arch/powerpc/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
   6  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   7  *
   8  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
   9  *
  10  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
  11  *
  12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  13  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  14  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  15  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  16  */
  17
  18 #include <linux/signal.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/ptrace.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/interrupt.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/kprobes.h>
  31 #include <linux/kdebug.h>
  32 #include <linux/perf_event.h>
  33 #include <linux/ratelimit.h>
  34 #include <linux/context_tracking.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36
  37 #include <asm/firmware.h>
  38 #include <asm/page.h>
  39 #include <asm/pgtable.h>
  40 #include <asm/mmu.h>
  41 #include <asm/mmu_context.h>
  42 #include <asm/uaccess.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/siginfo.h>
  45 #include <asm/debug.h>
  46 #include <mm/mmu_decl.h>
  47
  48 #include "icswx.h"
  49
  50 #ifdef CONFIG_KPROBES
  51 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  52 {
  53         int ret = 0;
  54
  55         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  56         if (!user_mode(regs)) {
  57                 preempt_disable();
  58                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
  59                         ret = 1;
  60                 preempt_enable();
  61         }
  62
  63         return ret;
  64 }
  65 #else
  66 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  67 {
  68         return 0;
  69 }
  70 #endif
  71
  72 /*
  73  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  74  * an update addressing form which will update r1.
  75  */
  76 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  77 {
  78         unsigned int inst;
  79
  80         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  81                 return 0;
  82         /* check for 1 in the rA field */
  83         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  84                 return 0;
  85         /* check major opcode */
  86         switch (inst >> 26) {
  87         case 37:        /* stwu */
  88         case 39:        /* stbu */
  89         case 45:        /* sthu */
  90         case 53:        /* stfsu */
  91         case 55:        /* stfdu */
  92                 return 1;
  93         case 62:        /* std or stdu */
  94                 return (inst & 3) == 1;
  95         case 31:
  96                 /* check minor opcode */
  97                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  98                 case 181:       /* stdux */
  99                 case 183:       /* stwux */
 100                 case 247:       /* stbux */
 101                 case 439:       /* sthux */
 102                 case 695:       /* stfsux */
 103                 case 759:       /* stfdux */
 104                         return 1;
 105                 }
 106         }
 107         return 0;
 108 }
 109 /*
 110  * do_page_fault error handling helpers
 111  */
 112
 113 #define MM_FAULT_RETURN         0
 114 #define MM_FAULT_CONTINUE       -1
 115 #define MM_FAULT_ERR(sig)       (sig)
 116
 117 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 118                      unsigned int fault)
 119 {
 120         siginfo_t info;
 121         unsigned int lsb = 0;
 122
 123         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 124
 125         if (!user_mode(regs))
 126                 return MM_FAULT_ERR(SIGBUS);
 127
 128         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 129         info.si_signo = SIGBUS;
 130         info.si_errno = 0;
 131         info.si_code = BUS_ADRERR;
 132         info.si_addr = (void __user *)address;
 133 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 134         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 135                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 136                         current->comm, current->pid, address);
 137                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
 138         }
 139
 140         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 141                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 142         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 143                 lsb = PAGE_SHIFT;
 144 #endif
 145         info.si_addr_lsb = lsb;
 146         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 147         return MM_FAULT_RETURN;
 148 }
 149
 150 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 151 {
 152         /*
 153          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 154          * continue the pagefault.
 155          */
 156         if (fatal_signal_pending(current)) {
 157                 /*
 158                  * If we have retry set, the mmap semaphore will have
 159                  * alrady been released in __lock_page_or_retry(). Else
 160                  * we release it now.
 161                  */
 162                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 163                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 164                 /* Coming from kernel, we need to deal with uaccess fixups */
 165                 if (user_mode(regs))
 166                         return MM_FAULT_RETURN;
 167                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 168         }
 169
 170         /* No fault: be happy */
 171         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 172                 return MM_FAULT_CONTINUE;
 173
 174         /* Out of memory */
 175         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 176                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 177
 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 MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 184                 pagefault_out_of_memory();
 185                 return MM_FAULT_RETURN;
 186         }
 187
 188         if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 189                 return do_sigbus(regs, addr, fault);
 190
 191         /* We don't understand the fault code, this is fatal */
 192         BUG();
 193         return MM_FAULT_CONTINUE;
 194 }
 195
 196 /*
 197  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 198  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 199  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 200  * fault.
 201  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 202  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 203  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 204  *  - 0 any SLB fault.
 205  *
 206  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 207  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 208  */
 209 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 210                             unsigned long error_code)
 211 {
 212         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 213         struct vm_area_struct * vma;
 214         struct mm_struct *mm = current->mm;
 215         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 216         int code = SEGV_MAPERR;
 217         int is_write = 0;
 218         int trap = TRAP(regs);
 219         int is_exec = trap == 0x400;
 220         int fault;
 221         int rc = 0, store_update_sp = 0;
 222
 223 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 224         /*
 225          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 226          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 227          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 228          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 229          */
 230         if (trap == 0x400)
 231                 error_code &= 0x48200000;
 232         else
 233                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 234 #else
 235         is_write = error_code & ESR_DST;
 236 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 237
 238 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 239         /*
 240          * we need to do this early because this "data storage
 241          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 242          * look at it
 243          */
 244         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 245                 rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 246                 if (rc)
 247                         goto bail;
 248         }
 249 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 250
 251         if (notify_page_fault(regs))
 252                 goto bail;
 253
 254         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
 255                 goto bail;
 256
 257         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 258         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE)) {
 259                 rc = SIGSEGV;
 260                 goto bail;
 261         }
 262
 263 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE) || \
 264                              defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
 265         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 266                 /* breakpoint match */
 267                 do_break(regs, address, error_code);
 268                 goto bail;
 269         }
 270 #endif
 271
 272         /* We restore the interrupt state now */
 273         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 274                 local_irq_enable();
 275
 276         if (in_atomic() || mm == NULL) {
 277                 if (!user_mode(regs)) {
 278                         rc = SIGSEGV;
 279                         goto bail;
 280                 }
 281                 /* in_atomic() in user mode is really bad,
 282                    as is current->mm == NULL. */
 283                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with "
 284                        "in_atomic() = %d mm = %p\n", in_atomic(), mm);
 285                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 286                        regs->nip, regs->msr);
 287                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 288         }
 289
 290         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 291
 292         /*
 293          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 294          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 295          * mmap_sem held
 296          */
 297         if (user_mode(regs))
 298                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 299
 300         if (user_mode(regs))
 301                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 302
 303         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 304          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 305          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 306          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 307          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 308          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 309          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 310          * exceptions table.
 311          *
 312          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 313          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 314          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 315          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 316          * thus avoiding the deadlock.
 317          */
 318         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 319                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 320                         goto bad_area_nosemaphore;
 321
 322 retry:
 323                 down_read(&mm->mmap_sem);
 324         } else {
 325                 /*
 326                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 327                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 328                  * down_read():
 329                  */
 330                 might_sleep();
 331         }
 332
 333         vma = find_vma(mm, address);
 334         if (!vma)
 335                 goto bad_area;
 336         if (vma->vm_start <= address)
 337                 goto good_area;
 338         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 339                 goto bad_area;
 340
 341         /*
 342          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 343          * 288 bytes below the stack pointer.
 344          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 345          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 346          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 347          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 348          * expand to 1MB without further checks.
 349          */
 350         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 351                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 352                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 353                 if (uregs == NULL)
 354                         goto bad_area;
 355
 356                 /*
 357                  * A user-mode access to an address a long way below
 358                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 359                  * is one which would update the stack pointer to the
 360                  * address accessed if the instruction completed,
 361                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 362                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 363                  *
 364                  * If we don't check this then any write to the area
 365                  * between the last mapped region and the stack will
 366                  * expand the stack rather than segfaulting.
 367                  */
 368                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 369                         goto bad_area;
 370         }
 371         if (expand_stack(vma, address))
 372                 goto bad_area;
 373
 374 good_area:
 375         code = SEGV_ACCERR;
 376 #if defined(CONFIG_6xx)
 377         if (error_code & 0x95700000)
 378                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 379                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 380                 goto bad_area;
 381 #endif /* CONFIG_6xx */
 382 #if defined(CONFIG_8xx)
 383         /* 8xx sometimes need to load a invalid/non-present TLBs.
 384          * These must be invalidated separately as linux mm don't.
 385          */
 386         if (error_code & 0x40000000) /* no translation? */
 387                 _tlbil_va(address, 0, 0, 0);
 388
 389         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 390          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 391          * one which seems bad.
 392          */
 393         if (error_code & 0x10000000)
 394                 /* Guarded storage error. */
 395                 goto bad_area;
 396 #endif /* CONFIG_8xx */
 397
 398         if (is_exec) {
 399 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 400                 /* Protection fault on exec go straight to failure on
 401                  * Hash based MMUs as they either don't support per-page
 402                  * execute permission, or if they do, it's handled already
 403                  * at the hash level. This test would probably have to
 404                  * be removed if we change the way this works to make hash
 405                  * processors use the same I/D cache coherency mechanism
 406                  * as embedded.
 407                  */
 408                 if (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 409                         goto bad_area;
 410 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 411
 412                 /*
 413                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 414                  * provide separate controls over reading and executing.
 415                  *
 416                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 417                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 418                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 419                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 420                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 421                  */
 422                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 423                     (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 424                      !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))))
 425                         goto bad_area;
 426         /* a write */
 427         } else if (is_write) {
 428                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 429                         goto bad_area;
 430                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 431         /* a read */
 432         } else {
 433                 /* protection fault */
 434                 if (error_code & 0x08000000)
 435                         goto bad_area;
 436                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 437                         goto bad_area;
 438         }
 439
 440         /*
 441          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 442          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 443          * the fault.
 444          */
 445         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 446         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
 447                 rc = mm_fault_error(regs, address, fault);
 448                 if (rc >= MM_FAULT_RETURN)
 449                         goto bail;
 450                 else
 451                         rc = 0;
 452         }
 453
 454         /*
 455          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 456          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 457          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 458          */
 459         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 460                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 461                         current->maj_flt++;
 462                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 463                                       regs, address);
 464 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 465                         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 466                                 u32 page_ins;
 467
 468                                 preempt_disable();
 469                                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 470                                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 471                                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 472                                 preempt_enable();
 473                         }
 474 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 475                 } else {
 476                         current->min_flt++;
 477                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 478                                       regs, address);
 479                 }
 480                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 481                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 482                          * of starvation. */
 483                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 484                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 485                         goto retry;
 486                 }
 487         }
 488
 489         up_read(&mm->mmap_sem);
 490         goto bail;
 491
 492 bad_area:
 493         up_read(&mm->mmap_sem);
 494
 495 bad_area_nosemaphore:
 496         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 497         if (user_mode(regs)) {
 498                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 499                 goto bail;
 500         }
 501
 502         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT))
 503                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 504                                    " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 505                                    address, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 506
 507         rc = SIGSEGV;
 508
 509 bail:
 510         exception_exit(prev_state);
 511         return rc;
 512
 513 }
 514
 515 /*
 516  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 517  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 518  * of the procedures in traps.c.
 519  */
 520 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 521 {
 522         const struct exception_table_entry *entry;
 523
 524         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 525         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 526                 regs->nip = entry->fixup;
 527                 return;
 528         }
 529
 530         /* kernel has accessed a bad area */
 531
 532         switch (regs->trap) {
 533         case 0x300:
 534         case 0x380:
 535                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 536                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 537                 break;
 538         case 0x400:
 539         case 0x480:
 540                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 541                         "instruction fetch\n");
 542                 break;
 543         default:
 544                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 545                         "unknown fault\n");
 546                 break;
 547         }
 548         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 549                 regs->nip);
 550
 551         if (task_stack_end_corrupted(current))
 552                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 553
 554         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 555 }