arch/arm/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/extable.h>
  12 #include <linux/signal.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/hardirq.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/kprobes.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/page-flags.h>
  19 #include <linux/sched/signal.h>
  20 #include <linux/sched/debug.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/perf_event.h>
  23
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/system_misc.h>
  26 #include <asm/system_info.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28
  29 #include "fault.h"
  30
  31 #ifdef CONFIG_MMU
  32
  33 #ifdef CONFIG_KPROBES
  34 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  35 {
  36         int ret = 0;
  37
  38         if (!user_mode(regs)) {
  39                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  40                 preempt_disable();
  41                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  42                         ret = 1;
  43                 preempt_enable();
  44         }
  45
  46         return ret;
  47 }
  48 #else
  49 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  50 {
  51         return 0;
  52 }
  53 #endif
  54
  55 /*
  56  * This is useful to dump out the page tables associated with
  57  * 'addr' in mm 'mm'.
  58  */
  59 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  60 {
  61         pgd_t *pgd;
  62
  63         if (!mm)
  64                 mm = &init_mm;
  65
  66         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
  67         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  68         pr_alert("[%08lx] *pgd=%08llx",
  69                         addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  70
  71         do {
  72                 pud_t *pud;
  73                 pmd_t *pmd;
  74                 pte_t *pte;
  75
  76                 if (pgd_none(*pgd))
  77                         break;
  78
  79                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  80                         pr_cont("(bad)");
  81                         break;
  82                 }
  83
  84                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  85                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  86                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  87
  88                 if (pud_none(*pud))
  89                         break;
  90
  91                 if (pud_bad(*pud)) {
  92                         pr_cont("(bad)");
  93                         break;
  94                 }
  95
  96                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  97                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  98                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  99
 100                 if (pmd_none(*pmd))
 101                         break;
 102
 103                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 104                         pr_cont("(bad)");
 105                         break;
 106                 }
 107
 108                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 109                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 110                         break;
 111
 112                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 113                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
 114 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 115                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
 116                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
 117 #endif
 118                 pte_unmap(pte);
 119         } while(0);
 120
 121         pr_cont("\n");
 122 }
 123 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 124 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 125 { }
 126 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 127
 128 /*
 129  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 130  */
 131 static void
 132 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 133                   struct pt_regs *regs)
 134 {
 135         /*
 136          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 137          */
 138         if (fixup_exception(regs))
 139                 return;
 140
 141         /*
 142          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 143          */
 144         bust_spinlocks(1);
 145         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 146                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 147                  "paging request", addr);
 148
 149         show_pte(mm, addr);
 150         die("Oops", regs, fsr);
 151         bust_spinlocks(0);
 152         do_exit(SIGKILL);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 157  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 158  */
 159 static void
 160 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 161                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 162                 struct pt_regs *regs)
 163 {
 164         struct siginfo si;
 165
 166 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 167         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 168             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 169                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 170                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 171                 show_pte(tsk->mm, addr);
 172                 show_regs(regs);
 173         }
 174 #endif
 175
 176         tsk->thread.address = addr;
 177         tsk->thread.error_code = fsr;
 178         tsk->thread.trap_no = 14;
 179         si.si_signo = sig;
 180         si.si_errno = 0;
 181         si.si_code = code;
 182         si.si_addr = (void __user *)addr;
 183         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 184 }
 185
 186 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 187 {
 188         struct task_struct *tsk = current;
 189         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 190
 191         /*
 192          * If we are in kernel mode at this point, we
 193          * have no context to handle this fault with.
 194          */
 195         if (user_mode(regs))
 196                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 197         else
 198                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 199 }
 200
 201 #ifdef CONFIG_MMU
 202 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 203 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 204
 205 /*
 206  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 207  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 208  * we allow any permission.
 209  */
 210 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 211 {
 212         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 213
 214         if (fsr & FSR_WRITE)
 215                 mask = VM_WRITE;
 216         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 217                 mask = VM_EXEC;
 218
 219         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 220 }
 221
 222 static int __kprobes
 223 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 224                 unsigned int flags, struct task_struct *tsk)
 225 {
 226         struct vm_area_struct *vma;
 227         int fault;
 228
 229         vma = find_vma(mm, addr);
 230         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 231         if (unlikely(!vma))
 232                 goto out;
 233         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 234                 goto check_stack;
 235
 236         /*
 237          * Ok, we have a good vm_area for this
 238          * memory access, so we can handle it.
 239          */
 240 good_area:
 241         if (access_error(fsr, vma)) {
 242                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 243                 goto out;
 244         }
 245
 246         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags);
 247
 248 check_stack:
 249         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 250         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 251             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 252                 goto good_area;
 253 out:
 254         return fault;
 255 }
 256
 257 static int __kprobes
 258 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 259 {
 260         struct task_struct *tsk;
 261         struct mm_struct *mm;
 262         int fault, sig, code;
 263         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 264
 265         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 266                 return 0;
 267
 268         tsk = current;
 269         mm  = tsk->mm;
 270
 271         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 272         if (interrupts_enabled(regs))
 273                 local_irq_enable();
 274
 275         /*
 276          * If we're in an interrupt or have no user
 277          * context, we must not take the fault..
 278          */
 279         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 280                 goto no_context;
 281
 282         if (user_mode(regs))
 283                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 284         if (fsr & FSR_WRITE)
 285                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 286
 287         /*
 288          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 289          * validly references user space from well defined areas of the code,
 290          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 291          */
 292         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 293                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 294                         goto no_context;
 295 retry:
 296                 down_read(&mm->mmap_sem);
 297         } else {
 298                 /*
 299                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 300                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 301                  * down_read()
 302                  */
 303                 might_sleep();
 304 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 305                 if (!user_mode(regs) &&
 306                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 307                         goto no_context;
 308 #endif
 309         }
 310
 311         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
 312
 313         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 314          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because
 315          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 316          * mm/filemap.c. */
 317         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 318                 if (!user_mode(regs))
 319                         goto no_context;
 320                 return 0;
 321         }
 322
 323         /*
 324          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 325          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 326          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 327          */
 328
 329         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 330         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR) && flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 331                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 332                         tsk->maj_flt++;
 333                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 334                                         regs, addr);
 335                 } else {
 336                         tsk->min_flt++;
 337                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 338                                         regs, addr);
 339                 }
 340                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 341                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 342                         * of starvation. */
 343                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 344                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 345                         goto retry;
 346                 }
 347         }
 348
 349         up_read(&mm->mmap_sem);
 350
 351         /*
 352          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR
 353          */
 354         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 355                 return 0;
 356
 357         /*
 358          * If we are in kernel mode at this point, we
 359          * have no context to handle this fault with.
 360          */
 361         if (!user_mode(regs))
 362                 goto no_context;
 363
 364         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 365                 /*
 366                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 367                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 368                  * got oom-killed)
 369                  */
 370                 pagefault_out_of_memory();
 371                 return 0;
 372         }
 373
 374         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 375                 /*
 376                  * We had some memory, but were unable to
 377                  * successfully fix up this page fault.
 378                  */
 379                 sig = SIGBUS;
 380                 code = BUS_ADRERR;
 381         } else {
 382                 /*
 383                  * Something tried to access memory that
 384                  * isn't in our memory map..
 385                  */
 386                 sig = SIGSEGV;
 387                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 388                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 389         }
 390
 391         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 392         return 0;
 393
 394 no_context:
 395         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 396         return 0;
 397 }
 398 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 399 static int
 400 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 401 {
 402         return 0;
 403 }
 404 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 405
 406 /*
 407  * First Level Translation Fault Handler
 408  *
 409  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 410  * a valid entry for the address.
 411  *
 412  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 413  * probably faulting in the vmalloc() area.
 414  *
 415  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 416  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 417  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 418  *
 419  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 420  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 421  * from the master page table, nothing more.
 422  */
 423 #ifdef CONFIG_MMU
 424 static int __kprobes
 425 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 426                      struct pt_regs *regs)
 427 {
 428         unsigned int index;
 429         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 430         pud_t *pud, *pud_k;
 431         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 432
 433         if (addr < TASK_SIZE)
 434                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 435
 436         if (user_mode(regs))
 437                 goto bad_area;
 438
 439         index = pgd_index(addr);
 440
 441         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 442         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 443
 444         if (pgd_none(*pgd_k))
 445                 goto bad_area;
 446         if (!pgd_present(*pgd))
 447                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 448
 449         pud = pud_offset(pgd, addr);
 450         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 451
 452         if (pud_none(*pud_k))
 453                 goto bad_area;
 454         if (!pud_present(*pud))
 455                 set_pud(pud, *pud_k);
 456
 457         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 458         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 459
 460 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 461         /*
 462          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 463          */
 464         index = 0;
 465 #else
 466         /*
 467          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 468          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 469          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 470          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 471          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 472          * for the first of pair.
 473          */
 474         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 475 #endif
 476         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 477                 goto bad_area;
 478
 479         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 480         return 0;
 481
 482 bad_area:
 483         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 484         return 0;
 485 }
 486 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 487 static int
 488 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 489                      struct pt_regs *regs)
 490 {
 491         return 0;
 492 }
 493 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 494
 495 /*
 496  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 497  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 498  */
 499 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 500 static int
 501 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 502 {
 503         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 504         return 0;
 505 }
 506 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 507
 508 /*
 509  * This abort handler always returns "fault".
 510  */
 511 static int
 512 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 513 {
 514         return 1;
 515 }
 516
 517 struct fsr_info {
 518         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 519         int     sig;
 520         int     code;
 521         const char *name;
 522 };
 523
 524 /* FSR definition */
 525 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 526 #include "fsr-3level.c"
 527 #else
 528 #include "fsr-2level.c"
 529 #endif
 530
 531 void __init
 532 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 533                 int sig, int code, const char *name)
 534 {
 535         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 536                 BUG();
 537
 538         fsr_info[nr].fn   = fn;
 539         fsr_info[nr].sig  = sig;
 540         fsr_info[nr].code = code;
 541         fsr_info[nr].name = name;
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 546  */
 547 asmlinkage void
 548 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 549 {
 550         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 551         struct siginfo info;
 552
 553         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 554                 return;
 555
 556         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 557                 inf->name, fsr, addr);
 558         show_pte(current->mm, addr);
 559
 560         info.si_signo = inf->sig;
 561         info.si_errno = 0;
 562         info.si_code  = inf->code;
 563         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 564         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 565 }
 566
 567 void __init
 568 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 569                  int sig, int code, const char *name)
 570 {
 571         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 572                 BUG();
 573
 574         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 575         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 576         ifsr_info[nr].code = code;
 577         ifsr_info[nr].name = name;
 578 }
 579
 580 asmlinkage void
 581 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 582 {
 583         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 584         struct siginfo info;
 585
 586         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 587                 return;
 588
 589         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 590                 inf->name, ifsr, addr);
 591
 592         info.si_signo = inf->sig;
 593         info.si_errno = 0;
 594         info.si_code  = inf->code;
 595         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 596         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 601  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 602  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 603  */
 604 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 605                                       struct pt_regs *regs)
 606 {
 607         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 608                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 609                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 610
 611         return 0;
 612 }
 613
 614 void __init early_abt_enable(void)
 615 {
 616         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 617         local_abt_enable();
 618         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 619 }
 620
 621 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 622 static int __init exceptions_init(void)
 623 {
 624         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 625                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 626                                 "I-cache maintenance fault");
 627         }
 628
 629         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 630                 /*
 631                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 632                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 633                  */
 634                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 635                                 "section access flag fault");
 636                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 637                                 "section access flag fault");
 638         }
 639
 640         return 0;
 641 }
 642
 643 arch_initcall(exceptions_init);
 644 #endif