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                         current);
 253 }
 254
 255 const struct exception_table_entry *s390_search_extables(unsigned long addr)
 256 {
 257         const struct exception_table_entry *fixup;
 258
 259         fixup = search_extable(__start_dma_ex_table,
 260                                __stop_dma_ex_table - __start_dma_ex_table,
 261                                addr);
 262         if (!fixup)
 263                 fixup = search_exception_tables(addr);
 264         return fixup;
 265 }
 266
 267 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
 268 {
 269         const struct exception_table_entry *fixup;
 270
 271         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 272         fixup = s390_search_extables(regs->psw.addr);
 273         if (fixup) {
 274                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup);
 275                 return;
 276         }
 277
 278         /*
 279          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 280          * terminate things with extreme prejudice.
 281          */
 282         if (get_fault_type(regs) == KERNEL_FAULT)
 283                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 284                        " in virtual kernel address space\n");
 285         else
 286                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 287                        " in virtual user address space\n");
 288         dump_fault_info(regs);
 289         die(regs, "Oops");
 290         do_exit(SIGKILL);
 291 }
 292
 293 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 294 {
 295         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 296            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 297         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 298                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 299                 die (regs, "Low-address protection");
 300                 do_exit(SIGKILL);
 301         }
 302
 303         do_no_context(regs);
 304 }
 305
 306 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 307 {
 308         /*
 309          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 310          * or user mode.
 311          */
 312         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR,
 313                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK),
 314                         current);
 315 }
 316
 317 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs)
 318 {
 319         u16 instruction;
 320         int rc;
 321
 322         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 323         if (rc)
 324                 return rc;
 325         if (instruction == 0x0a77) {
 326                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 327                 regs->int_code = 0x00040077;
 328                 return 0;
 329         } else if (instruction == 0x0aad) {
 330                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 331                 regs->int_code = 0x000400ad;
 332                 return 0;
 333         }
 334         return -EACCES;
 335 }
 336
 337 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int access,
 338                                         vm_fault_t fault)
 339 {
 340         int si_code;
 341
 342         switch (fault) {
 343         case VM_FAULT_BADACCESS:
 344                 if (access == VM_EXEC && signal_return(regs) == 0)
 345                         break;
 346         case VM_FAULT_BADMAP:
 347                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 348                 if (user_mode(regs)) {
 349                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 350                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 351                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 352                         do_sigsegv(regs, si_code);
 353                         break;
 354                 }
 355         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 356         case VM_FAULT_PFAULT:
 357                 do_no_context(regs);
 358                 break;
 359         case VM_FAULT_SIGNAL:
 360                 if (!user_mode(regs))
 361                         do_no_context(regs);
 362                 break;
 363         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 364                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 365                         if (!user_mode(regs))
 366                                 do_no_context(regs);
 367                         else
 368                                 pagefault_out_of_memory();
 369                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
 370                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 371                         if (!user_mode(regs))
 372                                 do_no_context(regs);
 373                         else
 374                                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 375                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 376                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 377                         if (!user_mode(regs))
 378                                 do_no_context(regs);
 379                         else
 380                                 do_sigbus(regs);
 381                 } else
 382                         BUG();
 383                 break;
 384         }
 385 }
 386
 387 /*
 388  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 389  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 390  * routines.
 391  *
 392  * interruption code (int_code):
 393  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 394  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 395  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 396  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 397  */
 398 static inline vm_fault_t do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 399 {
 400         struct gmap *gmap;
 401         struct task_struct *tsk;
 402         struct mm_struct *mm;
 403         struct vm_area_struct *vma;
 404         enum fault_type type;
 405         unsigned long trans_exc_code;
 406         unsigned long address;
 407         unsigned int flags;
 408         vm_fault_t fault;
 409
 410         tsk = current;
 411         /*
 412          * The instruction that caused the program check has
 413          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
 414          */
 415         clear_pt_regs_flag(regs, PIF_PER_TRAP);
 416
 417         if (notify_page_fault(regs))
 418                 return 0;
 419
 420         mm = tsk->mm;
 421         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 422
 423         /*
 424          * Verify that the fault happened in user space, that
 425          * we are not in an interrupt and that there is a
 426          * user context.
 427          */
 428         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 429         type = get_fault_type(regs);
 430         switch (type) {
 431         case KERNEL_FAULT:
 432                 goto out;
 433         case VDSO_FAULT:
 434                 fault = VM_FAULT_BADMAP;
 435                 goto out;
 436         case USER_FAULT:
 437         case GMAP_FAULT:
 438                 if (faulthandler_disabled() || !mm)
 439                         goto out;
 440                 break;
 441         }
 442
 443         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 444         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 445         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 446         if (user_mode(regs))
 447                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 448         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
 449                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 450         down_read(&mm->mmap_sem);
 451
 452         gmap = NULL;
 453         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && type == GMAP_FAULT) {
 454                 gmap = (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 455                 current->thread.gmap_addr = address;
 456                 current->thread.gmap_write_flag = !!(flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 457                 current->thread.gmap_int_code = regs->int_code & 0xffff;
 458                 address = __gmap_translate(gmap, address);
 459                 if (address == -EFAULT) {
 460                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 461                         goto out_up;
 462                 }
 463                 if (gmap->pfault_enabled)
 464                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 465         }
 466
 467 retry:
 468         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 469         vma = find_vma(mm, address);
 470         if (!vma)
 471                 goto out_up;
 472
 473         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 474                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 475                         goto out_up;
 476                 if (expand_stack(vma, address))
 477                         goto out_up;
 478         }
 479
 480         /*
 481          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 482          * we can handle it..
 483          */
 484         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 485         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 486                 goto out_up;
 487
 488         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 489                 address &= HPAGE_MASK;
 490         /*
 491          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 492          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 493          * the fault.
 494          */
 495         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
 496         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
 497         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 498                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
 499                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 500                         goto out_up;
 501                 goto out;
 502         }
 503         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 504                 goto out_up;
 505
 506         /*
 507          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 508          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 509          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 510          */
 511         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 512                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 513                         tsk->maj_flt++;
 514                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 515                                       regs, address);
 516                 } else {
 517                         tsk->min_flt++;
 518                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 519                                       regs, address);
 520                 }
 521                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 522                         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap &&
 523                             (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
 524                                 /* FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set,
 525                                  * mmap_sem has not been released */
 526                                 current->thread.gmap_pfault = 1;
 527                                 fault = VM_FAULT_PFAULT;
 528                                 goto out_up;
 529                         }
 530                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 531                          * of starvation. */
 532                         flags &= ~(FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
 533                                    FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 534                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 535                         down_read(&mm->mmap_sem);
 536                         goto retry;
 537                 }
 538         }
 539         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap) {
 540                 address =  __gmap_link(gmap, current->thread.gmap_addr,
 541                                        address);
 542                 if (address == -EFAULT) {
 543                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 544                         goto out_up;
 545                 }
 546                 if (address == -ENOMEM) {
 547                         fault = VM_FAULT_OOM;
 548                         goto out_up;
 549                 }
 550         }
 551         fault = 0;
 552 out_up:
 553         up_read(&mm->mmap_sem);
 554 out:
 555         return fault;
 556 }
 557
 558 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 559 {
 560         unsigned long trans_exc_code;
 561         int access;
 562         vm_fault_t fault;
 563
 564         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 565         /*
 566          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
 567          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
 568          * the PSW already points to the correct location.
 569          */
 570         if (!(regs->int_code & 0x200))
 571                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 572         /*
 573          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 574          * as a special case because the translation exception code
 575          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 576          */
 577         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 578                 do_low_address(regs);
 579                 return;
 580         }
 581         if (unlikely(MACHINE_HAS_NX && (trans_exc_code & 0x80))) {
 582                 regs->int_parm_long = (trans_exc_code & ~PAGE_MASK) |
 583                                         (regs->psw.addr & PAGE_MASK);
 584                 access = VM_EXEC;
 585                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 586         } else {
 587                 access = VM_WRITE;
 588                 fault = do_exception(regs, access);
 589         }
 590         if (unlikely(fault))
 591                 do_fault_error(regs, access, fault);
 592 }
 593 NOKPROBE_SYMBOL(do_protection_exception);
 594
 595 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 596 {
 597         int access;
 598         vm_fault_t fault;
 599
 600         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 601         fault = do_exception(regs, access);
 602         if (unlikely(fault))
 603                 do_fault_error(regs, access, fault);
 604 }
 605 NOKPROBE_SYMBOL(do_dat_exception);
 606
 607 #ifdef CONFIG_PFAULT
 608 /*
 609  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 610  */
 611 static int pfault_disable;
 612
 613 static int __init nopfault(char *str)
 614 {
 615         pfault_disable = 1;
 616         return 1;
 617 }
 618
 619 __setup("nopfault", nopfault);
 620
 621 struct pfault_refbk {
 622         u16 refdiagc;
 623         u16 reffcode;
 624         u16 refdwlen;
 625         u16 refversn;
 626         u64 refgaddr;
 627         u64 refselmk;
 628         u64 refcmpmk;
 629         u64 reserved;
 630 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 631
 632 static struct pfault_refbk pfault_init_refbk = {
 633         .refdiagc = 0x258,
 634         .reffcode = 0,
 635         .refdwlen = 5,
 636         .refversn = 2,
 637         .refgaddr = __LC_LPP,
 638         .refselmk = 1ULL << 48,
 639         .refcmpmk = 1ULL << 48,
 640         .reserved = __PF_RES_FIELD
 641 };
 642
 643 int pfault_init(void)
 644 {
 645         int rc;
 646
 647         if (pfault_disable)
 648                 return -1;
 649         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 650         asm volatile(
 651                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 652                 "0:     j       2f\n"
 653                 "1:     la      %0,8\n"
 654                 "2:\n"
 655                 EX_TABLE(0b,1b)
 656                 : "=d" (rc)
 657                 : "a" (&pfault_init_refbk), "m" (pfault_init_refbk) : "cc");
 658         return rc;
 659 }
 660
 661 static struct pfault_refbk pfault_fini_refbk = {
 662         .refdiagc = 0x258,
 663         .reffcode = 1,
 664         .refdwlen = 5,
 665         .refversn = 2,
 666 };
 667
 668 void pfault_fini(void)
 669 {
 670
 671         if (pfault_disable)
 672                 return;
 673         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 674         asm volatile(
 675                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 676                 "0:     nopr    %%r7\n"
 677                 EX_TABLE(0b,0b)
 678                 : : "a" (&pfault_fini_refbk), "m" (pfault_fini_refbk) : "cc");
 679 }
 680
 681 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 682 static LIST_HEAD(pfault_list);
 683
 684 #define PF_COMPLETE     0x0080
 685
 686 /*
 687  * The mechanism of our pfault code: if Linux is running as guest, runs a user
 688  * space process and the user space process accesses a page that the host has
 689  * paged out we get a pfault interrupt.
 690  *
 691  * This allows us, within the guest, to schedule a different process. Without
 692  * this mechanism the host would have to suspend the whole virtual cpu until
 693  * the page has been paged in.
 694  *
 695  * So when we get such an interrupt then we set the state of the current task
 696  * to uninterruptible and also set the need_resched flag. Both happens within
 697  * interrupt context(!). If we later on want to return to user space we
 698  * recognize the need_resched flag and then call schedule().  It's not very
 699  * obvious how this works...
 700  *
 701  * Of course we have a lot of additional fun with the completion interrupt (->
 702  * host signals that a page of a process has been paged in and the process can
 703  * continue to run). This interrupt can arrive on any cpu and, since we have
 704  * virtual cpus, actually appear before the interrupt that signals that a page
 705  * is missing.
 706  */
 707 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
 708                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 709 {
 710         struct task_struct *tsk;
 711         __u16 subcode;
 712         pid_t pid;
 713
 714         /*
 715          * Get the external interruption subcode & pfault initial/completion
 716          * signal bit. VM stores this in the 'cpu address' field associated
 717          * with the external interrupt.
 718          */
 719         subcode = ext_code.subcode;
 720         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 721                 return;
 722         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
 723         /* Get the token (= pid of the affected task). */
 724         pid = param64 & LPP_PID_MASK;
 725         rcu_read_lock();
 726         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 727         if (tsk)
 728                 get_task_struct(tsk);
 729         rcu_read_unlock();
 730         if (!tsk)
 731                 return;
 732         spin_lock(&pfault_lock);
 733         if (subcode & PF_COMPLETE) {
 734                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 735                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 736                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 737                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 738                          * back to zero and wake up the process. This can
 739                          * safely be done because the task is still sleeping
 740                          * and can't produce new pfaults. */
 741                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 742                         list_del(&tsk->thread.list);
 743                         wake_up_process(tsk);
 744                         put_task_struct(tsk);
 745                 } else {
 746                         /* Completion interrupt was faster than initial
 747                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 748                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
 749                          * If the task is not running, ignore the completion
 750                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
 751                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
 752                          * completion interrupts. */
 753                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
 754                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
 755                 }
 756         } else {
 757                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 758                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
 759                         goto out;
 760                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 761                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
 762                         goto block;
 763                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 764                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 765                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 766                          * back to zero and exit. */
 767                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 768                 } else {
 769                         /* Initial interrupt arrived before completion
 770                          * interrupt. Let the task sleep.
 771                          * An extra task reference is needed since a different
 772                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
 773                          * before the scheduler is reached. */
 774                         get_task_struct(tsk);
 775                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 776                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 777 block:
 778                         /* Since this must be a userspace fault, there
 779                          * is no kernel task state to trample. Rely on the
 780                          * return to userspace schedule() to block. */
 781                         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 782                         set_tsk_need_resched(tsk);
 783                         set_preempt_need_resched();
 784                 }
 785         }
 786 out:
 787         spin_unlock(&pfault_lock);
 788         put_task_struct(tsk);
 789 }
 790
 791 static int pfault_cpu_dead(unsigned int cpu)
 792 {
 793         struct thread_struct *thread, *next;
 794         struct task_struct *tsk;
 795
 796         spin_lock_irq(&pfault_lock);
 797         list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 798                 thread->pfault_wait = 0;
 799                 list_del(&thread->list);
 800                 tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 801                 wake_up_process(tsk);
 802                 put_task_struct(tsk);
 803         }
 804         spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 805         return 0;
 806 }
 807
 808 static int __init pfault_irq_init(void)
 809 {
 810         int rc;
 811
 812         rc = register_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 813         if (rc)
 814                 goto out_extint;
 815         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 816         if (rc)
 817                 goto out_pfault;
 818         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
 819         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_S390_PFAULT_DEAD, "s390/pfault:dead",
 820                                   NULL, pfault_cpu_dead);
 821         return 0;
 822
 823 out_pfault:
 824         unregister_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 825 out_extint:
 826         pfault_disable = 1;
 827         return rc;
 828 }
 829 early_initcall(pfault_irq_init);
 830
 831 #endif /* CONFIG_PFAULT */