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 <linux/kfence.h>
  35 #include <asm/asm-extable.h>
  36 #include <asm/asm-offsets.h>
  37 #include <asm/diag.h>
  38 #include <asm/gmap.h>
  39 #include <asm/irq.h>
  40 #include <asm/mmu_context.h>
  41 #include <asm/facility.h>
  42 #include <asm/uv.h>
  43 #include "../kernel/entry.h"
  44
  45 #define __FAIL_ADDR_MASK -4096L
  46 #define __SUBCODE_MASK 0x0600
  47 #define __PF_RES_FIELD 0x8000000000000000ULL
  48
  49 /*
  50  * Allocate private vm_fault_reason from top.  Please make sure it won't
  51  * collide with vm_fault_reason.
  52  */
  53 #define VM_FAULT_BADCONTEXT     ((__force vm_fault_t)0x80000000)
  54 #define VM_FAULT_BADMAP         ((__force vm_fault_t)0x40000000)
  55 #define VM_FAULT_BADACCESS      ((__force vm_fault_t)0x20000000)
  56 #define VM_FAULT_SIGNAL         ((__force vm_fault_t)0x10000000)
  57 #define VM_FAULT_PFAULT         ((__force vm_fault_t)0x8000000)
  58
  59 enum fault_type {
  60         KERNEL_FAULT,
  61         USER_FAULT,
  62         GMAP_FAULT,
  63 };
  64
  65 static unsigned long store_indication __read_mostly;
  66
  67 static int __init fault_init(void)
  68 {
  69         if (test_facility(75))
  70                 store_indication = 0xc00;
  71         return 0;
  72 }
  73 early_initcall(fault_init);
  74
  75 /*
  76  * Find out which address space caused the exception.
  77  */
  78 static enum fault_type get_fault_type(struct pt_regs *regs)
  79 {
  80         unsigned long trans_exc_code;
  81
  82         trans_exc_code = regs->int_parm_long & 3;
  83         if (likely(trans_exc_code == 0)) {
  84                 /* primary space exception */
  85                 if (user_mode(regs))
  86                         return USER_FAULT;
  87                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE))
  88                         return KERNEL_FAULT;
  89                 if (test_pt_regs_flag(regs, PIF_GUEST_FAULT))
  90                         return GMAP_FAULT;
  91                 return KERNEL_FAULT;
  92         }
  93         if (trans_exc_code == 2)
  94                 return USER_FAULT;
  95         if (trans_exc_code == 1) {
  96                 /* access register mode, not used in the kernel */
  97                 return USER_FAULT;
  98         }
  99         /* home space exception -> access via kernel ASCE */
 100         return KERNEL_FAULT;
 101 }
 102
 103 static unsigned long get_fault_address(struct pt_regs *regs)
 104 {
 105         unsigned long trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 106
 107         return trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 108 }
 109
 110 static bool fault_is_write(struct pt_regs *regs)
 111 {
 112         unsigned long trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 113
 114         return (trans_exc_code & store_indication) == 0x400;
 115 }
 116
 117 static int bad_address(void *p)
 118 {
 119         unsigned long dummy;
 120
 121         return get_kernel_nofault(dummy, (unsigned long *)p);
 122 }
 123
 124 static void dump_pagetable(unsigned long asce, unsigned long address)
 125 {
 126         unsigned long *table = __va(asce & _ASCE_ORIGIN);
 127
 128         pr_alert("AS:%016lx ", asce);
 129         switch (asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 130         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 131                 table += (address & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 132                 if (bad_address(table))
 133                         goto bad;
 134                 pr_cont("R1:%016lx ", *table);
 135                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 136                         goto out;
 137                 table = __va(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 138                 fallthrough;
 139         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 140                 table += (address & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 141                 if (bad_address(table))
 142                         goto bad;
 143                 pr_cont("R2:%016lx ", *table);
 144                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 145                         goto out;
 146                 table = __va(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 147                 fallthrough;
 148         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 149                 table += (address & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 150                 if (bad_address(table))
 151                         goto bad;
 152                 pr_cont("R3:%016lx ", *table);
 153                 if (*table & (_REGION_ENTRY_INVALID | _REGION3_ENTRY_LARGE))
 154                         goto out;
 155                 table = __va(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 156                 fallthrough;
 157         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 158                 table += (address & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 159                 if (bad_address(table))
 160                         goto bad;
 161                 pr_cont("S:%016lx ", *table);
 162                 if (*table & (_SEGMENT_ENTRY_INVALID | _SEGMENT_ENTRY_LARGE))
 163                         goto out;
 164                 table = __va(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 165         }
 166         table += (address & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 167         if (bad_address(table))
 168                 goto bad;
 169         pr_cont("P:%016lx ", *table);
 170 out:
 171         pr_cont("\n");
 172         return;
 173 bad:
 174         pr_cont("BAD\n");
 175 }
 176
 177 static void dump_fault_info(struct pt_regs *regs)
 178 {
 179         unsigned long asce;
 180
 181         pr_alert("Failing address: %016lx TEID: %016lx\n",
 182                  regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK, regs->int_parm_long);
 183         pr_alert("Fault in ");
 184         switch (regs->int_parm_long & 3) {
 185         case 3:
 186                 pr_cont("home space ");
 187                 break;
 188         case 2:
 189                 pr_cont("secondary space ");
 190                 break;
 191         case 1:
 192                 pr_cont("access register ");
 193                 break;
 194         case 0:
 195                 pr_cont("primary space ");
 196                 break;
 197         }
 198         pr_cont("mode while using ");
 199         switch (get_fault_type(regs)) {
 200         case USER_FAULT:
 201                 asce = S390_lowcore.user_asce;
 202                 pr_cont("user ");
 203                 break;
 204         case GMAP_FAULT:
 205                 asce = ((struct gmap *) S390_lowcore.gmap)->asce;
 206                 pr_cont("gmap ");
 207                 break;
 208         case KERNEL_FAULT:
 209                 asce = S390_lowcore.kernel_asce;
 210                 pr_cont("kernel ");
 211                 break;
 212         default:
 213                 unreachable();
 214         }
 215         pr_cont("ASCE.\n");
 216         dump_pagetable(asce, regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 217 }
 218
 219 int show_unhandled_signals = 1;
 220
 221 void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr, int is_mm_fault)
 222 {
 223         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 224                 return;
 225         if (!unhandled_signal(current, signr))
 226                 return;
 227         if (!printk_ratelimit())
 228                 return;
 229         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code %04x ilc:%d ",
 230                regs->int_code & 0xffff, regs->int_code >> 17);
 231         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr);
 232         printk(KERN_CONT "\n");
 233         if (is_mm_fault)
 234                 dump_fault_info(regs);
 235         show_regs(regs);
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 240  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 241  */
 242 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
 243 {
 244         report_user_fault(regs, SIGSEGV, 1);
 245         force_sig_fault(SIGSEGV, si_code,
 246                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK));
 247 }
 248
 249 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs, vm_fault_t fault)
 250 {
 251         enum fault_type fault_type;
 252         unsigned long address;
 253         bool is_write;
 254
 255         if (fixup_exception(regs))
 256                 return;
 257         fault_type = get_fault_type(regs);
 258         if ((fault_type == KERNEL_FAULT) && (fault == VM_FAULT_BADCONTEXT)) {
 259                 address = get_fault_address(regs);
 260                 is_write = fault_is_write(regs);
 261                 if (kfence_handle_page_fault(address, is_write, regs))
 262                         return;
 263         }
 264         /*
 265          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 266          * terminate things with extreme prejudice.
 267          */
 268         if (fault_type == KERNEL_FAULT)
 269                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 270                        " in virtual kernel address space\n");
 271         else
 272                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 273                        " in virtual user address space\n");
 274         dump_fault_info(regs);
 275         die(regs, "Oops");
 276 }
 277
 278 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 279 {
 280         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 281            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 282         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 283                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 284                 die (regs, "Low-address protection");
 285         }
 286
 287         do_no_context(regs, VM_FAULT_BADACCESS);
 288 }
 289
 290 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 291 {
 292         /*
 293          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 294          * or user mode.
 295          */
 296         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR,
 297                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK));
 298 }
 299
 300 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, vm_fault_t fault)
 301 {
 302         int si_code;
 303
 304         switch (fault) {
 305         case VM_FAULT_BADACCESS:
 306         case VM_FAULT_BADMAP:
 307                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 308                 if (user_mode(regs)) {
 309                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 310                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 311                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 312                         do_sigsegv(regs, si_code);
 313                         break;
 314                 }
 315                 fallthrough;
 316         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 317         case VM_FAULT_PFAULT:
 318                 do_no_context(regs, fault);
 319                 break;
 320         case VM_FAULT_SIGNAL:
 321                 if (!user_mode(regs))
 322                         do_no_context(regs, fault);
 323                 break;
 324         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 325                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 326                         if (!user_mode(regs))
 327                                 do_no_context(regs, fault);
 328                         else
 329                                 pagefault_out_of_memory();
 330                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
 331                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 332                         if (!user_mode(regs))
 333                                 do_no_context(regs, fault);
 334                         else
 335                                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 336                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 337                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 338                         if (!user_mode(regs))
 339                                 do_no_context(regs, fault);
 340                         else
 341                                 do_sigbus(regs);
 342                 } else
 343                         BUG();
 344                 break;
 345         }
 346 }
 347
 348 /*
 349  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 350  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 351  * routines.
 352  *
 353  * interruption code (int_code):
 354  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suppression)
 355  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 356  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 357  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 358  */
 359 static inline vm_fault_t do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 360 {
 361         struct gmap *gmap;
 362         struct task_struct *tsk;
 363         struct mm_struct *mm;
 364         struct vm_area_struct *vma;
 365         enum fault_type type;
 366         unsigned long address;
 367         unsigned int flags;
 368         vm_fault_t fault;
 369         bool is_write;
 370
 371         tsk = current;
 372         /*
 373          * The instruction that caused the program check has
 374          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
 375          */
 376         clear_thread_flag(TIF_PER_TRAP);
 377
 378         if (kprobe_page_fault(regs, 14))
 379                 return 0;
 380
 381         mm = tsk->mm;
 382         address = get_fault_address(regs);
 383         is_write = fault_is_write(regs);
 384
 385         /*
 386          * Verify that the fault happened in user space, that
 387          * we are not in an interrupt and that there is a
 388          * user context.
 389          */
 390         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 391         type = get_fault_type(regs);
 392         switch (type) {
 393         case KERNEL_FAULT:
 394                 goto out;
 395         case USER_FAULT:
 396         case GMAP_FAULT:
 397                 if (faulthandler_disabled() || !mm)
 398                         goto out;
 399                 break;
 400         }
 401
 402         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 403         flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 404         if (user_mode(regs))
 405                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 406         if (is_write)
 407                 access = VM_WRITE;
 408         if (access == VM_WRITE)
 409                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 410 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
 411         if (!(flags & FAULT_FLAG_USER))
 412                 goto lock_mmap;
 413         vma = lock_vma_under_rcu(mm, address);
 414         if (!vma)
 415                 goto lock_mmap;
 416         if (!(vma->vm_flags & access)) {
 417                 vma_end_read(vma);
 418                 goto lock_mmap;
 419         }
 420         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags | FAULT_FLAG_VMA_LOCK, regs);
 421         vma_end_read(vma);
 422         if (!(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 423                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_SUCCESS);
 424                 if (likely(!(fault & VM_FAULT_ERROR)))
 425                         fault = 0;
 426                 goto out;
 427         }
 428         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_RETRY);
 429         /* Quick path to respond to signals */
 430         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
 431                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
 432                 goto out;
 433         }
 434 lock_mmap:
 435 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
 436         mmap_read_lock(mm);
 437
 438         gmap = NULL;
 439         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && type == GMAP_FAULT) {
 440                 gmap = (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 441                 current->thread.gmap_addr = address;
 442                 current->thread.gmap_write_flag = !!(flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 443                 current->thread.gmap_int_code = regs->int_code & 0xffff;
 444                 address = __gmap_translate(gmap, address);
 445                 if (address == -EFAULT) {
 446                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 447                         goto out_up;
 448                 }
 449                 if (gmap->pfault_enabled)
 450                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 451         }
 452
 453 retry:
 454         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 455         vma = find_vma(mm, address);
 456         if (!vma)
 457                 goto out_up;
 458
 459         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 460                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 461                         goto out_up;
 462                 vma = expand_stack(mm, address);
 463                 if (!vma)
 464                         goto out;
 465         }
 466
 467         /*
 468          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 469          * we can handle it..
 470          */
 471         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 472         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 473                 goto out_up;
 474
 475         /*
 476          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 477          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 478          * the fault.
 479          */
 480         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
 481         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
 482                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
 483                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 484                         goto out_up;
 485                 goto out;
 486         }
 487
 488         /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
 489         if (fault & VM_FAULT_COMPLETED) {
 490                 if (gmap) {
 491                         mmap_read_lock(mm);
 492                         goto out_gmap;
 493                 }
 494                 fault = 0;
 495                 goto out;
 496         }
 497
 498         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 499                 goto out_up;
 500
 501         if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 502                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap &&
 503                         (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
 504                         /*
 505                          * FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set, mmap_lock has
 506                          * not been released
 507                          */
 508                         current->thread.gmap_pfault = 1;
 509                         fault = VM_FAULT_PFAULT;
 510                         goto out_up;
 511                 }
 512                 flags &= ~FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 513                 flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 514                 mmap_read_lock(mm);
 515                 goto retry;
 516         }
 517 out_gmap:
 518         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap) {
 519                 address =  __gmap_link(gmap, current->thread.gmap_addr,
 520                                        address);
 521                 if (address == -EFAULT) {
 522                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 523                         goto out_up;
 524                 }
 525                 if (address == -ENOMEM) {
 526                         fault = VM_FAULT_OOM;
 527                         goto out_up;
 528                 }
 529         }
 530         fault = 0;
 531 out_up:
 532         mmap_read_unlock(mm);
 533 out:
 534         return fault;
 535 }
 536
 537 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 538 {
 539         unsigned long trans_exc_code;
 540         int access;
 541         vm_fault_t fault;
 542
 543         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 544         /*
 545          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
 546          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
 547          * the PSW already points to the correct location.
 548          */
 549         if (!(regs->int_code & 0x200))
 550                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 551         /*
 552          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 553          * as a special case because the translation exception code
 554          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 555          */
 556         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 557                 do_low_address(regs);
 558                 return;
 559         }
 560         if (unlikely(MACHINE_HAS_NX && (trans_exc_code & 0x80))) {
 561                 regs->int_parm_long = (trans_exc_code & ~PAGE_MASK) |
 562                                         (regs->psw.addr & PAGE_MASK);
 563                 access = VM_EXEC;
 564                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 565         } else {
 566                 access = VM_WRITE;
 567                 fault = do_exception(regs, access);
 568         }
 569         if (unlikely(fault))
 570                 do_fault_error(regs, fault);
 571 }
 572 NOKPROBE_SYMBOL(do_protection_exception);
 573
 574 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 575 {
 576         int access;
 577         vm_fault_t fault;
 578
 579         access = VM_ACCESS_FLAGS;
 580         fault = do_exception(regs, access);
 581         if (unlikely(fault))
 582                 do_fault_error(regs, fault);
 583 }
 584 NOKPROBE_SYMBOL(do_dat_exception);
 585
 586 #ifdef CONFIG_PFAULT
 587 /*
 588  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 589  */
 590 static int pfault_disable;
 591
 592 static int __init nopfault(char *str)
 593 {
 594         pfault_disable = 1;
 595         return 1;
 596 }
 597
 598 __setup("nopfault", nopfault);
 599
 600 struct pfault_refbk {
 601         u16 refdiagc;
 602         u16 reffcode;
 603         u16 refdwlen;
 604         u16 refversn;
 605         u64 refgaddr;
 606         u64 refselmk;
 607         u64 refcmpmk;
 608         u64 reserved;
 609 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 610
 611 static struct pfault_refbk pfault_init_refbk = {
 612         .refdiagc = 0x258,
 613         .reffcode = 0,
 614         .refdwlen = 5,
 615         .refversn = 2,
 616         .refgaddr = __LC_LPP,
 617         .refselmk = 1ULL << 48,
 618         .refcmpmk = 1ULL << 48,
 619         .reserved = __PF_RES_FIELD
 620 };
 621
 622 int pfault_init(void)
 623 {
 624         int rc;
 625
 626         if (pfault_disable)
 627                 return -1;
 628         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 629         asm volatile(
 630                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 631                 "0:     j       2f\n"
 632                 "1:     la      %0,8\n"
 633                 "2:\n"
 634                 EX_TABLE(0b,1b)
 635                 : "=d" (rc)
 636                 : "a" (&pfault_init_refbk), "m" (pfault_init_refbk) : "cc");
 637         return rc;
 638 }
 639
 640 static struct pfault_refbk pfault_fini_refbk = {
 641         .refdiagc = 0x258,
 642         .reffcode = 1,
 643         .refdwlen = 5,
 644         .refversn = 2,
 645 };
 646
 647 void pfault_fini(void)
 648 {
 649
 650         if (pfault_disable)
 651                 return;
 652         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 653         asm volatile(
 654                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 655                 "0:     nopr    %%r7\n"
 656                 EX_TABLE(0b,0b)
 657                 : : "a" (&pfault_fini_refbk), "m" (pfault_fini_refbk) : "cc");
 658 }
 659
 660 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 661 static LIST_HEAD(pfault_list);
 662
 663 #define PF_COMPLETE     0x0080
 664
 665 /*
 666  * The mechanism of our pfault code: if Linux is running as guest, runs a user
 667  * space process and the user space process accesses a page that the host has
 668  * paged out we get a pfault interrupt.
 669  *
 670  * This allows us, within the guest, to schedule a different process. Without
 671  * this mechanism the host would have to suspend the whole virtual cpu until
 672  * the page has been paged in.
 673  *
 674  * So when we get such an interrupt then we set the state of the current task
 675  * to uninterruptible and also set the need_resched flag. Both happens within
 676  * interrupt context(!). If we later on want to return to user space we
 677  * recognize the need_resched flag and then call schedule().  It's not very
 678  * obvious how this works...
 679  *
 680  * Of course we have a lot of additional fun with the completion interrupt (->
 681  * host signals that a page of a process has been paged in and the process can
 682  * continue to run). This interrupt can arrive on any cpu and, since we have
 683  * virtual cpus, actually appear before the interrupt that signals that a page
 684  * is missing.
 685  */
 686 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
 687                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 688 {
 689         struct task_struct *tsk;
 690         __u16 subcode;
 691         pid_t pid;
 692
 693         /*
 694          * Get the external interruption subcode & pfault initial/completion
 695          * signal bit. VM stores this in the 'cpu address' field associated
 696          * with the external interrupt.
 697          */
 698         subcode = ext_code.subcode;
 699         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 700                 return;
 701         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
 702         /* Get the token (= pid of the affected task). */
 703         pid = param64 & LPP_PID_MASK;
 704         rcu_read_lock();
 705         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 706         if (tsk)
 707                 get_task_struct(tsk);
 708         rcu_read_unlock();
 709         if (!tsk)
 710                 return;
 711         spin_lock(&pfault_lock);
 712         if (subcode & PF_COMPLETE) {
 713                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 714                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 715                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 716                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 717                          * back to zero and wake up the process. This can
 718                          * safely be done because the task is still sleeping
 719                          * and can't produce new pfaults. */
 720                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 721                         list_del(&tsk->thread.list);
 722                         wake_up_process(tsk);
 723                         put_task_struct(tsk);
 724                 } else {
 725                         /* Completion interrupt was faster than initial
 726                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 727                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
 728                          * If the task is not running, ignore the completion
 729                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
 730                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
 731                          * completion interrupts. */
 732                         if (task_is_running(tsk))
 733                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
 734                 }
 735         } else {
 736                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 737                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
 738                         goto out;
 739                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 740                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
 741                         goto block;
 742                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 743                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 744                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 745                          * back to zero and exit. */
 746                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 747                 } else {
 748                         /* Initial interrupt arrived before completion
 749                          * interrupt. Let the task sleep.
 750                          * An extra task reference is needed since a different
 751                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
 752                          * before the scheduler is reached. */
 753                         get_task_struct(tsk);
 754                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 755                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 756 block:
 757                         /* Since this must be a userspace fault, there
 758                          * is no kernel task state to trample. Rely on the
 759                          * return to userspace schedule() to block. */
 760                         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 761                         set_tsk_need_resched(tsk);
 762                         set_preempt_need_resched();
 763                 }
 764         }
 765 out:
 766         spin_unlock(&pfault_lock);
 767         put_task_struct(tsk);
 768 }
 769
 770 static int pfault_cpu_dead(unsigned int cpu)
 771 {
 772         struct thread_struct *thread, *next;
 773         struct task_struct *tsk;
 774
 775         spin_lock_irq(&pfault_lock);
 776         list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 777                 thread->pfault_wait = 0;
 778                 list_del(&thread->list);
 779                 tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 780                 wake_up_process(tsk);
 781                 put_task_struct(tsk);
 782         }
 783         spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 784         return 0;
 785 }
 786
 787 static int __init pfault_irq_init(void)
 788 {
 789         int rc;
 790
 791         rc = register_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 792         if (rc)
 793                 goto out_extint;
 794         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 795         if (rc)
 796                 goto out_pfault;
 797         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
 798         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_S390_PFAULT_DEAD, "s390/pfault:dead",
 799                                   NULL, pfault_cpu_dead);
 800         return 0;
 801
 802 out_pfault:
 803         unregister_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 804 out_extint:
 805         pfault_disable = 1;
 806         return rc;
 807 }
 808 early_initcall(pfault_irq_init);
 809
 810 #endif /* CONFIG_PFAULT */
 811
 812 #if IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE)
 813
 814 void do_secure_storage_access(struct pt_regs *regs)
 815 {
 816         unsigned long addr = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
 817         struct vm_area_struct *vma;
 818         struct mm_struct *mm;
 819         struct page *page;
 820         struct gmap *gmap;
 821         int rc;
 822
 823         /*
 824          * bit 61 tells us if the address is valid, if it's not we
 825          * have a major problem and should stop the kernel or send a
 826          * SIGSEGV to the process. Unfortunately bit 61 is not
 827          * reliable without the misc UV feature so we need to check
 828          * for that as well.
 829          */
 830         if (test_bit_inv(BIT_UV_FEAT_MISC, &uv_info.uv_feature_indications) &&
 831             !test_bit_inv(61, &regs->int_parm_long)) {
 832                 /*
 833                  * When this happens, userspace did something that it
 834                  * was not supposed to do, e.g. branching into secure
 835                  * memory. Trigger a segmentation fault.
 836                  */
 837                 if (user_mode(regs)) {
 838                         send_sig(SIGSEGV, current, 0);
 839                         return;
 840                 }
 841
 842                 /*
 843                  * The kernel should never run into this case and we
 844                  * have no way out of this situation.
 845                  */
 846                 panic("Unexpected PGM 0x3d with TEID bit 61=0");
 847         }
 848
 849         switch (get_fault_type(regs)) {
 850         case GMAP_FAULT:
 851                 mm = current->mm;
 852                 gmap = (struct gmap *)S390_lowcore.gmap;
 853                 mmap_read_lock(mm);
 854                 addr = __gmap_translate(gmap, addr);
 855                 mmap_read_unlock(mm);
 856                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
 857                         do_fault_error(regs, VM_FAULT_BADMAP);
 858                         break;
 859                 }
 860                 fallthrough;
 861         case USER_FAULT:
 862                 mm = current->mm;
 863                 mmap_read_lock(mm);
 864                 vma = find_vma(mm, addr);
 865                 if (!vma) {
 866                         mmap_read_unlock(mm);
 867                         do_fault_error(regs, VM_FAULT_BADMAP);
 868                         break;
 869                 }
 870                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_WRITE | FOLL_GET);
 871                 if (IS_ERR_OR_NULL(page)) {
 872                         mmap_read_unlock(mm);
 873                         break;
 874                 }
 875                 if (arch_make_page_accessible(page))
 876                         send_sig(SIGSEGV, current, 0);
 877                 put_page(page);
 878                 mmap_read_unlock(mm);
 879                 break;
 880         case KERNEL_FAULT:
 881                 page = phys_to_page(addr);
 882                 if (unlikely(!try_get_page(page)))
 883                         break;
 884                 rc = arch_make_page_accessible(page);
 885                 put_page(page);
 886                 if (rc)
 887                         BUG();
 888                 break;
 889         default:
 890                 do_fault_error(regs, VM_FAULT_BADMAP);
 891                 WARN_ON_ONCE(1);
 892         }
 893 }
 894 NOKPROBE_SYMBOL(do_secure_storage_access);
 895
 896 void do_non_secure_storage_access(struct pt_regs *regs)
 897 {
 898         unsigned long gaddr = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
 899         struct gmap *gmap = (struct gmap *)S390_lowcore.gmap;
 900
 901         if (get_fault_type(regs) != GMAP_FAULT) {
 902                 do_fault_error(regs, VM_FAULT_BADMAP);
 903                 WARN_ON_ONCE(1);
 904                 return;
 905         }
 906
 907         if (gmap_convert_to_secure(gmap, gaddr) == -EINVAL)
 908                 send_sig(SIGSEGV, current, 0);
 909 }
 910 NOKPROBE_SYMBOL(do_non_secure_storage_access);
 911
 912 void do_secure_storage_violation(struct pt_regs *regs)
 913 {
 914         unsigned long gaddr = regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK;
 915         struct gmap *gmap = (struct gmap *)S390_lowcore.gmap;
 916
 917         /*
 918          * If the VM has been rebooted, its address space might still contain
 919          * secure pages from the previous boot.
 920          * Clear the page so it can be reused.
 921          */
 922         if (!gmap_destroy_page(gmap, gaddr))
 923                 return;
 924         /*
 925          * Either KVM messed up the secure guest mapping or the same
 926          * page is mapped into multiple secure guests.
 927          *
 928          * This exception is only triggered when a guest 2 is running
 929          * and can therefore never occur in kernel context.
 930          */
 931         printk_ratelimited(KERN_WARNING
 932                            "Secure storage violation in task: %s, pid %d\n",
 933                            current->comm, current->pid);
 934         send_sig(SIGSEGV, current, 0);
 935 }
 936
 937 #endif /* CONFIG_PGSTE */