Quellcode-Bibliothek unaligned_64.c

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * unaligned.c: Unaligned load/store trap handling with special
 *              cases for the kernel to do them more quickly.
 *
 * Copyright (C) 1996,2008 David S. Miller (davem@davemloft.net)
 * Copyright (C) 1996,1997 Jakub Jelinek (jj@sunsite.mff.cuni.cz)
 */


#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/extable.h>
#include <asm/asi.h>
#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/pstate.h>
#include <asm/processor.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/smp.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/ratelimit.h>
#include <linux/context_tracking.h>
#include <asm/fpumacro.h>
#include <asm/cacheflush.h>
#include <asm/setup.h>

#include "entry.h"
#include "kernel.h"

enum direction {
 load,    /* ld, ldd, ldh, ldsh */
 store,   /* st, std, sth, stsh */
 both,    /* Swap, ldstub, cas, ... */
 fpld,
 fpst,
 invalid,
};

static inline enum direction decode_direction(unsigned int insn)
{
 unsigned long tmp = (insn >> 21) & 1;

 if (!tmp)
  return load;
 else {
  switch ((insn>>19)&0xf) {
  case 15: /* swap* */
   return both;
  default:
   return store;
  }
 }
}

/* 16 = double-word, 8 = extra-word, 4 = word, 2 = half-word */
static inline int decode_access_size(struct pt_regs *regs, unsigned int insn)
{
 unsigned int tmp;

 tmp = ((insn >> 19) & 0xf);
 if (tmp == 11 || tmp == 14) /* ldx/stx */
  return 8;
 tmp &= 3;
 if (!tmp)
  return 4;
 else if (tmp == 3)
  return 16; /* ldd/std - Although it is actually 8 */
 else if (tmp == 2)
  return 2;
 else {
  printk("Impossible unaligned trap. insn=%08x\n", insn);
  die_if_kernel("Byte sized unaligned access?!?!", regs);

  /* GCC should never warn that control reaches the end
 * of this function without returning a value because
 * die_if_kernel() is marked with attribute 'noreturn'.
 * Alas, some versions do...
 */

  return 0;
 }
}

static inline int decode_asi(unsigned int insn, struct pt_regs *regs)
{
 if (insn & 0x800000) {
  if (insn & 0x2000)
   return (unsigned char)(regs->tstate >> 24); /* %asi */
  else
   return (unsigned char)(insn >> 5);  /* imm_asi */
 } else
  return ASI_P;
}

/* 0x400000 = signed, 0 = unsigned */
static inline int decode_signedness(unsigned int insn)
{
 return (insn & 0x400000);
}

static inline void maybe_flush_windows(unsigned int rs1, unsigned int rs2,
           unsigned int rd, int from_kernel)
{
 if (rs2 >= 16 || rs1 >= 16 || rd >= 16) {
  if (from_kernel != 0)
   __asm__ __volatile__("flushw");
  else
   flushw_user();
 }
}

static inline long sign_extend_imm13(long imm)
{
 return imm << 51 >> 51;
}

static unsigned long fetch_reg(unsigned int reg, struct pt_regs *regs)
{
 unsigned long value, fp;
 
 if (reg < 16)
  return (!reg ? 0 : regs->u_regs[reg]);

 fp = regs->u_regs[UREG_FP];

 if (regs->tstate & TSTATE_PRIV) {
  struct reg_window *win;
  win = (struct reg_window *)(fp + STACK_BIAS);
  value = win->locals[reg - 16];
 } else if (!test_thread_64bit_stack(fp)) {
  struct reg_window32 __user *win32;
  win32 = (struct reg_window32 __user *)((unsigned long)((u32)fp));
  get_user(value, &win32->locals[reg - 16]);
 } else {
  struct reg_window __user *win;
  win = (struct reg_window __user *)(fp + STACK_BIAS);
  get_user(value, &win->locals[reg - 16]);
 }
 return value;
}

static unsigned long *fetch_reg_addr(unsigned int reg, struct pt_regs *regs)
{
 unsigned long fp;

 if (reg < 16)
  return ®s->u_regs[reg];

 fp = regs->u_regs[UREG_FP];

 if (regs->tstate & TSTATE_PRIV) {
  struct reg_window *win;
  win = (struct reg_window *)(fp + STACK_BIAS);
  return &win->locals[reg - 16];
 } else if (!test_thread_64bit_stack(fp)) {
  struct reg_window32 *win32;
  win32 = (struct reg_window32 *)((unsigned long)((u32)fp));
  return (unsigned long *)&win32->locals[reg - 16];
 } else {
  struct reg_window *win;
  win = (struct reg_window *)(fp + STACK_BIAS);
  return &win->locals[reg - 16];
 }
}

unsigned long compute_effective_address(struct pt_regs *regs,
     unsigned int insn, unsigned int rd)
{
 int from_kernel = (regs->tstate & TSTATE_PRIV) != 0;
 unsigned int rs1 = (insn >> 14) & 0x1f;
 unsigned int rs2 = insn & 0x1f;
 unsigned long addr;

 if (insn & 0x2000) {
  maybe_flush_windows(rs1, 0, rd, from_kernel);
  addr = (fetch_reg(rs1, regs) + sign_extend_imm13(insn));
 } else {
  maybe_flush_windows(rs1, rs2, rd, from_kernel);
  addr = (fetch_reg(rs1, regs) + fetch_reg(rs2, regs));
 }

 if (!from_kernel && test_thread_flag(TIF_32BIT))
  addr &= 0xffffffff;

 return addr;
}

/* This is just to make gcc think die_if_kernel does return... */
static void __used unaligned_panic(char *str, struct pt_regs *regs)
{
 die_if_kernel(str, regs);
}

extern int do_int_load(unsigned long *dest_reg, int size,
         unsigned long *saddr, int is_signed, int asi);
 
extern int __do_int_store(unsigned long *dst_addr, int size,
     unsigned long src_val, int asi);

static inline int do_int_store(int reg_num, int size, unsigned long *dst_addr,
          struct pt_regs *regs, int asi, int orig_asi)
{
 unsigned long zero = 0;
 unsigned long *src_val_p = &zero;
 unsigned long src_val;

 if (size == 16) {
  size = 8;
  zero = (((long)(reg_num ?
          (unsigned int)fetch_reg(reg_num, regs) : 0)) << 32) |
   (unsigned int)fetch_reg(reg_num + 1, regs);
 } else if (reg_num) {
  src_val_p = fetch_reg_addr(reg_num, regs);
 }
 src_val = *src_val_p;
 if (unlikely(asi != orig_asi)) {
  switch (size) {
  case 2:
   src_val = swab16(src_val);
   break;
  case 4:
   src_val = swab32(src_val);
   break;
  case 8:
   src_val = swab64(src_val);
   break;
  case 16:
  default:
   BUG();
   break;
  }
 }
 return __do_int_store(dst_addr, size, src_val, asi);
}

static inline void advance(struct pt_regs *regs)
{
 regs->tpc   = regs->tnpc;
 regs->tnpc += 4;
 if (test_thread_flag(TIF_32BIT)) {
  regs->tpc &= 0xffffffff;
  regs->tnpc &= 0xffffffff;
 }
}

static inline int floating_point_load_or_store_p(unsigned int insn)
{
 return (insn >> 24) & 1;
}

static inline int ok_for_kernel(unsigned int insn)
{
 return !floating_point_load_or_store_p(insn);
}

static void kernel_mna_trap_fault(int fixup_tstate_asi)
{
 struct pt_regs *regs = current_thread_info()->kern_una_regs;
 unsigned int insn = current_thread_info()->kern_una_insn;
 const struct exception_table_entry *entry;

 entry = search_exception_tables(regs->tpc);
 if (!entry) {
  unsigned long address;

  address = compute_effective_address(regs, insn,
          ((insn >> 25) & 0x1f));
         if (address < PAGE_SIZE) {
                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL "
          "pointer dereference in mna handler");
         } else
                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging "
          "request in mna handler");
         printk(KERN_ALERT " at virtual address %016lx\n",address);
  printk(KERN_ALERT "current->{active_,}mm->context = %016lx\n",
   (current->mm ? CTX_HWBITS(current->mm->context) :
   CTX_HWBITS(current->active_mm->context)));
  printk(KERN_ALERT "current->{active_,}mm->pgd = %016lx\n",
   (current->mm ? (unsigned long) current->mm->pgd :
   (unsigned long) current->active_mm->pgd));
         die_if_kernel("Oops", regs);
  /* Not reached */
 }
 regs->tpc = entry->fixup;
 regs->tnpc = regs->tpc + 4;

 if (fixup_tstate_asi) {
  regs->tstate &= ~TSTATE_ASI;
  regs->tstate |= (ASI_AIUS << 24UL);
 }
}

static void log_unaligned(struct pt_regs *regs)
{
 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(ratelimit, 5 * HZ, 5);

 if (__ratelimit(&ratelimit)) {
  printk("Kernel unaligned access at TPC[%lx] %pS\n",
         regs->tpc, (void *) regs->tpc);
 }
}

asmlinkage void kernel_unaligned_trap(struct pt_regs *regs, unsigned int insn)
{
 enum direction dir = decode_direction(insn);
 int size = decode_access_size(regs, insn);
 int orig_asi, asi;

 current_thread_info()->kern_una_regs = regs;
 current_thread_info()->kern_una_insn = insn;

 orig_asi = asi = decode_asi(insn, regs);

 /* If this is a {get,put}_user() on an unaligned userspace pointer,
 * just signal a fault and do not log the event.
 */
 if (asi == ASI_AIUS) {
  kernel_mna_trap_fault(0);
  return;
 }

 log_unaligned(regs);

 if (!ok_for_kernel(insn) || dir == both) {
  printk("Unsupported unaligned load/store trap for kernel "
         "at <%016lx>.\n", regs->tpc);
  unaligned_panic("Kernel does fpu/atomic "
    "unaligned load/store.", regs);

  kernel_mna_trap_fault(0);
 } else {
  unsigned long addr, *reg_addr;
  int err;

  addr = compute_effective_address(regs, insn,
       ((insn >> 25) & 0x1f));
  perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_ALIGNMENT_FAULTS, 1, regs, addr);
  switch (asi) {
  case ASI_NL:
  case ASI_AIUPL:
  case ASI_AIUSL:
  case ASI_PL:
  case ASI_SL:
  case ASI_PNFL:
  case ASI_SNFL:
   asi &= ~0x08;
   break;
  }
  switch (dir) {
  case load:
   reg_addr = fetch_reg_addr(((insn>>25)&0x1f), regs);
   err = do_int_load(reg_addr, size,
       (unsigned long *) addr,
       decode_signedness(insn), asi);
   if (likely(!err) && unlikely(asi != orig_asi)) {
    unsigned long val_in = *reg_addr;
    switch (size) {
    case 2:
     val_in = swab16(val_in);
     break;
    case 4:
     val_in = swab32(val_in);
     break;
    case 8:
     val_in = swab64(val_in);
     break;
    case 16:
    default:
     BUG();
     break;
    }
    *reg_addr = val_in;
   }
   break;

  case store:
   err = do_int_store(((insn>>25)&0x1f), size,
        (unsigned long *) addr, regs,
        asi, orig_asi);
   break;

  default:
   panic("Impossible kernel unaligned trap.");
   /* Not reached... */
  }
  if (unlikely(err))
   kernel_mna_trap_fault(1);
  else
   advance(regs);
 }
}

int handle_popc(u32 insn, struct pt_regs *regs)
{
 int from_kernel = (regs->tstate & TSTATE_PRIV) != 0;
 int ret, rd = ((insn >> 25) & 0x1f);
 u64 value;
                         
 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_EMULATION_FAULTS, 1, regs, 0);
 if (insn & 0x2000) {
  maybe_flush_windows(0, 0, rd, from_kernel);
  value = sign_extend_imm13(insn);
 } else {
  maybe_flush_windows(0, insn & 0x1f, rd, from_kernel);
  value = fetch_reg(insn & 0x1f, regs);
 }
 ret = hweight64(value);
 if (rd < 16) {
  if (rd)
   regs->u_regs[rd] = ret;
 } else {
  unsigned long fp = regs->u_regs[UREG_FP];

  if (!test_thread_64bit_stack(fp)) {
   struct reg_window32 __user *win32;
   win32 = (struct reg_window32 __user *)((unsigned long)((u32)fp));
   put_user(ret, &win32->locals[rd - 16]);
  } else {
   struct reg_window __user *win;
   win = (struct reg_window __user *)(fp + STACK_BIAS);
   put_user(ret, &win->locals[rd - 16]);
  }
 }
 advance(regs);
 return 1;
}

extern void do_fpother(struct pt_regs *regs);
extern void do_privact(struct pt_regs *regs);
extern void sun4v_data_access_exception(struct pt_regs *regs,
     unsigned long addr,
     unsigned long type_ctx);

int handle_ldf_stq(u32 insn, struct pt_regs *regs)
{
 unsigned long addr = compute_effective_address(regs, insn, 0);
 int freg;
 struct fpustate *f = FPUSTATE;
 int asi = decode_asi(insn, regs);
 int flag;

 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_EMULATION_FAULTS, 1, regs, 0);

 save_and_clear_fpu();
 current_thread_info()->xfsr[0] &= ~0x1c000;
 if (insn & 0x200000) {
  /* STQ */
  u64 first = 0, second = 0;
  
  freg = ((insn >> 25) & 0x1e) | ((insn >> 20) & 0x20);
  flag = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU;
  if (freg & 3) {
   current_thread_info()->xfsr[0] |= (6 << 14) /* invalid_fp_register */;
   do_fpother(regs);
   return 0;
  }
  if (current_thread_info()->fpsaved[0] & flag) {
   first = *(u64 *)&f->regs[freg];
   second = *(u64 *)&f->regs[freg+2];
  }
  if (asi < 0x80) {
   do_privact(regs);
   return 1;
  }
  switch (asi) {
  case ASI_P:
  case ASI_S: break;
  case ASI_PL:
  case ASI_SL: 
   {
    /* Need to convert endians */
    u64 tmp = __swab64p(&first);
    
    first = __swab64p(&second);
    second = tmp;
    break;
   }
  default:
   if (tlb_type == hypervisor)
    sun4v_data_access_exception(regs, addr, 0);
   else
    spitfire_data_access_exception(regs, 0, addr);
   return 1;
  }
  if (put_user (first >> 32, (u32 __user *)addr) ||
      __put_user ((u32)first, (u32 __user *)(addr + 4)) ||
      __put_user (second >> 32, (u32 __user *)(addr + 8)) ||
      __put_user ((u32)second, (u32 __user *)(addr + 12))) {
   if (tlb_type == hypervisor)
    sun4v_data_access_exception(regs, addr, 0);
   else
    spitfire_data_access_exception(regs, 0, addr);
       return 1;
  }
 } else {
  /* LDF, LDDF, LDQF */
  u32 data[4] __attribute__ ((aligned(8)));
  int size, i;
  int err;

  if (asi < 0x80) {
   do_privact(regs);
   return 1;
  } else if (asi > ASI_SNFL) {
   if (tlb_type == hypervisor)
    sun4v_data_access_exception(regs, addr, 0);
   else
    spitfire_data_access_exception(regs, 0, addr);
   return 1;
  }
  switch (insn & 0x180000) {
  case 0x000000: size = 1; break;
  case 0x100000: size = 4; break;
  default: size = 2; break;
  }
  if (size == 1)
   freg = (insn >> 25) & 0x1f;
  else
   freg = ((insn >> 25) & 0x1e) | ((insn >> 20) & 0x20);
  flag = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU;

  for (i = 0; i < size; i++)
   data[i] = 0;
  
  err = get_user (data[0], (u32 __user *) addr);
  if (!err) {
   for (i = 1; i < size; i++)
    err |= __get_user (data[i], (u32 __user *)(addr + 4*i));
  }
  if (err && !(asi & 0x2 /* NF */)) {
   if (tlb_type == hypervisor)
    sun4v_data_access_exception(regs, addr, 0);
   else
    spitfire_data_access_exception(regs, 0, addr);
   return 1;
  }
  if (asi & 0x8) /* Little */ {
   u64 tmp;

   switch (size) {
   case 1: data[0] = le32_to_cpup(data + 0); break;
   default:*(u64 *)(data + 0) = le64_to_cpup((u64 *)(data + 0));
    break;
   case 4: tmp = le64_to_cpup((u64 *)(data + 0));
    *(u64 *)(data + 0) = le64_to_cpup((u64 *)(data + 2));
    *(u64 *)(data + 2) = tmp;
    break;
   }
  }
  if (!(current_thread_info()->fpsaved[0] & FPRS_FEF)) {
   current_thread_info()->fpsaved[0] = FPRS_FEF;
   current_thread_info()->gsr[0] = 0;
  }
  if (!(current_thread_info()->fpsaved[0] & flag)) {
   if (freg < 32)
    memset(f->regs, 0, 32*sizeof(u32));
   else
    memset(f->regs+32, 0, 32*sizeof(u32));
  }
  memcpy(f->regs + freg, data, size * 4);
  current_thread_info()->fpsaved[0] |= flag;
 }
 advance(regs);
 return 1;
}

void handle_ld_nf(u32 insn, struct pt_regs *regs)
{
 int rd = ((insn >> 25) & 0x1f);
 int from_kernel = (regs->tstate & TSTATE_PRIV) != 0;
 unsigned long *reg;
                         
 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_EMULATION_FAULTS, 1, regs, 0);

 maybe_flush_windows(0, 0, rd, from_kernel);
 reg = fetch_reg_addr(rd, regs);
 if (from_kernel || rd < 16) {
  reg[0] = 0;
  if ((insn & 0x780000) == 0x180000)
   reg[1] = 0;
 } else if (!test_thread_64bit_stack(regs->u_regs[UREG_FP])) {
  put_user(0, (int __user *) reg);
  if ((insn & 0x780000) == 0x180000)
   put_user(0, ((int __user *) reg) + 1);
 } else {
  put_user(0, (unsigned long __user *) reg);
  if ((insn & 0x780000) == 0x180000)
   put_user(0, (unsigned long __user *) reg + 1);
 }
 advance(regs);
}

void handle_lddfmna(struct pt_regs *regs, unsigned long sfar, unsigned long sfsr)
{
 enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 unsigned long pc = regs->tpc;
 unsigned long tstate = regs->tstate;
 u32 insn;
 u64 value;
 u8 freg;
 int flag;
 struct fpustate *f = FPUSTATE;

 if (tstate & TSTATE_PRIV)
  die_if_kernel("lddfmna from kernel", regs);
 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_ALIGNMENT_FAULTS, 1, regs, sfar);
 if (test_thread_flag(TIF_32BIT))
  pc = (u32)pc;
 if (get_user(insn, (u32 __user *) pc) != -EFAULT) {
  int asi = decode_asi(insn, regs);
  u32 first, second;
  int err;

  if ((asi > ASI_SNFL) ||
      (asi < ASI_P))
   goto daex;
  first = second = 0;
  err = get_user(first, (u32 __user *)sfar);
  if (!err)
   err = get_user(second, (u32 __user *)(sfar + 4));
  if (err) {
   if (!(asi & 0x2))
    goto daex;
   first = second = 0;
  }
  save_and_clear_fpu();
  freg = ((insn >> 25) & 0x1e) | ((insn >> 20) & 0x20);
  value = (((u64)first) << 32) | second;
  if (asi & 0x8) /* Little */
   value = __swab64p(&value);
  flag = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU;
  if (!(current_thread_info()->fpsaved[0] & FPRS_FEF)) {
   current_thread_info()->fpsaved[0] = FPRS_FEF;
   current_thread_info()->gsr[0] = 0;
  }
  if (!(current_thread_info()->fpsaved[0] & flag)) {
   if (freg < 32)
    memset(f->regs, 0, 32*sizeof(u32));
   else
    memset(f->regs+32, 0, 32*sizeof(u32));
  }
  *(u64 *)(f->regs + freg) = value;
  current_thread_info()->fpsaved[0] |= flag;
 } else {
daex:
  if (tlb_type == hypervisor)
   sun4v_data_access_exception(regs, sfar, sfsr);
  else
   spitfire_data_access_exception(regs, sfsr, sfar);
  goto out;
 }
 advance(regs);
out:
 exception_exit(prev_state);
}

void handle_stdfmna(struct pt_regs *regs, unsigned long sfar, unsigned long sfsr)
{
 enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 unsigned long pc = regs->tpc;
 unsigned long tstate = regs->tstate;
 u32 insn;
 u64 value;
 u8 freg;
 int flag;
 struct fpustate *f = FPUSTATE;

 if (tstate & TSTATE_PRIV)
  die_if_kernel("stdfmna from kernel", regs);
 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_ALIGNMENT_FAULTS, 1, regs, sfar);
 if (test_thread_flag(TIF_32BIT))
  pc = (u32)pc;
 if (get_user(insn, (u32 __user *) pc) != -EFAULT) {
  int asi = decode_asi(insn, regs);
  freg = ((insn >> 25) & 0x1e) | ((insn >> 20) & 0x20);
  value = 0;
  flag = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU;
  if ((asi > ASI_SNFL) ||
      (asi < ASI_P))
   goto daex;
  save_and_clear_fpu();
  if (current_thread_info()->fpsaved[0] & flag)
   value = *(u64 *)&f->regs[freg];
  switch (asi) {
  case ASI_P:
  case ASI_S: break;
  case ASI_PL:
  case ASI_SL: 
   value = __swab64p(&value); break;
  default: goto daex;
  }
  if (put_user (value >> 32, (u32 __user *) sfar) ||
      __put_user ((u32)value, (u32 __user *)(sfar + 4)))
   goto daex;
 } else {
daex:
  if (tlb_type == hypervisor)
   sun4v_data_access_exception(regs, sfar, sfsr);
  else
   spitfire_data_access_exception(regs, sfsr, sfar);
  goto out;
 }
 advance(regs);
out:
 exception_exit(prev_state);
}