109         }
 110         if (trans_exc_code == 1) {
 111                 /* access register mode, not used in the kernel */
 112                 return USER_FAULT;
 113         }
 114         /* home space exception -> access via kernel ASCE */
 115         return KERNEL_FAULT;
 116 }
 117
 118 static int bad_address(void *p)
 119 {
 120         unsigned long dummy;
 121
 122         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 123 }
 124
 125 static void dump_pagetable(unsigned long asce, unsigned long address)
 126 {
 127         unsigned long *table = __va(asce & _ASCE_ORIGIN);
 128
 129         pr_alert("AS:%016lx ", asce);
 130         switch (asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 131         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 132                 table += (address & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 133                 if (bad_address(table))
 134                         goto bad;
 135                 pr_cont("R1:%016lx ", *table);
 136                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 137                         goto out;
 138                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 139                 /* fallthrough */
 140         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 141                 table += (address & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 142                 if (bad_address(table))
 143                         goto bad;
 144                 pr_cont("R2:%016lx ", *table);
 145                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 146                         goto out;
 147                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 148                 /* fallthrough */
 149         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 150                 table += (address & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 151                 if (bad_address(table))
 152                         goto bad;
 153                 pr_cont("R3:%016lx ", *table);
 154                 if (*table & (_REGION_ENTRY_INVALID | _REGION3_ENTRY_LARGE))
 155                         goto out;
 156                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 157                 /* fallthrough */
 158         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 159                 table += (address & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 160                 if (bad_address(table))
 161                         goto bad;
 162                 pr_cont("S:%016lx ", *table);
 163                 if (*table & (_SEGMENT_ENTRY_INVALID | _SEGMENT_ENTRY_LARGE))
 164                         goto out;
 165                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 166         }
 167         table += (address & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 168         if (bad_address(table))
 169                 goto bad;
 170         pr_cont("P:%016lx ", *table);
 171 out:
 172         pr_cont("\n");
 173         return;
 174 bad:
 175         pr_cont("BAD\n");
 176 }
 177
 178 static void dump_fault_info(struct pt_regs *regs)
 179 {
 180         unsigned long asce;
 181
 182         pr_alert("Failing address: %016lx TEID: %016lx\n",
 183                  regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK, regs->int_parm_long);
 184         pr_alert("Fault in ");
 185         switch (regs->int_parm_long & 3) {
 186         case 3:
 187                 pr_cont("home space ");
 188                 break;
 189         case 2:
 190                 pr_cont("secondary space ");
 191                 break;
 192         case 1:
 193                 pr_cont("access register ");
 194                 break;
 195         case 0:
 196                 pr_cont("primary space ");
 197                 break;
 198         }
 199         pr_cont("mode while using ");
 200         switch (get_fault_type(regs)) {
 201         case USER_FAULT:
 202                 asce = S390_lowcore.user_asce;
 203                 pr_cont("user ");
 204                 break;
 205         case VDSO_FAULT:
 206                 asce = S390_lowcore.vdso_asce;
 207                 pr_cont("vdso ");
 208                 break;
 209         case GMAP_FAULT:
 210                 asce = ((struct gmap *) S390_lowcore.gmap)->asce;
 211                 pr_cont("gmap ");
 212                 break;
 213         case KERNEL_FAULT:
 214                 asce = S390_lowcore.kernel_asce;
 215                 pr_cont("kernel ");
 216                 break;
 217         default:
 218                 unreachable();
 219         }
 220         pr_cont("ASCE.\n");
 221         dump_pagetable(asce, regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 222 }
 223
 224 int show_unhandled_signals = 1;
 225
 226 void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr, int is_mm_fault)
 227 {
 228         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 229                 return;
 230         if (!unhandled_signal(current, signr))
 231                 return;
 232         if (!printk_ratelimit())
 233                 return;
 234         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code %04x ilc:%d ",
 235                regs->int_code & 0xffff, regs->int_code >> 17);
 236         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr);
 237         printk(KERN_CONT "\n");
 238         if (is_mm_fault)
 239                 dump_fault_info(regs);
 240         show_regs(regs);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 245  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 246  */
 247 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
 248 {
 249         report_user_fault(regs, SIGSEGV, 1);
 250         force_sig_fault(SIGSEGV, si_code,
 251                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK));
 252 }
 253
 254 const struct exception_table_entry *s390_search_extables(unsigned long addr)
 255 {
 256         const struct exception_table_entry *fixup;
 257
 258         fixup = search_extable(__start_dma_ex_table,
 259                                __stop_dma_ex_table - __start_dma_ex_table,
 260                                addr);
 261         if (!fixup)
 262                 fixup = search_exception_tables(addr);
 263         return fixup;
 264 }
 265
 266 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
 267 {
 268         const struct exception_table_entry *fixup;
 269
 270         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 271         fixup = s390_search_extables(regs->psw.addr);
 272         if (fixup) {
 273                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup);
 274                 return;
 275         }
 276
 277         /*
 278          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 279          * terminate things with extreme prejudice.
 280          */
 281         if (get_fault_type(regs) == KERNEL_FAULT)
 282                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 283                        " in virtual kernel address space\n");
 284         else
 285                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 286                        " in virtual user address space\n");
 287         dump_fault_info(regs);
 288         die(regs, "Oops");
 289         do_exit(SIGKILL);
 290 }
 291
 292 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 293 {
 294         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 295            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 296         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 297                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 298                 die (regs, "Low-address protection");
 299                 do_exit(SIGKILL);
 300         }
 301
 302         do_no_context(regs);
 303 }
 304
 305 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 306 {
 307         /*
 308          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 309          * or user mode.
 310          */
 311         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR,
 312                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK));
 313 }
 314
 315 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs)
 316 {
 317         u16 instruction;
 318         int rc;
 319
 320         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 321         if (rc)
 322                 return rc;
 323         if (instruction == 0x0a77) {
 324                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 325                 regs->int_code = 0x00040077;
 326                 return 0;
 327         } else if (instruction == 0x0aad) {
 328                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 329                 regs->int_code = 0x000400ad;
 330                 return 0;
 331         }
 332         return -EACCES;
 333 }
 334
 335 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int access,
 336                                         vm_fault_t fault)
 337 {
 338         int si_code;
 339
 340         switch (fault) {
 341         case VM_FAULT_BADACCESS:
 342                 if (access == VM_EXEC && signal_return(regs) == 0)
 343                         break;
 344         case VM_FAULT_BADMAP:
 345                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 346                 if (user_mode(regs)) {
 347                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 348                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 349                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 350                         do_sigsegv(regs, si_code);
 351                         break;
 352                 }
 353         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 354         case VM_FAULT_PFAULT:
 355                 do_no_context(regs);
 356                 break;
 357         case VM_FAULT_SIGNAL:
 358                 if (!user_mode(regs))
 359                         do_no_context(regs);
 360                 break;
 361         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 362                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 363                         if (!user_mode(regs))
 364                                 do_no_context(regs);
 365                         else
 366                                 pagefault_out_of_memory();
 367                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
 368                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 369                         if (!user_mode(regs))
 370                                 do_no_context(regs);
 371                         else
 372                                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 373                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 374                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 375                         if (!user_mode(regs))
 376                                 do_no_context(regs);
 377                         else
 378                                 do_sigbus(regs);
 379                 } else
 380                         BUG();
 381                 break;
 382         }
 383 }
 384
 385 /*
 386  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 387  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 388  * routines.
 389  *
 390  * interruption code (int_code):
 391  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 392  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 393  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 394  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 395  */
 396 static inline vm_fault_t do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 397 {
 398         struct gmap *gmap;
 399         struct task_struct *tsk;
 400         struct mm_struct *mm;
 401         struct vm_area_struct *vma;
 402         enum fault_type type;
 403         unsigned long trans_exc_code;
 404         unsigned long address;
 405         unsigned int flags;
 406         vm_fault_t fault;
 407
 408         tsk = current;
 409         /*
 410          * The instruction that caused the program check has
 411          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
 412          */
 413         clear_pt_regs_flag(regs, PIF_PER_TRAP);
 414
 415         if (notify_page_fault(regs))
 416                 return 0;
 417
 418         mm = tsk->mm;
 419         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 420
 421         /*
 422          * Verify that the fault happened in user space, that
 423          * we are not in an interrupt and that there is a
 424          * user context.
 425          */
 426         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 427         type = get_fault_type(regs);
 428         switch (type) {
 429         case KERNEL_FAULT:
 430                 goto out;
 431         case VDSO_FAULT:
 432                 fault = VM_FAULT_BADMAP;
 433                 goto out;
 434         case USER_FAULT:
 435         case GMAP_FAULT:
 436                 if (faulthandler_disabled() || !mm)
 437                         goto out;
 438                 break;
 439         }
 440
 441         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 442         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 443         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 444         if (user_mode(regs))
 445                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 446         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
 447                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 448         down_read(&mm->mmap_sem);
 449
 450         gmap = NULL;
 451         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && type == GMAP_FAULT) {
 452                 gmap = (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 453                 current->thread.gmap_addr = address;
 454                 current->thread.gmap_write_flag = !!(flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 455                 current->thread.gmap_int_code = regs->int_code & 0xffff;
 456                 address = __gmap_translate(gmap, address);
 457                 if (address == -EFAULT) {
 458                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 459                         goto out_up;
 460                 }
 461                 if (gmap->pfault_enabled)
 462                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 463         }
 464
 465 retry:
 466         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 467         vma = find_vma(mm, address);
 468         if (!vma)
 469                 goto out_up;
 470
 471         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 472                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 473                         goto out_up;
 474                 if (expand_stack(vma, address))
 475                         goto out_up;
 476         }
 477
 478         /*
 479          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 480          * we can handle it..
 481          */
 482         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 483         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 484                 goto out_up;
 485
 486         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 487                 address &= HPAGE_MASK;
 488         /*
 489          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 490          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 491          * the fault.
 492          */
 493         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
 494         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
 495         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 496                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
 497                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 498                         goto out_up;
 499                 goto out;
 500         }
 501         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 502                 goto out_up;
 503
 504         /*
 505          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 506          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 507          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 508          */
 509         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 510                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 511                         tsk->maj_flt++;
 512                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 513                                       regs, address);
 514                 } else {
 515                         tsk->min_flt++;
 516                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 517                                       regs, address);
 518                 }
 519                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 520                         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap &&
 521                             (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
 522                                 /* FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set,
 523                                  * mmap_sem has not been released */
 524                                 current->thread.gmap_pfault = 1;
 525                                 fault = VM_FAULT_PFAULT;
 526                                 goto out_up;
 527                         }
 528                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 529                          * of starvation. */
 530                         flags &= ~(FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
 531                                    FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 532                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 533                         down_read(&mm->mmap_sem);
 534                         goto retry;
 535                 }
 536         }
 537         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap) {
 538                 address =  __gmap_link(gmap, current->thread.gmap_addr,
 539                                        address);
 540                 if (address == -EFAULT) {
 541                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 542                         goto out_up;
 543                 }
 544                 if (address == -ENOMEM) {
 545                         fault = VM_FAULT_OOM;
 546                         goto out_up;
 547                 }
 548         }
 549         fault = 0;
 550 out_up:
 551         up_read(&mm->mmap_sem);
 552 out:
 553         return fault;
 554 }
 555
 556 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 557 {
 558         unsigned long trans_exc_code;
 559         int access;
 560         vm_fault_t fault;
 561
 562         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 563         /*
 564          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
 565          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
 566          * the PSW already points to the correct location.
 567          */
 568         if (!(regs->int_code & 0x200))
 569                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 570         /*
 571          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 572          * as a special case because the translation exception code
 573          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 574          */
 575         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 576                 do_low_address(regs);
 577                 return;
 578         }
 579         if (unlikely(MACHINE_HAS_NX && (trans_exc_code & 0x80))) {
 580                 regs->int_parm_long = (trans_exc_code & ~PAGE_MASK) |
 581                                         (regs->psw.addr & PAGE_MASK);
 582                 access = VM_EXEC;
 583                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 584         } else {
 585                 access = VM_WRITE;
 586                 fault = do_exception(regs, access);
 587         }
 588         if (unlikely(fault))
 589                 do_fault_error(regs, access, fault);
 590 }
 591 NOKPROBE_SYMBOL(do_protection_exception);
 592
 593 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 594 {
 595         int access;
 596         vm_fault_t fault;
 597
 598         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 599         fault = do_exception(regs, access);
 600         if (unlikely(fault))
 601                 do_fault_error(regs, access, fault);
 602 }
 603 NOKPROBE_SYMBOL(do_dat_exception);
 604
 605 #ifdef CONFIG_PFAULT
 606 /*
 607  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 608  */
 609 static int pfault_disable;
 610
 611 static int __init nopfault(char *str)
 612 {
 613         pfault_disable = 1;
 614         return 1;
 615 }
 616
 617 __setup("nopfault", nopfault);
 618
 619 struct pfault_refbk {
 620         u16 refdiagc;
 621         u16 reffcode;
 622         u16 refdwlen;
 623         u16 refversn;
 624         u64 refgaddr;
 625         u64 refselmk;
 626         u64 refcmpmk;
 627         u64 reserved;
 628 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 629
 630 static struct pfault_refbk pfault_init_refbk = {
 631         .refdiagc = 0x258,
 632         .reffcode = 0,
 633         .refdwlen = 5,
 634         .refversn = 2,
 635         .refgaddr = __LC_LPP,
 636         .refselmk = 1ULL << 48,
 637         .refcmpmk = 1ULL << 48,
 638         .reserved = __PF_RES_FIELD
 639 };
 640
 641 int pfault_init(void)
 642 {
 643         int rc;
 644
 645         if (pfault_disable)
 646                 return -1;
 647         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 648         asm volatile(
 649                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 650                 "0:     j       2f\n"
 651                 "1:     la      %0,8\n"
 652                 "2:\n"
 653                 EX_TABLE(0b,1b)
 654                 : "=d" (rc)
 655                 : "a" (&pfault_init_refbk), "m" (pfault_init_refbk) : "cc");
 656         return rc;
 657 }
 658
 659 static struct pfault_refbk pfault_fini_refbk = {
 660         .refdiagc = 0x258,
 661         .reffcode = 1,
 662         .refdwlen = 5,
 663         .refversn = 2,
 664 };
 665
 666 void pfault_fini(void)
 667 {
 668
 669         if (pfault_disable)
 670                 return;
 671         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 672         asm volatile(
 673                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 674                 "0:     nopr    %%r7\n"
 675                 EX_TABLE(0b,0b)
 676                 : : "a" (&pfault_fini_refbk), "m" (pfault_fini_refbk) : "cc");
 677 }
 678
 679 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 680 static LIST_HEAD(pfault_list);
 681
 682 #define PF_COMPLETE     0x0080
 683
 684 /*
 685  * The mechanism of our pfault code: if Linux is running as guest, runs a user
 686  * space process and the user space process accesses a page that the host has
 687  * paged out we get a pfault interrupt.
 688  *
 689  * This allows us, within the guest, to schedule a different process. Without
 690  * this mechanism the host would have to suspend the whole virtual cpu until
 691  * the page has been paged in.
 692  *
 693  * So when we get such an interrupt then we set the state of the current task
 694  * to uninterruptible and also set the need_resched flag. Both happens within
 695  * interrupt context(!). If we later on want to return to user space we
 696  * recognize the need_resched flag and then call schedule().  It's not very
 697  * obvious how this works...
 698  *
 699  * Of course we have a lot of additional fun with the completion interrupt (->
 700  * host signals that a page of a process has been paged in and the process can
 701  * continue to run). This interrupt can arrive on any cpu and, since we have
 702  * virtual cpus, actually appear before the interrupt that signals that a page
 703  * is missing.
 704  */
 705 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
 706                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 707 {
 708         struct task_struct *tsk;
 709         __u16 subcode;
 710         pid_t pid;
 711
 712         /*
 713          * Get the external interruption subcode & pfault initial/completion
 714          * signal bit. VM stores this in the 'cpu address' field associated
 715          * with the external interrupt.
 716          */
 717         subcode = ext_code.subcode;
 718         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 719                 return;
 720         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
 721         /* Get the token (= pid of the affected task). */
 722         pid = param64 & LPP_PID_MASK;
 723         rcu_read_lock();
 724         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 725         if (tsk)
 726                 get_task_struct(tsk);
 727         rcu_read_unlock();
 728         if (!tsk)
 729                 return;
 730         spin_lock(&pfault_lock);
 731         if (subcode & PF_COMPLETE) {
 732                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 733                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 734                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 735                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 736                          * back to zero and wake up the process. This can
 737                          * safely be done because the task is still sleeping
 738                          * and can't produce new pfaults. */
 739                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 740                         list_del(&tsk->thread.list);
 741                         wake_up_process(tsk);
 742                         put_task_struct(tsk);
 743                 } else {
 744                         /* Completion interrupt was faster than initial
 745                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 746                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
 747                          * If the task is not running, ignore the completion
 748                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
 749                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
 750                          * completion interrupts. */
 751                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
 752                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
 753                 }
 754         } else {
 755                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 756                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
 757                         goto out;
 758                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 759                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
 760                         goto block;
 761                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 762                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 763                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 764                          * back to zero and exit. */
 765                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 766                 } else {
 767                         /* Initial interrupt arrived before completion
 768                          * interrupt. Let the task sleep.
 769                          * An extra task reference is needed since a different
 770                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
 771                          * before the scheduler is reached. */
 772                         get_task_struct(tsk);
 773                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 774                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 775 block:
 776                         /* Since this must be a userspace fault, there
 777                          * is no kernel task state to trample. Rely on the
 778                          * return to userspace schedule() to block. */
 779                         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 780                         set_tsk_need_resched(tsk);
 781                         set_preempt_need_resched();
 782                 }
 783         }
 784 out:
 785         spin_unlock(&pfault_lock);
 786         put_task_struct(tsk);
 787 }
 788
 789 static int pfault_cpu_dead(unsigned int cpu)
 790 {
 791         struct thread_struct *thread, *next;
 792         struct task_struct *tsk;
 793
 794         spin_lock_irq(&pfault_lock);
 795         list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 796                 thread->pfault_wait = 0;
 797                 list_del(&thread->list);
 798                 tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 799                 wake_up_process(tsk);
 800                 put_task_struct(tsk);
 801         }
 802         spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 803         return 0;
 804 }
 805
 806 static int __init pfault_irq_init(void)
 807 {
 808         int rc;
 809
 810         rc = register_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 811         if (rc)
 812                 goto out_extint;
 813         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 814         if (rc)
 815                 goto out_pfault;
 816         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
 817         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_S390_PFAULT_DEAD, "s390/pfault:dead",
 818                                   NULL, pfault_cpu_dead);
 819         return 0;
 820
 821 out_pfault:
 822         unregister_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 823 out_extint:
 824         pfault_disable = 1;
 825         return rc;
 826 }
 827 early_initcall(pfault_irq_init);
 828
 829 #endif /* CONFIG_PFAULT */