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/magic.h>
  34 #include <linux/ratelimit.h>
  35
  36 #include <asm/firmware.h>
  37 #include <asm/page.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/mmu.h>
  40 #include <asm/mmu_context.h>
  41 #include <asm/uaccess.h>
  42 #include <asm/tlbflush.h>
  43 #include <asm/siginfo.h>
  44 #include <asm/debug.h>
  45 #include <mm/mmu_decl.h>
  46
  47 #include "icswx.h"
  48
  49 #ifdef CONFIG_KPROBES
  50 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  51 {
  52         int ret = 0;
  53
  54         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  55         if (!user_mode(regs)) {
  56                 preempt_disable();
  57                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
  58                         ret = 1;
  59                 preempt_enable();
  60         }
  61
  62         return ret;
  63 }
  64 #else
  65 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  66 {
  67         return 0;
  68 }
  69 #endif
  70
  71 /*
  72  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  73  * an update addressing form which will update r1.
  74  */
  75 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  76 {
  77         unsigned int inst;
  78
  79         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  80                 return 0;
  81         /* check for 1 in the rA field */
  82         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  83                 return 0;
  84         /* check major opcode */
  85         switch (inst >> 26) {
  86         case 37:        /* stwu */
  87         case 39:        /* stbu */
  88         case 45:        /* sthu */
  89         case 53:        /* stfsu */
  90         case 55:        /* stfdu */
  91                 return 1;
  92         case 62:        /* std or stdu */
  93                 return (inst & 3) == 1;
  94         case 31:
  95                 /* check minor opcode */
  96                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  97                 case 181:       /* stdux */
  98                 case 183:       /* stwux */
  99                 case 247:       /* stbux */
 100                 case 439:       /* sthux */
 101                 case 695:       /* stfsux */
 102                 case 759:       /* stfdux */
 103                         return 1;
 104                 }
 105         }
 106         return 0;
 107 }
 108 /*
 109  * do_page_fault error handling helpers
 110  */
 111
 112 #define MM_FAULT_RETURN         0
 113 #define MM_FAULT_CONTINUE       -1
 114 #define MM_FAULT_ERR(sig)       (sig)
 115
 116 static int out_of_memory(struct pt_regs *regs)
 117 {
 118         /*
 119          * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 120          * us unable to handle the page fault gracefully.
 121          */
 122         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 123         if (!user_mode(regs))
 124                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 125         pagefault_out_of_memory();
 126         return MM_FAULT_RETURN;
 127 }
 128
 129 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 130 {
 131         siginfo_t info;
 132
 133         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 134
 135         if (user_mode(regs)) {
 136                 info.si_signo = SIGBUS;
 137                 info.si_errno = 0;
 138                 info.si_code = BUS_ADRERR;
 139                 info.si_addr = (void __user *)address;
 140                 force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 141                 return MM_FAULT_RETURN;
 142         }
 143         return MM_FAULT_ERR(SIGBUS);
 144 }
 145
 146 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 147 {
 148         /*
 149          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 150          * continue the pagefault.
 151          */
 152         if (fatal_signal_pending(current)) {
 153                 /*
 154                  * If we have retry set, the mmap semaphore will have
 155                  * alrady been released in __lock_page_or_retry(). Else
 156                  * we release it now.
 157                  */
 158                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 159                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 160                 /* Coming from kernel, we need to deal with uaccess fixups */
 161                 if (user_mode(regs))
 162                         return MM_FAULT_RETURN;
 163                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 164         }
 165
 166         /* No fault: be happy */
 167         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 168                 return MM_FAULT_CONTINUE;
 169
 170         /* Out of memory */
 171         if (fault & VM_FAULT_OOM)
 172                 return out_of_memory(regs);
 173
 174         /* Bus error. x86 handles HWPOISON here, we'll add this if/when
 175          * we support the feature in HW
 176          */
 177         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 178                 return do_sigbus(regs, addr);
 179
 180         /* We don't understand the fault code, this is fatal */
 181         BUG();
 182         return MM_FAULT_CONTINUE;
 183 }
 184
 185 /*
 186  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 187  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 188  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 189  * fault.
 190  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 191  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 192  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 193  *  - 0 any SLB fault.
 194  *
 195  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 196  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 197  */
 198 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 199                             unsigned long error_code)
 200 {
 201         struct vm_area_struct * vma;
 202         struct mm_struct *mm = current->mm;
 203         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 204         int code = SEGV_MAPERR;
 205         int is_write = 0;
 206         int trap = TRAP(regs);
 207         int is_exec = trap == 0x400;
 208         int fault;
 209
 210 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 211         /*
 212          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 213          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 214          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 215          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 216          */
 217         if (trap == 0x400)
 218                 error_code &= 0x48200000;
 219         else
 220                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 221 #else
 222         is_write = error_code & ESR_DST;
 223 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 224
 225         if (is_write)
 226                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 227
 228 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 229         /*
 230          * we need to do this early because this "data storage
 231          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 232          * look at it
 233          */
 234         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 235                 int rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 236                 if (rc)
 237                         return rc;
 238         }
 239 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 240
 241         if (notify_page_fault(regs))
 242                 return 0;
 243
 244         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
 245                 return 0;
 246
 247         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 248         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE))
 249                 return SIGSEGV;
 250
 251 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE) || \
 252                              defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
 253         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 254                 /* DABR match */
 255                 do_dabr(regs, address, error_code);
 256                 return 0;
 257         }
 258 #endif
 259
 260         /* We restore the interrupt state now */
 261         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 262                 local_irq_enable();
 263
 264         if (in_atomic() || mm == NULL) {
 265                 if (!user_mode(regs))
 266                         return SIGSEGV;
 267                 /* in_atomic() in user mode is really bad,
 268                    as is current->mm == NULL. */
 269                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with "
 270                        "in_atomic() = %d mm = %p\n", in_atomic(), mm);
 271                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 272                        regs->nip, regs->msr);
 273                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 274         }
 275
 276         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 277
 278         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 279          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 280          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 281          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 282          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 283          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 284          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 285          * exceptions table.
 286          *
 287          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 288          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 289          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 290          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 291          * thus avoiding the deadlock.
 292          */
 293         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 294                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 295                         goto bad_area_nosemaphore;
 296
 297 retry:
 298                 down_read(&mm->mmap_sem);
 299         } else {
 300                 /*
 301                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 302                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 303                  * down_read():
 304                  */
 305                 might_sleep();
 306         }
 307
 308         vma = find_vma(mm, address);
 309         if (!vma)
 310                 goto bad_area;
 311         if (vma->vm_start <= address)
 312                 goto good_area;
 313         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 314                 goto bad_area;
 315
 316         /*
 317          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 318          * 288 bytes below the stack pointer.
 319          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 320          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 321          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 322          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 323          * expand to 1MB without further checks.
 324          */
 325         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 326                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 327                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 328                 if (uregs == NULL)
 329                         goto bad_area;
 330
 331                 /*
 332                  * A user-mode access to an address a long way below
 333                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 334                  * is one which would update the stack pointer to the
 335                  * address accessed if the instruction completed,
 336                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 337                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 338                  *
 339                  * If we don't check this then any write to the area
 340                  * between the last mapped region and the stack will
 341                  * expand the stack rather than segfaulting.
 342                  */
 343                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1]
 344                     && (!user_mode(regs) || !store_updates_sp(regs)))
 345                         goto bad_area;
 346         }
 347         if (expand_stack(vma, address))
 348                 goto bad_area;
 349
 350 good_area:
 351         code = SEGV_ACCERR;
 352 #if defined(CONFIG_6xx)
 353         if (error_code & 0x95700000)
 354                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 355                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 356                 goto bad_area;
 357 #endif /* CONFIG_6xx */
 358 #if defined(CONFIG_8xx)
 359         /* 8xx sometimes need to load a invalid/non-present TLBs.
 360          * These must be invalidated separately as linux mm don't.
 361          */
 362         if (error_code & 0x40000000) /* no translation? */
 363                 _tlbil_va(address, 0, 0, 0);
 364
 365         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 366          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 367          * one which seems bad.
 368          */
 369         if (error_code & 0x10000000)
 370                 /* Guarded storage error. */
 371                 goto bad_area;
 372 #endif /* CONFIG_8xx */
 373
 374         if (is_exec) {
 375 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 376                 /* Protection fault on exec go straight to failure on
 377                  * Hash based MMUs as they either don't support per-page
 378                  * execute permission, or if they do, it's handled already
 379                  * at the hash level. This test would probably have to
 380                  * be removed if we change the way this works to make hash
 381                  * processors use the same I/D cache coherency mechanism
 382                  * as embedded.
 383                  */
 384                 if (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 385                         goto bad_area;
 386 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 387
 388                 /*
 389                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 390                  * provide separate controls over reading and executing.
 391                  *
 392                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 393                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 394                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 395                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 396                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 397                  */
 398                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 399                     (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 400                      !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))))
 401                         goto bad_area;
 402         /* a write */
 403         } else if (is_write) {
 404                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 405                         goto bad_area;
 406         /* a read */
 407         } else {
 408                 /* protection fault */
 409                 if (error_code & 0x08000000)
 410                         goto bad_area;
 411                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 412                         goto bad_area;
 413         }
 414
 415         /*
 416          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 417          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 418          * the fault.
 419          */
 420         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 421         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
 422                 int rc = mm_fault_error(regs, address, fault);
 423                 if (rc >= MM_FAULT_RETURN)
 424                         return rc;
 425         }
 426
 427         /*
 428          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 429          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 430          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 431          */
 432         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 433                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 434                         current->maj_flt++;
 435                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 436                                       regs, address);
 437 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 438                         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 439                                 preempt_disable();
 440                                 get_lppaca()->page_ins += (1 << PAGE_FACTOR);
 441                                 preempt_enable();
 442                         }
 443 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 444                 } else {
 445                         current->min_flt++;
 446                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 447                                       regs, address);
 448                 }
 449                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 450                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 451                          * of starvation. */
 452                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 453                         goto retry;
 454                 }
 455         }
 456
 457         up_read(&mm->mmap_sem);
 458         return 0;
 459
 460 bad_area:
 461         up_read(&mm->mmap_sem);
 462
 463 bad_area_nosemaphore:
 464         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 465         if (user_mode(regs)) {
 466                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 467                 return 0;
 468         }
 469
 470         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT))
 471                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 472                                    " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 473                                    address, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 474
 475         return SIGSEGV;
 476
 477 }
 478
 479 /*
 480  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 481  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 482  * of the procedures in traps.c.
 483  */
 484 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 485 {
 486         const struct exception_table_entry *entry;
 487         unsigned long *stackend;
 488
 489         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 490         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 491                 regs->nip = entry->fixup;
 492                 return;
 493         }
 494
 495         /* kernel has accessed a bad area */
 496
 497         switch (regs->trap) {
 498         case 0x300:
 499         case 0x380:
 500                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 501                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 502                 break;
 503         case 0x400:
 504         case 0x480:
 505                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 506                         "instruction fetch\n");
 507                 break;
 508         default:
 509                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 510                         "unknown fault\n");
 511                 break;
 512         }
 513         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 514                 regs->nip);
 515
 516         stackend = end_of_stack(current);
 517         if (current != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 518                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 519
 520         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 521 }