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/sched/task_stack.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/string.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/ptrace.h>
  26 #include <linux/mman.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/interrupt.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30 #include <linux/extable.h>
  31 #include <linux/kprobes.h>
  32 #include <linux/kdebug.h>
  33 #include <linux/perf_event.h>
  34 #include <linux/ratelimit.h>
  35 #include <linux/context_tracking.h>
  36 #include <linux/hugetlb.h>
  37 #include <linux/uaccess.h>
  38
  39 #include <asm/firmware.h>
  40 #include <asm/page.h>
  41 #include <asm/pgtable.h>
  42 #include <asm/mmu.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/tlbflush.h>
  45 #include <asm/siginfo.h>
  46 #include <asm/debug.h>
  47
  48 static inline bool notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  49 {
  50         bool ret = false;
  51
  52 #ifdef CONFIG_KPROBES
  53         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  54         if (!user_mode(regs)) {
  55                 preempt_disable();
  56                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
  57                         ret = true;
  58                 preempt_enable();
  59         }
  60 #endif /* CONFIG_KPROBES */
  61
  62         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
  63                 ret = true;
  64
  65         return ret;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  70  * an update addressing form which will update r1.
  71  */
  72 static bool store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  73 {
  74         unsigned int inst;
  75
  76         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  77                 return false;
  78         /* check for 1 in the rA field */
  79         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  80                 return false;
  81         /* check major opcode */
  82         switch (inst >> 26) {
  83         case 37:        /* stwu */
  84         case 39:        /* stbu */
  85         case 45:        /* sthu */
  86         case 53:        /* stfsu */
  87         case 55:        /* stfdu */
  88                 return true;
  89         case 62:        /* std or stdu */
  90                 return (inst & 3) == 1;
  91         case 31:
  92                 /* check minor opcode */
  93                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  94                 case 181:       /* stdux */
  95                 case 183:       /* stwux */
  96                 case 247:       /* stbux */
  97                 case 439:       /* sthux */
  98                 case 695:       /* stfsux */
  99                 case 759:       /* stfdux */
 100                         return true;
 101                 }
 102         }
 103         return false;
 104 }
 105 /*
 106  * do_page_fault error handling helpers
 107  */
 108
 109 static int
 110 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
 111 {
 112         /*
 113          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
 114          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
 115          * registers before calling bad_page_fault()
 116          */
 117         if (!user_mode(regs))
 118                 return SIGSEGV;
 119
 120         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
 121
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 126 {
 127         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
 128 }
 129
 130 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
 131 {
 132         struct mm_struct *mm = current->mm;
 133
 134         /*
 135          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 136          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 137          */
 138         up_read(&mm->mmap_sem);
 139
 140         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
 141 }
 142
 143 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 144 {
 145         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
 146 }
 147
 148 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 149 {
 150         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
 151 }
 152
 153 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 154                      unsigned int fault)
 155 {
 156         siginfo_t info;
 157         unsigned int lsb = 0;
 158
 159         if (!user_mode(regs))
 160                 return SIGBUS;
 161
 162         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 163         info.si_signo = SIGBUS;
 164         info.si_errno = 0;
 165         info.si_code = BUS_ADRERR;
 166         info.si_addr = (void __user *)address;
 167 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 168         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 169                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 170                         current->comm, current->pid, address);
 171                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
 172         }
 173
 174         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 175                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 176         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 177                 lsb = PAGE_SHIFT;
 178 #endif
 179         info.si_addr_lsb = lsb;
 180         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 181         return 0;
 182 }
 183
 184 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 185 {
 186         /*
 187          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 188          * continue processing.
 189          */
 190         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
 191                 return SIGKILL;
 192
 193         /* Out of memory */
 194         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 195                 /*
 196                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
 197                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
 198                  */
 199                 if (!user_mode(regs))
 200                         return SIGSEGV;
 201                 pagefault_out_of_memory();
 202         } else {
 203                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 204                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 205                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
 206                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 207                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
 208                 else
 209                         BUG();
 210         }
 211         return 0;
 212 }
 213
 214 /* Is this a bad kernel fault ? */
 215 static bool bad_kernel_fault(bool is_exec, unsigned long error_code,
 216                              unsigned long address)
 217 {
 218         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT))) {
 219                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute"
 220                                    " exec-protected page (%lx) -"
 221                                    "exploit attempt? (uid: %d)\n",
 222                                    address, from_kuid(&init_user_ns,
 223                                                       current_uid()));
 224         }
 225         return is_exec || (address >= TASK_SIZE);
 226 }
 227
 228 static bool bad_stack_expansion(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 229                                 struct vm_area_struct *vma,
 230                                 bool store_update_sp)
 231 {
 232         /*
 233          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 234          * 288 bytes below the stack pointer.
 235          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 236          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 237          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 238          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 239          * expand to 1MB without further checks.
 240          */
 241         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 242                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 243                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 244                 if (uregs == NULL)
 245                         return true;
 246
 247                 /*
 248                  * A user-mode access to an address a long way below
 249                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 250                  * is one which would update the stack pointer to the
 251                  * address accessed if the instruction completed,
 252                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 253                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 254                  *
 255                  * If we don't check this then any write to the area
 256                  * between the last mapped region and the stack will
 257                  * expand the stack rather than segfaulting.
 258                  */
 259                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 260                         return true;
 261         }
 262         return false;
 263 }
 264
 265 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec,
 266                          struct vm_area_struct *vma)
 267 {
 268         /*
 269          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 270          * provide separate controls over reading and executing.
 271          *
 272          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 273          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 274          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 275          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 276          * break programs compiled with a really old ABI though.
 277          */
 278         if (is_exec) {
 279                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 280                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 281                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
 282         }
 283
 284         if (is_write) {
 285                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 286                         return true;
 287                 return false;
 288         }
 289
 290         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 291                 return true;
 292
 293         return false;
 294 }
 295
 296 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 297 static inline void cmo_account_page_fault(void)
 298 {
 299         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 300                 u32 page_ins;
 301
 302                 preempt_disable();
 303                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 304                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 305                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 306                 preempt_enable();
 307         }
 308 }
 309 #else
 310 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
 311 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 312
 313 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 314 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code)
 315 {
 316         /*
 317          * For hash translation mode, we should never get a
 318          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 319          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 320          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 321          *
 322          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 323          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 324          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 325          * the special !is_write in the below conditional.
 326          *
 327          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 328          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 329          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 330          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 331          * here in such case.
 332          *
 333          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 334          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 335          * handling correctly.
 336          *
 337          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 338          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 339          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 340          * is conditional for server MMU.
 341          *
 342          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 343          * page table will have them marked noaccess for user.
 344          */
 345         if (!radix_enabled() && !is_write)
 346                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 347 }
 348 #else
 349 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code) { }
 350 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 351
 352 /*
 353  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
 354  * on the processor family
 355  */
 356 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 357 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
 358 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
 359 #else
 360 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
 361 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
 362 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
 363 #elif defined(CONFIG_PPC64)
 364 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
 365 #else
 366 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
 367 #endif
 368 #endif
 369
 370 /*
 371  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 372  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 373  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 374  * fault.
 375  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 376  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 377  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 378  *  - 0 any SLB fault.
 379  *
 380  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 381  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 382  */
 383 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 384                            unsigned long error_code)
 385 {
 386         struct vm_area_struct * vma;
 387         struct mm_struct *mm = current->mm;
 388         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 389         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
 390         int is_user = user_mode(regs);
 391         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
 392         int fault, major = 0;
 393         bool store_update_sp = false;
 394
 395         if (notify_page_fault(regs))
 396                 return 0;
 397
 398         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
 399                 if (is_user) {
 400                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
 401                         return 0;
 402                 }
 403                 return SIGBUS;
 404         }
 405
 406         /* Additional sanity check(s) */
 407         sanity_check_fault(is_write, error_code);
 408
 409         /*
 410          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 411          * take a page fault to a kernel address.
 412          */
 413         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(is_exec, error_code, address)))
 414                 return SIGSEGV;
 415
 416         /*
 417          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 418          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
 419          */
 420         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
 421                 if (is_user)
 422                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
 423                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
 424                                            " mm=%p\n",
 425                                            faulthandler_disabled(), mm);
 426                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 427         }
 428
 429         /* We restore the interrupt state now */
 430         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 431                 local_irq_enable();
 432
 433         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 434
 435         /*
 436          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 437          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 438          * mmap_sem held
 439          */
 440         if (is_write && is_user)
 441                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 442
 443         if (is_user)
 444                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 445         if (is_write)
 446                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 447         if (is_exec)
 448                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
 449
 450         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 451          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 452          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 453          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 454          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 455          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 456          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 457          * exceptions table.
 458          *
 459          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 460          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 461          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 462          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 463          * thus avoiding the deadlock.
 464          */
 465         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
 466                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
 467                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 468
 469 retry:
 470                 down_read(&mm->mmap_sem);
 471         } else {
 472                 /*
 473                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 474                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 475                  * down_read():
 476                  */
 477                 might_sleep();
 478         }
 479
 480         vma = find_vma(mm, address);
 481         if (unlikely(!vma))
 482                 return bad_area(regs, address);
 483         if (likely(vma->vm_start <= address))
 484                 goto good_area;
 485         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
 486                 return bad_area(regs, address);
 487
 488         /* The stack is being expanded, check if it's valid */
 489         if (unlikely(bad_stack_expansion(regs, address, vma, store_update_sp)))
 490                 return bad_area(regs, address);
 491
 492         /* Try to expand it */
 493         if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
 494                 return bad_area(regs, address);
 495
 496 good_area:
 497         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
 498                 return bad_access(regs, address);
 499
 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         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
 507
 508         /*
 509          * Handle the retry right now, the mmap_sem has been released in that
 510          * case.
 511          */
 512         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 513                 /* We retry only once */
 514                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 515                         /*
 516                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 517                          * of starvation.
 518                          */
 519                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 520                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 521                         if (!fatal_signal_pending(current))
 522                                 goto retry;
 523                 }
 524
 525                 /*
 526                  * User mode? Just return to handle the fatal exception otherwise
 527                  * return to bad_page_fault
 528                  */
 529                 return is_user ? 0 : SIGBUS;
 530         }
 531
 532         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 533
 534         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 535                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
 536
 537         /*
 538          * Major/minor page fault accounting.
 539          */
 540         if (major) {
 541                 current->maj_flt++;
 542                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
 543                 cmo_account_page_fault();
 544         } else {
 545                 current->min_flt++;
 546                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
 547         }
 548         return 0;
 549 }
 550 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
 551
 552 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 553                   unsigned long error_code)
 554 {
 555         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 556         int rc = __do_page_fault(regs, address, error_code);
 557         exception_exit(prev_state);
 558         return rc;
 559 }
 560 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
 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 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 568 {
 569         const struct exception_table_entry *entry;
 570
 571         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 572         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 573                 regs->nip = extable_fixup(entry);
 574                 return;
 575         }
 576
 577         /* kernel has accessed a bad area */
 578
 579         switch (regs->trap) {
 580         case 0x300:
 581         case 0x380:
 582                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 583                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 584                 break;
 585         case 0x400:
 586         case 0x480:
 587                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 588                         "instruction fetch\n");
 589                 break;
 590         case 0x600:
 591                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 592                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 593                 break;
 594         default:
 595                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 596                         "unknown fault\n");
 597                 break;
 598         }
 599         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 600                 regs->nip);
 601
 602         if (task_stack_end_corrupted(current))
 603                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 604
 605         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 606 }