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 /*
  86  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
  87  * message out.
  88  */
  89 void bust_spinlocks(int yes)
  90 {
  91         if (yes) {
  92                 oops_in_progress = 1;
  93         } else {
  94                 int loglevel_save = console_loglevel;
  95                 console_unblank();
  96                 oops_in_progress = 0;
  97                 /*
  98                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
  99                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
 100                  * a poke.  Hold onto your hats...
 101                  */
 102                 console_loglevel = 15;
 103                 printk(" ");
 104                 console_loglevel = loglevel_save;
 105         }
 106 }
 107
 108 /*
 109  * Find out which address space caused the exception.
 110  */
 111 static inline enum fault_type get_fault_type(struct pt_regs *regs)
 112 {
 113         unsigned long trans_exc_code;
 114
 115         trans_exc_code = regs->int_parm_long & 3;
 116         if (likely(trans_exc_code == 0)) {
 117                 /* primary space exception */
 118                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) &&
 119                     test_pt_regs_flag(regs, PIF_GUEST_FAULT))
 120                         return GMAP_FAULT;
 121                 if (current->thread.mm_segment == USER_DS)
 122                         return USER_FAULT;
 123                 return KERNEL_FAULT;
 124         }
 125         if (trans_exc_code == 2) {
 126                 /* secondary space exception */
 127                 if (current->thread.mm_segment & 1) {
 128                         if (current->thread.mm_segment == USER_DS_SACF)
 129                                 return USER_FAULT;
 130                         return KERNEL_FAULT;
 131                 }
 132                 return VDSO_FAULT;
 133         }
 134         if (trans_exc_code == 1) {
 135                 /* access register mode, not used in the kernel */
 136                 return USER_FAULT;
 137         }
 138         /* home space exception -> access via kernel ASCE */
 139         return KERNEL_FAULT;
 140 }
 141
 142 static int bad_address(void *p)
 143 {
 144         unsigned long dummy;
 145
 146         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 147 }
 148
 149 static void dump_pagetable(unsigned long asce, unsigned long address)
 150 {
 151         unsigned long *table = __va(asce & _ASCE_ORIGIN);
 152
 153         pr_alert("AS:%016lx ", asce);
 154         switch (asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 155         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 156                 table += (address & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 157                 if (bad_address(table))
 158                         goto bad;
 159                 pr_cont("R1:%016lx ", *table);
 160                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 161                         goto out;
 162                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 163                 /* fallthrough */
 164         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 165                 table += (address & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 166                 if (bad_address(table))
 167                         goto bad;
 168                 pr_cont("R2:%016lx ", *table);
 169                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 170                         goto out;
 171                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 172                 /* fallthrough */
 173         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 174                 table += (address & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 175                 if (bad_address(table))
 176                         goto bad;
 177                 pr_cont("R3:%016lx ", *table);
 178                 if (*table & (_REGION_ENTRY_INVALID | _REGION3_ENTRY_LARGE))
 179                         goto out;
 180                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 181                 /* fallthrough */
 182         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 183                 table += (address & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 184                 if (bad_address(table))
 185                         goto bad;
 186                 pr_cont("S:%016lx ", *table);
 187                 if (*table & (_SEGMENT_ENTRY_INVALID | _SEGMENT_ENTRY_LARGE))
 188                         goto out;
 189                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 190         }
 191         table += (address & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 192         if (bad_address(table))
 193                 goto bad;
 194         pr_cont("P:%016lx ", *table);
 195 out:
 196         pr_cont("\n");
 197         return;
 198 bad:
 199         pr_cont("BAD\n");
 200 }
 201
 202 static void dump_fault_info(struct pt_regs *regs)
 203 {
 204         unsigned long asce;
 205
 206         pr_alert("Failing address: %016lx TEID: %016lx\n",
 207                  regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK, regs->int_parm_long);
 208         pr_alert("Fault in ");
 209         switch (regs->int_parm_long & 3) {
 210         case 3:
 211                 pr_cont("home space ");
 212                 break;
 213         case 2:
 214                 pr_cont("secondary space ");
 215                 break;
 216         case 1:
 217                 pr_cont("access register ");
 218                 break;
 219         case 0:
 220                 pr_cont("primary space ");
 221                 break;
 222         }
 223         pr_cont("mode while using ");
 224         switch (get_fault_type(regs)) {
 225         case USER_FAULT:
 226                 asce = S390_lowcore.user_asce;
 227                 pr_cont("user ");
 228                 break;
 229         case VDSO_FAULT:
 230                 asce = S390_lowcore.vdso_asce;
 231                 pr_cont("vdso ");
 232                 break;
 233         case GMAP_FAULT:
 234                 asce = ((struct gmap *) S390_lowcore.gmap)->asce;
 235                 pr_cont("gmap ");
 236                 break;
 237         case KERNEL_FAULT:
 238                 asce = S390_lowcore.kernel_asce;
 239                 pr_cont("kernel ");
 240                 break;
 241         }
 242         pr_cont("ASCE.\n");
 243         dump_pagetable(asce, regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK);
 244 }
 245
 246 int show_unhandled_signals = 1;
 247
 248 void report_user_fault(struct pt_regs *regs, long signr, int is_mm_fault)
 249 {
 250         if ((task_pid_nr(current) > 1) && !show_unhandled_signals)
 251                 return;
 252         if (!unhandled_signal(current, signr))
 253                 return;
 254         if (!printk_ratelimit())
 255                 return;
 256         printk(KERN_ALERT "User process fault: interruption code %04x ilc:%d ",
 257                regs->int_code & 0xffff, regs->int_code >> 17);
 258         print_vma_addr(KERN_CONT "in ", regs->psw.addr);
 259         printk(KERN_CONT "\n");
 260         if (is_mm_fault)
 261                 dump_fault_info(regs);
 262         show_regs(regs);
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Send SIGSEGV to task.  This is an external routine
 267  * to keep the stack usage of do_page_fault small.
 268  */
 269 static noinline void do_sigsegv(struct pt_regs *regs, int si_code)
 270 {
 271         report_user_fault(regs, SIGSEGV, 1);
 272         force_sig_fault(SIGSEGV, si_code,
 273                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK),
 274                         current);
 275 }
 276
 277 static noinline void do_no_context(struct pt_regs *regs)
 278 {
 279         const struct exception_table_entry *fixup;
 280
 281         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
 282         fixup = search_exception_tables(regs->psw.addr);
 283         if (fixup) {
 284                 regs->psw.addr = extable_fixup(fixup);
 285                 return;
 286         }
 287
 288         /*
 289          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 290          * terminate things with extreme prejudice.
 291          */
 292         if (get_fault_type(regs) == KERNEL_FAULT)
 293                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel pointer dereference"
 294                        " in virtual kernel address space\n");
 295         else
 296                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request"
 297                        " in virtual user address space\n");
 298         dump_fault_info(regs);
 299         die(regs, "Oops");
 300         do_exit(SIGKILL);
 301 }
 302
 303 static noinline void do_low_address(struct pt_regs *regs)
 304 {
 305         /* Low-address protection hit in kernel mode means
 306            NULL pointer write access in kernel mode.  */
 307         if (regs->psw.mask & PSW_MASK_PSTATE) {
 308                 /* Low-address protection hit in user mode 'cannot happen'. */
 309                 die (regs, "Low-address protection");
 310                 do_exit(SIGKILL);
 311         }
 312
 313         do_no_context(regs);
 314 }
 315
 316 static noinline void do_sigbus(struct pt_regs *regs)
 317 {
 318         /*
 319          * Send a sigbus, regardless of whether we were in kernel
 320          * or user mode.
 321          */
 322         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR,
 323                         (void __user *)(regs->int_parm_long & __FAIL_ADDR_MASK),
 324                         current);
 325 }
 326
 327 static noinline int signal_return(struct pt_regs *regs)
 328 {
 329         u16 instruction;
 330         int rc;
 331
 332         rc = __get_user(instruction, (u16 __user *) regs->psw.addr);
 333         if (rc)
 334                 return rc;
 335         if (instruction == 0x0a77) {
 336                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 337                 regs->int_code = 0x00040077;
 338                 return 0;
 339         } else if (instruction == 0x0aad) {
 340                 set_pt_regs_flag(regs, PIF_SYSCALL);
 341                 regs->int_code = 0x000400ad;
 342                 return 0;
 343         }
 344         return -EACCES;
 345 }
 346
 347 static noinline void do_fault_error(struct pt_regs *regs, int access,
 348                                         vm_fault_t fault)
 349 {
 350         int si_code;
 351
 352         switch (fault) {
 353         case VM_FAULT_BADACCESS:
 354                 if (access == VM_EXEC && signal_return(regs) == 0)
 355                         break;
 356         case VM_FAULT_BADMAP:
 357                 /* Bad memory access. Check if it is kernel or user space. */
 358                 if (user_mode(regs)) {
 359                         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 360                         si_code = (fault == VM_FAULT_BADMAP) ?
 361                                 SEGV_MAPERR : SEGV_ACCERR;
 362                         do_sigsegv(regs, si_code);
 363                         break;
 364                 }
 365         case VM_FAULT_BADCONTEXT:
 366         case VM_FAULT_PFAULT:
 367                 do_no_context(regs);
 368                 break;
 369         case VM_FAULT_SIGNAL:
 370                 if (!user_mode(regs))
 371                         do_no_context(regs);
 372                 break;
 373         default: /* fault & VM_FAULT_ERROR */
 374                 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 375                         if (!user_mode(regs))
 376                                 do_no_context(regs);
 377                         else
 378                                 pagefault_out_of_memory();
 379                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
 380                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 381                         if (!user_mode(regs))
 382                                 do_no_context(regs);
 383                         else
 384                                 do_sigsegv(regs, SEGV_MAPERR);
 385                 } else if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 386                         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
 387                         if (!user_mode(regs))
 388                                 do_no_context(regs);
 389                         else
 390                                 do_sigbus(regs);
 391                 } else
 392                         BUG();
 393                 break;
 394         }
 395 }
 396
 397 /*
 398  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 399  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 400  * routines.
 401  *
 402  * interruption code (int_code):
 403  *   04       Protection           ->  Write-Protection  (suprression)
 404  *   10       Segment translation  ->  Not present       (nullification)
 405  *   11       Page translation     ->  Not present       (nullification)
 406  *   3b       Region third trans.  ->  Not present       (nullification)
 407  */
 408 static inline vm_fault_t do_exception(struct pt_regs *regs, int access)
 409 {
 410         struct gmap *gmap;
 411         struct task_struct *tsk;
 412         struct mm_struct *mm;
 413         struct vm_area_struct *vma;
 414         enum fault_type type;
 415         unsigned long trans_exc_code;
 416         unsigned long address;
 417         unsigned int flags;
 418         vm_fault_t fault;
 419
 420         tsk = current;
 421         /*
 422          * The instruction that caused the program check has
 423          * been nullified. Don't signal single step via SIGTRAP.
 424          */
 425         clear_pt_regs_flag(regs, PIF_PER_TRAP);
 426
 427         if (notify_page_fault(regs))
 428                 return 0;
 429
 430         mm = tsk->mm;
 431         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 432
 433         /*
 434          * Verify that the fault happened in user space, that
 435          * we are not in an interrupt and that there is a
 436          * user context.
 437          */
 438         fault = VM_FAULT_BADCONTEXT;
 439         type = get_fault_type(regs);
 440         switch (type) {
 441         case KERNEL_FAULT:
 442                 goto out;
 443         case VDSO_FAULT:
 444                 fault = VM_FAULT_BADMAP;
 445                 goto out;
 446         case USER_FAULT:
 447         case GMAP_FAULT:
 448                 if (faulthandler_disabled() || !mm)
 449                         goto out;
 450                 break;
 451         }
 452
 453         address = trans_exc_code & __FAIL_ADDR_MASK;
 454         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 455         flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 456         if (user_mode(regs))
 457                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 458         if (access == VM_WRITE || (trans_exc_code & store_indication) == 0x400)
 459                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 460         down_read(&mm->mmap_sem);
 461
 462         gmap = NULL;
 463         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && type == GMAP_FAULT) {
 464                 gmap = (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 465                 current->thread.gmap_addr = address;
 466                 current->thread.gmap_write_flag = !!(flags & FAULT_FLAG_WRITE);
 467                 current->thread.gmap_int_code = regs->int_code & 0xffff;
 468                 address = __gmap_translate(gmap, address);
 469                 if (address == -EFAULT) {
 470                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 471                         goto out_up;
 472                 }
 473                 if (gmap->pfault_enabled)
 474                         flags |= FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT;
 475         }
 476
 477 retry:
 478         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 479         vma = find_vma(mm, address);
 480         if (!vma)
 481                 goto out_up;
 482
 483         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 484                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 485                         goto out_up;
 486                 if (expand_stack(vma, address))
 487                         goto out_up;
 488         }
 489
 490         /*
 491          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 492          * we can handle it..
 493          */
 494         fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 495         if (unlikely(!(vma->vm_flags & access)))
 496                 goto out_up;
 497
 498         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 499                 address &= HPAGE_MASK;
 500         /*
 501          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 502          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 503          * the fault.
 504          */
 505         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
 506         /* No reason to continue if interrupted by SIGKILL. */
 507         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 508                 fault = VM_FAULT_SIGNAL;
 509                 if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 510                         goto out_up;
 511                 goto out;
 512         }
 513         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 514                 goto out_up;
 515
 516         /*
 517          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 518          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 519          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 520          */
 521         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 522                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 523                         tsk->maj_flt++;
 524                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 525                                       regs, address);
 526                 } else {
 527                         tsk->min_flt++;
 528                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 529                                       regs, address);
 530                 }
 531                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 532                         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap &&
 533                             (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
 534                                 /* FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT has been set,
 535                                  * mmap_sem has not been released */
 536                                 current->thread.gmap_pfault = 1;
 537                                 fault = VM_FAULT_PFAULT;
 538                                 goto out_up;
 539                         }
 540                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 541                          * of starvation. */
 542                         flags &= ~(FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY |
 543                                    FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 544                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 545                         down_read(&mm->mmap_sem);
 546                         goto retry;
 547                 }
 548         }
 549         if (IS_ENABLED(CONFIG_PGSTE) && gmap) {
 550                 address =  __gmap_link(gmap, current->thread.gmap_addr,
 551                                        address);
 552                 if (address == -EFAULT) {
 553                         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 554                         goto out_up;
 555                 }
 556                 if (address == -ENOMEM) {
 557                         fault = VM_FAULT_OOM;
 558                         goto out_up;
 559                 }
 560         }
 561         fault = 0;
 562 out_up:
 563         up_read(&mm->mmap_sem);
 564 out:
 565         return fault;
 566 }
 567
 568 void do_protection_exception(struct pt_regs *regs)
 569 {
 570         unsigned long trans_exc_code;
 571         int access;
 572         vm_fault_t fault;
 573
 574         trans_exc_code = regs->int_parm_long;
 575         /*
 576          * Protection exceptions are suppressing, decrement psw address.
 577          * The exception to this rule are aborted transactions, for these
 578          * the PSW already points to the correct location.
 579          */
 580         if (!(regs->int_code & 0x200))
 581                 regs->psw.addr = __rewind_psw(regs->psw, regs->int_code >> 16);
 582         /*
 583          * Check for low-address protection.  This needs to be treated
 584          * as a special case because the translation exception code
 585          * field is not guaranteed to contain valid data in this case.
 586          */
 587         if (unlikely(!(trans_exc_code & 4))) {
 588                 do_low_address(regs);
 589                 return;
 590         }
 591         if (unlikely(MACHINE_HAS_NX && (trans_exc_code & 0x80))) {
 592                 regs->int_parm_long = (trans_exc_code & ~PAGE_MASK) |
 593                                         (regs->psw.addr & PAGE_MASK);
 594                 access = VM_EXEC;
 595                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 596         } else {
 597                 access = VM_WRITE;
 598                 fault = do_exception(regs, access);
 599         }
 600         if (unlikely(fault))
 601                 do_fault_error(regs, access, fault);
 602 }
 603 NOKPROBE_SYMBOL(do_protection_exception);
 604
 605 void do_dat_exception(struct pt_regs *regs)
 606 {
 607         int access;
 608         vm_fault_t fault;
 609
 610         access = VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE;
 611         fault = do_exception(regs, access);
 612         if (unlikely(fault))
 613                 do_fault_error(regs, access, fault);
 614 }
 615 NOKPROBE_SYMBOL(do_dat_exception);
 616
 617 #ifdef CONFIG_PFAULT
 618 /*
 619  * 'pfault' pseudo page faults routines.
 620  */
 621 static int pfault_disable;
 622
 623 static int __init nopfault(char *str)
 624 {
 625         pfault_disable = 1;
 626         return 1;
 627 }
 628
 629 __setup("nopfault", nopfault);
 630
 631 struct pfault_refbk {
 632         u16 refdiagc;
 633         u16 reffcode;
 634         u16 refdwlen;
 635         u16 refversn;
 636         u64 refgaddr;
 637         u64 refselmk;
 638         u64 refcmpmk;
 639         u64 reserved;
 640 } __attribute__ ((packed, aligned(8)));
 641
 642 int pfault_init(void)
 643 {
 644         struct pfault_refbk refbk = {
 645                 .refdiagc = 0x258,
 646                 .reffcode = 0,
 647                 .refdwlen = 5,
 648                 .refversn = 2,
 649                 .refgaddr = __LC_LPP,
 650                 .refselmk = 1ULL << 48,
 651                 .refcmpmk = 1ULL << 48,
 652                 .reserved = __PF_RES_FIELD };
 653         int rc;
 654
 655         if (pfault_disable)
 656                 return -1;
 657         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 658         asm volatile(
 659                 "       diag    %1,%0,0x258\n"
 660                 "0:     j       2f\n"
 661                 "1:     la      %0,8\n"
 662                 "2:\n"
 663                 EX_TABLE(0b,1b)
 664                 : "=d" (rc) : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 665         return rc;
 666 }
 667
 668 void pfault_fini(void)
 669 {
 670         struct pfault_refbk refbk = {
 671                 .refdiagc = 0x258,
 672                 .reffcode = 1,
 673                 .refdwlen = 5,
 674                 .refversn = 2,
 675         };
 676
 677         if (pfault_disable)
 678                 return;
 679         diag_stat_inc(DIAG_STAT_X258);
 680         asm volatile(
 681                 "       diag    %0,0,0x258\n"
 682                 "0:     nopr    %%r7\n"
 683                 EX_TABLE(0b,0b)
 684                 : : "a" (&refbk), "m" (refbk) : "cc");
 685 }
 686
 687 static DEFINE_SPINLOCK(pfault_lock);
 688 static LIST_HEAD(pfault_list);
 689
 690 #define PF_COMPLETE     0x0080
 691
 692 /*
 693  * The mechanism of our pfault code: if Linux is running as guest, runs a user
 694  * space process and the user space process accesses a page that the host has
 695  * paged out we get a pfault interrupt.
 696  *
 697  * This allows us, within the guest, to schedule a different process. Without
 698  * this mechanism the host would have to suspend the whole virtual cpu until
 699  * the page has been paged in.
 700  *
 701  * So when we get such an interrupt then we set the state of the current task
 702  * to uninterruptible and also set the need_resched flag. Both happens within
 703  * interrupt context(!). If we later on want to return to user space we
 704  * recognize the need_resched flag and then call schedule().  It's not very
 705  * obvious how this works...
 706  *
 707  * Of course we have a lot of additional fun with the completion interrupt (->
 708  * host signals that a page of a process has been paged in and the process can
 709  * continue to run). This interrupt can arrive on any cpu and, since we have
 710  * virtual cpus, actually appear before the interrupt that signals that a page
 711  * is missing.
 712  */
 713 static void pfault_interrupt(struct ext_code ext_code,
 714                              unsigned int param32, unsigned long param64)
 715 {
 716         struct task_struct *tsk;
 717         __u16 subcode;
 718         pid_t pid;
 719
 720         /*
 721          * Get the external interruption subcode & pfault initial/completion
 722          * signal bit. VM stores this in the 'cpu address' field associated
 723          * with the external interrupt.
 724          */
 725         subcode = ext_code.subcode;
 726         if ((subcode & 0xff00) != __SUBCODE_MASK)
 727                 return;
 728         inc_irq_stat(IRQEXT_PFL);
 729         /* Get the token (= pid of the affected task). */
 730         pid = param64 & LPP_PID_MASK;
 731         rcu_read_lock();
 732         tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
 733         if (tsk)
 734                 get_task_struct(tsk);
 735         rcu_read_unlock();
 736         if (!tsk)
 737                 return;
 738         spin_lock(&pfault_lock);
 739         if (subcode & PF_COMPLETE) {
 740                 /* signal bit is set -> a page has been swapped in by VM */
 741                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 742                         /* Initial interrupt was faster than the completion
 743                          * interrupt. pfault_wait is valid. Set pfault_wait
 744                          * back to zero and wake up the process. This can
 745                          * safely be done because the task is still sleeping
 746                          * and can't produce new pfaults. */
 747                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 748                         list_del(&tsk->thread.list);
 749                         wake_up_process(tsk);
 750                         put_task_struct(tsk);
 751                 } else {
 752                         /* Completion interrupt was faster than initial
 753                          * interrupt. Set pfault_wait to -1 so the initial
 754                          * interrupt doesn't put the task to sleep.
 755                          * If the task is not running, ignore the completion
 756                          * interrupt since it must be a leftover of a PFAULT
 757                          * CANCEL operation which didn't remove all pending
 758                          * completion interrupts. */
 759                         if (tsk->state == TASK_RUNNING)
 760                                 tsk->thread.pfault_wait = -1;
 761                 }
 762         } else {
 763                 /* signal bit not set -> a real page is missing. */
 764                 if (WARN_ON_ONCE(tsk != current))
 765                         goto out;
 766                 if (tsk->thread.pfault_wait == 1) {
 767                         /* Already on the list with a reference: put to sleep */
 768                         goto block;
 769                 } else if (tsk->thread.pfault_wait == -1) {
 770                         /* Completion interrupt was faster than the initial
 771                          * interrupt (pfault_wait == -1). Set pfault_wait
 772                          * back to zero and exit. */
 773                         tsk->thread.pfault_wait = 0;
 774                 } else {
 775                         /* Initial interrupt arrived before completion
 776                          * interrupt. Let the task sleep.
 777                          * An extra task reference is needed since a different
 778                          * cpu may set the task state to TASK_RUNNING again
 779                          * before the scheduler is reached. */
 780                         get_task_struct(tsk);
 781                         tsk->thread.pfault_wait = 1;
 782                         list_add(&tsk->thread.list, &pfault_list);
 783 block:
 784                         /* Since this must be a userspace fault, there
 785                          * is no kernel task state to trample. Rely on the
 786                          * return to userspace schedule() to block. */
 787                         __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 788                         set_tsk_need_resched(tsk);
 789                         set_preempt_need_resched();
 790                 }
 791         }
 792 out:
 793         spin_unlock(&pfault_lock);
 794         put_task_struct(tsk);
 795 }
 796
 797 static int pfault_cpu_dead(unsigned int cpu)
 798 {
 799         struct thread_struct *thread, *next;
 800         struct task_struct *tsk;
 801
 802         spin_lock_irq(&pfault_lock);
 803         list_for_each_entry_safe(thread, next, &pfault_list, list) {
 804                 thread->pfault_wait = 0;
 805                 list_del(&thread->list);
 806                 tsk = container_of(thread, struct task_struct, thread);
 807                 wake_up_process(tsk);
 808                 put_task_struct(tsk);
 809         }
 810         spin_unlock_irq(&pfault_lock);
 811         return 0;
 812 }
 813
 814 static int __init pfault_irq_init(void)
 815 {
 816         int rc;
 817
 818         rc = register_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 819         if (rc)
 820                 goto out_extint;
 821         rc = pfault_init() == 0 ? 0 : -EOPNOTSUPP;
 822         if (rc)
 823                 goto out_pfault;
 824         irq_subclass_register(IRQ_SUBCLASS_SERVICE_SIGNAL);
 825         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_S390_PFAULT_DEAD, "s390/pfault:dead",
 826                                   NULL, pfault_cpu_dead);
 827         return 0;
 828
 829 out_pfault:
 830         unregister_external_irq(EXT_IRQ_CP_SERVICE, pfault_interrupt);
 831 out_extint:
 832         pfault_disable = 1;
 833         return rc;
 834 }
 835 early_initcall(pfault_irq_init);
 836
 837 #endif /* CONFIG_PFAULT */