Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / powerpc / mm / fault.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  *  PowerPC version
4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
5  *
6  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
7  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *
9  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
10  *
11  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
12  */
13
14 #include <linux/signal.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/sched/task_stack.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/errno.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/ptrace.h>
23 #include <linux/mman.h>
24 #include <linux/mm.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/highmem.h>
27 #include <linux/extable.h>
28 #include <linux/kprobes.h>
29 #include <linux/kdebug.h>
30 #include <linux/perf_event.h>
31 #include <linux/ratelimit.h>
32 #include <linux/context_tracking.h>
33 #include <linux/hugetlb.h>
34 #include <linux/uaccess.h>
35 #include <linux/kfence.h>
36 #include <linux/pkeys.h>
37
38 #include <asm/asm-prototypes.h>
39 #include <asm/firmware.h>
40 #include <asm/interrupt.h>
41 #include <asm/page.h>
42 #include <asm/mmu.h>
43 #include <asm/mmu_context.h>
44 #include <asm/siginfo.h>
45 #include <asm/debug.h>
46 #include <asm/kup.h>
47 #include <asm/inst.h>
48
49
50 /*
51  * do_page_fault error handling helpers
52  */
53
54 static int
55 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
56 {
57         /*
58          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
59          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
60          * registers before calling bad_page_fault()
61          */
62         if (!user_mode(regs))
63                 return SIGSEGV;
64
65         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
66
67         return 0;
68 }
69
70 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
71 {
72         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
73 }
74
75 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
76 {
77         struct mm_struct *mm = current->mm;
78
79         /*
80          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
81          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
82          */
83         mmap_read_unlock(mm);
84
85         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
86 }
87
88 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
89 {
90         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
91 }
92
93 static noinline int bad_access_pkey(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
94                                     struct vm_area_struct *vma)
95 {
96         struct mm_struct *mm = current->mm;
97         int pkey;
98
99         /*
100          * We don't try to fetch the pkey from page table because reading
101          * page table without locking doesn't guarantee stable pte value.
102          * Hence the pkey value that we return to userspace can be different
103          * from the pkey that actually caused access error.
104          *
105          * It does *not* guarantee that the VMA we find here
106          * was the one that we faulted on.
107          *
108          * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
109          * 2. T1   : set AMR to deny access to pkey=4, touches, page
110          * 3. T1   : faults...
111          * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
112          * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
113          * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
114          *           faulted on a pte with its pkey=4.
115          */
116         pkey = vma_pkey(vma);
117
118         mmap_read_unlock(mm);
119
120         /*
121          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
122          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
123          * registers before calling bad_page_fault()
124          */
125         if (!user_mode(regs))
126                 return SIGSEGV;
127
128         _exception_pkey(regs, address, pkey);
129
130         return 0;
131 }
132
133 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
134 {
135         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
136 }
137
138 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
139                      vm_fault_t fault)
140 {
141         if (!user_mode(regs))
142                 return SIGBUS;
143
144         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
145 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
146         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
147                 unsigned int lsb = 0; /* shutup gcc */
148
149                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
150                         current->comm, current->pid, address);
151
152                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
153                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
154                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
155                         lsb = PAGE_SHIFT;
156
157                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb);
158                 return 0;
159         }
160
161 #endif
162         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address);
163         return 0;
164 }
165
166 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
167                                 vm_fault_t fault)
168 {
169         /*
170          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
171          * continue processing.
172          */
173         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
174                 return SIGKILL;
175
176         /* Out of memory */
177         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
178                 /*
179                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
180                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
181                  */
182                 if (!user_mode(regs))
183                         return SIGSEGV;
184                 pagefault_out_of_memory();
185         } else {
186                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
187                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
188                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
189                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
190                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
191                 else
192                         BUG();
193         }
194         return 0;
195 }
196
197 /* Is this a bad kernel fault ? */
198 static bool bad_kernel_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
199                              unsigned long address, bool is_write)
200 {
201         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
202
203         if (is_exec) {
204                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
205                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
206                                     address,
207                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
208
209                 // Kernel exec fault is always bad
210                 return true;
211         }
212
213         // Kernel fault on kernel address is bad
214         if (address >= TASK_SIZE)
215                 return true;
216
217         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
218         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
219                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
220                                     is_write ? "write" : "read", address,
221                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
222
223                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
224                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
225                         return true;
226
227                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
228                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
229                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
230         }
231
232         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
233         return false;
234 }
235
236 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
237                               struct vm_area_struct *vma)
238 {
239         /*
240          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
241          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
242          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
243          */
244         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
245                 return true;
246
247         return false;
248 }
249
250 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
251 {
252         /*
253          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
254          * provide separate controls over reading and executing.
255          *
256          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
257          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
258          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
259          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
260          * break programs compiled with a really old ABI though.
261          */
262         if (is_exec) {
263                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
264                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
265                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
266         }
267
268         if (is_write) {
269                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
270                         return true;
271                 return false;
272         }
273
274         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
275                 return true;
276         /*
277          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
278          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
279          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
280          * to pkeys later.
281          */
282         return false;
283 }
284
285 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
286 static inline void cmo_account_page_fault(void)
287 {
288         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
289                 u32 page_ins;
290
291                 preempt_disable();
292                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
293                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
294                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
295                 preempt_enable();
296         }
297 }
298 #else
299 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
300 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
301
302 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
303                                unsigned long error_code, unsigned long address)
304 {
305         /*
306          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
307          */
308         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
309                 if ((long)address == -1)
310                         return;
311
312                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
313                                    current->comm, current->pid, address,
314                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
315                 return;
316         }
317
318         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
319                 return;
320
321         /*
322          * For hash translation mode, we should never get a
323          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
324          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
325          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
326          *
327          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
328          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
329          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
330          * the special !is_write in the below conditional.
331          *
332          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
333          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
334          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
335          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
336          * here in such case.
337          *
338          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
339          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
340          * handling correctly.
341          *
342          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
343          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
344          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
345          * is conditional for server MMU.
346          *
347          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
348          * page table will have them marked noaccess for user.
349          */
350         if (radix_enabled() || is_write)
351                 return;
352
353         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
354 }
355
356 /*
357  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
358  * on the processor family
359  */
360 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
361 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
362 #else
363 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
364 #endif
365
366 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
367 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
368 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
369 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
370 #elif defined(CONFIG_PPC64)
371 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
372 #else
373 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
374 #endif
375
376 /*
377  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
378  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault.
379  * For 400-family processors the error_code parameter is ESR for a data fault,
380  * 0 for an instruction fault.
381  * For 64-bit processors, the error_code parameter is DSISR for a data access
382  * fault, SRR1 & 0x08000000 for an instruction access fault.
383  *
384  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
385  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
386  */
387 static int ___do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
388                            unsigned long error_code)
389 {
390         struct vm_area_struct * vma;
391         struct mm_struct *mm = current->mm;
392         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
393         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
394         int is_user = user_mode(regs);
395         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
396         vm_fault_t fault, major = 0;
397         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
398
399         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
400                 return 0;
401
402         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
403                 if (is_user) {
404                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
405                         return 0;
406                 }
407                 return SIGBUS;
408         }
409
410         /* Additional sanity check(s) */
411         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
412
413         /*
414          * The kernel should never take an execute fault nor should it
415          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
416          * address outside of dedicated places
417          */
418         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write))) {
419                 if (kfence_handle_page_fault(address, is_write, regs))
420                         return 0;
421
422                 return SIGSEGV;
423         }
424
425         /*
426          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
427          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
428          */
429         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
430                 if (is_user)
431                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
432                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
433                                            " mm=%p\n",
434                                            faulthandler_disabled(), mm);
435                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
436         }
437
438         interrupt_cond_local_irq_enable(regs);
439
440         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
441
442         /*
443          * We want to do this outside mmap_lock, because reading code around nip
444          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
445          * mmap_lock held
446          */
447         if (is_user)
448                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
449         if (is_write)
450                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
451         if (is_exec)
452                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
453
454         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
455          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
456          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
457          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_lock
458          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
459          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
460          * space from well defined areas of code, which are listed in the
461          * exceptions table.
462          *
463          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
464          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
465          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
466          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
467          * thus avoiding the deadlock.
468          */
469         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mm))) {
470                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
471                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
472
473 retry:
474                 mmap_read_lock(mm);
475         } else {
476                 /*
477                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
478                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
479                  * down_read():
480                  */
481                 might_sleep();
482         }
483
484         vma = find_vma(mm, address);
485         if (unlikely(!vma))
486                 return bad_area(regs, address);
487
488         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
489                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
490                         return bad_area(regs, address);
491
492                 if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
493                         return bad_area(regs, address);
494         }
495
496         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
497                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
498                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
499
500         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
501                 return bad_access(regs, address);
502
503         /*
504          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
505          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
506          * the fault.
507          */
508         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
509
510         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
511
512         if (fault_signal_pending(fault, regs))
513                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
514
515         /*
516          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
517          * case.
518          */
519         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
520                 flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
521                 goto retry;
522         }
523
524         mmap_read_unlock(current->mm);
525
526         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
527                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
528
529         /*
530          * Major/minor page fault accounting.
531          */
532         if (major)
533                 cmo_account_page_fault();
534
535         return 0;
536 }
537 NOKPROBE_SYMBOL(___do_page_fault);
538
539 static __always_inline void __do_page_fault(struct pt_regs *regs)
540 {
541         long err;
542
543         err = ___do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
544         if (unlikely(err))
545                 bad_page_fault(regs, err);
546 }
547
548 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_page_fault)
549 {
550         __do_page_fault(regs);
551 }
552
553 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
554 /* Same as do_page_fault but interrupt entry has already run in do_hash_fault */
555 void hash__do_page_fault(struct pt_regs *regs)
556 {
557         __do_page_fault(regs);
558 }
559 NOKPROBE_SYMBOL(hash__do_page_fault);
560 #endif
561
562 /*
563  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
564  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
565  * of the procedures in traps.c.
566  */
567 static void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
568 {
569         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
570
571         /* kernel has accessed a bad area */
572
573         switch (TRAP(regs)) {
574         case INTERRUPT_DATA_STORAGE:
575         case INTERRUPT_DATA_SEGMENT:
576         case INTERRUPT_H_DATA_STORAGE:
577                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n",
578                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
579                          "Unable to handle kernel data access",
580                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
581                 break;
582         case INTERRUPT_INST_STORAGE:
583         case INTERRUPT_INST_SEGMENT:
584                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
585                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
586                 break;
587         case INTERRUPT_ALIGNMENT:
588                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
589                          regs->dar);
590                 break;
591         default:
592                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
593                          regs->dar);
594                 break;
595         }
596         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
597                 regs->nip);
598
599         if (task_stack_end_corrupted(current))
600                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
601
602         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
603 }
604
605 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
606 {
607         const struct exception_table_entry *entry;
608
609         /* Are we prepared to handle this fault?  */
610         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
611         if (entry)
612                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
613         else
614                 __bad_page_fault(regs, sig);
615 }
616
617 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
618 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_page_fault_segv)
619 {
620         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
621 }
622
623 /*
624  * In radix, segment interrupts indicate the EA is not addressable by the
625  * page table geometry, so they are always sent here.
626  *
627  * In hash, this is called if do_slb_fault returns error. Typically it is
628  * because the EA was outside the region allowed by software.
629  */
630 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_segment_interrupt)
631 {
632         int err = regs->result;
633
634         if (err == -EFAULT) {
635                 if (user_mode(regs))
636                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_BNDERR, regs->dar);
637                 else
638                         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
639         } else if (err == -EINVAL) {
640                 unrecoverable_exception(regs);
641         } else {
642                 BUG();
643         }
644 }
645 #endif