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 #include "icswx.h"
  49
  50 static inline bool notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  51 {
  52         bool ret = false;
  53
  54 #ifdef CONFIG_KPROBES
  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 = true;
  60                 preempt_enable();
  61         }
  62 #endif /* CONFIG_KPROBES */
  63
  64         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
  65                 ret = true;
  66
  67         return ret;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  72  * an update addressing form which will update r1.
  73  */
  74 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  75 {
  76         unsigned int inst;
  77
  78         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  79                 return 0;
  80         /* check for 1 in the rA field */
  81         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  82                 return 0;
  83         /* check major opcode */
  84         switch (inst >> 26) {
  85         case 37:        /* stwu */
  86         case 39:        /* stbu */
  87         case 45:        /* sthu */
  88         case 53:        /* stfsu */
  89         case 55:        /* stfdu */
  90                 return 1;
  91         case 62:        /* std or stdu */
  92                 return (inst & 3) == 1;
  93         case 31:
  94                 /* check minor opcode */
  95                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  96                 case 181:       /* stdux */
  97                 case 183:       /* stwux */
  98                 case 247:       /* stbux */
  99                 case 439:       /* sthux */
 100                 case 695:       /* stfsux */
 101                 case 759:       /* stfdux */
 102                         return 1;
 103                 }
 104         }
 105         return 0;
 106 }
 107 /*
 108  * do_page_fault error handling helpers
 109  */
 110
 111 static int
 112 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
 113 {
 114         /*
 115          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
 116          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
 117          * registers before calling bad_page_fault()
 118          */
 119         if (!user_mode(regs))
 120                 return SIGSEGV;
 121
 122         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
 123
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 128 {
 129         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
 130 }
 131
 132 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
 133 {
 134         struct mm_struct *mm = current->mm;
 135
 136         /*
 137          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 138          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 139          */
 140         up_read(&mm->mmap_sem);
 141
 142         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
 143 }
 144
 145 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 146 {
 147         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
 148 }
 149
 150 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 151                      unsigned int fault)
 152 {
 153         siginfo_t info;
 154         unsigned int lsb = 0;
 155
 156         if (!user_mode(regs))
 157                 return SIGBUS;
 158
 159         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 160         info.si_signo = SIGBUS;
 161         info.si_errno = 0;
 162         info.si_code = BUS_ADRERR;
 163         info.si_addr = (void __user *)address;
 164 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 165         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 166                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 167                         current->comm, current->pid, address);
 168                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
 169         }
 170
 171         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 172                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 173         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 174                 lsb = PAGE_SHIFT;
 175 #endif
 176         info.si_addr_lsb = lsb;
 177         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 178         return 0;
 179 }
 180
 181 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 182 {
 183         /*
 184          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 185          * continue processing.
 186          */
 187         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
 188                 return SIGKILL;
 189
 190         /* Out of memory */
 191         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 192                 /*
 193                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
 194                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
 195                  */
 196                 if (!user_mode(regs))
 197                         return SIGSEGV;
 198                 pagefault_out_of_memory();
 199         } else {
 200                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 201                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 202                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
 203                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 204                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
 205                 else
 206                         BUG();
 207         }
 208         return 0;
 209 }
 210
 211 /* Is this a bad kernel fault ? */
 212 static bool bad_kernel_fault(bool is_exec, unsigned long error_code,
 213                              unsigned long address)
 214 {
 215         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT))) {
 216                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute"
 217                                    " exec-protected page (%lx) -"
 218                                    "exploit attempt? (uid: %d)\n",
 219                                    address, from_kuid(&init_user_ns,
 220                                                       current_uid()));
 221         }
 222         return is_exec || (address >= TASK_SIZE);
 223 }
 224
 225 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 226 static inline void cmo_account_page_fault(void)
 227 {
 228         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 229                 u32 page_ins;
 230
 231                 preempt_disable();
 232                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 233                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 234                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 235                 preempt_enable();
 236         }
 237 }
 238 #else
 239 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
 240 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 241
 242 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 243 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code)
 244 {
 245         /*
 246          * For hash translation mode, we should never get a
 247          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 248          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 249          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 250          *
 251          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 252          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 253          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 254          * the special !is_write in the below conditional.
 255          *
 256          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 257          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 258          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 259          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 260          * here in such case.
 261          *
 262          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 263          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 264          * handling correctly.
 265          *
 266          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 267          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 268          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 269          * is conditional for server MMU.
 270          *
 271          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 272          * page table will have them marked noaccess for user.
 273          */
 274         if (!radix_enabled() && !is_write)
 275                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 276 }
 277 #else
 278 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code) { }
 279 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 280
 281 /*
 282  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
 283  * on the processor family
 284  */
 285 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 286 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
 287 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
 288 #else
 289 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
 290 #if defined(CONFIG_8xx)
 291 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & 0x10000000)
 292 #elif defined(CONFIG_PPC64)
 293 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
 294 #else
 295 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
 296 #endif
 297 #endif
 298
 299 /*
 300  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 301  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 302  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 303  * fault.
 304  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 305  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 306  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 307  *  - 0 any SLB fault.
 308  *
 309  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 310  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 311  */
 312 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 313                            unsigned long error_code)
 314 {
 315         struct vm_area_struct * vma;
 316         struct mm_struct *mm = current->mm;
 317         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 318         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
 319         int is_user = user_mode(regs);
 320         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
 321         int fault;
 322         int store_update_sp = 0;
 323
 324 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 325         /*
 326          * we need to do this early because this "data storage
 327          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 328          * look at it
 329          */
 330         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 331                 int rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 332                 if (rc)
 333                         return rc;
 334         }
 335 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 336
 337         if (notify_page_fault(regs))
 338                 return 0;
 339
 340         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
 341                 if (is_user) {
 342                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
 343                         return 0;
 344                 }
 345                 return SIGBUS;
 346         }
 347
 348         /* Additional sanity check(s) */
 349         sanity_check_fault(is_write, error_code);
 350
 351         /*
 352          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 353          * take a page fault to a kernel address.
 354          */
 355         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(is_exec, error_code, address)))
 356                 return SIGSEGV;
 357
 358         /*
 359          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 360          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
 361          */
 362         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
 363                 if (is_user)
 364                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
 365                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
 366                                            " mm=%p\n",
 367                                            faulthandler_disabled(), mm);
 368                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 369         }
 370
 371         /* We restore the interrupt state now */
 372         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 373                 local_irq_enable();
 374
 375         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 376
 377         /*
 378          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 379          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 380          * mmap_sem held
 381          */
 382         if (is_write && is_user)
 383                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 384
 385         if (is_user)
 386                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 387
 388         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 389          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 390          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 391          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 392          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 393          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 394          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 395          * exceptions table.
 396          *
 397          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 398          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 399          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 400          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 401          * thus avoiding the deadlock.
 402          */
 403         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
 404                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
 405                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 406
 407 retry:
 408                 down_read(&mm->mmap_sem);
 409         } else {
 410                 /*
 411                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 412                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 413                  * down_read():
 414                  */
 415                 might_sleep();
 416         }
 417
 418         vma = find_vma(mm, address);
 419         if (unlikely(!vma))
 420                 return bad_area(regs, address);
 421         if (likely(vma->vm_start <= address))
 422                 goto good_area;
 423         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
 424                 return bad_area(regs, address);
 425
 426         /*
 427          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 428          * 288 bytes below the stack pointer.
 429          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 430          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 431          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 432          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 433          * expand to 1MB without further checks.
 434          */
 435         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 436                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 437                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 438                 if (uregs == NULL)
 439                         return bad_area(regs, address);
 440
 441                 /*
 442                  * A user-mode access to an address a long way below
 443                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 444                  * is one which would update the stack pointer to the
 445                  * address accessed if the instruction completed,
 446                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 447                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 448                  *
 449                  * If we don't check this then any write to the area
 450                  * between the last mapped region and the stack will
 451                  * expand the stack rather than segfaulting.
 452                  */
 453                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 454                         return bad_area(regs, address);
 455         }
 456         if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
 457                 return bad_area(regs, address);
 458
 459 good_area:
 460         if (is_exec) {
 461                 /*
 462                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 463                  * provide separate controls over reading and executing.
 464                  *
 465                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 466                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 467                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 468                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 469                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 470                  */
 471                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 472                              (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 473                               !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)))))
 474                         return bad_area(regs, address);
 475         /* a write */
 476         } else if (is_write) {
 477                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 478                         return bad_area(regs, address);
 479                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 480         /* a read */
 481         } else {
 482                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 483                         return bad_area(regs, address);
 484         }
 485
 486         /*
 487          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 488          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 489          * the fault.
 490          */
 491         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
 492
 493         /*
 494          * Handle the retry right now, the mmap_sem has been released in that
 495          * case.
 496          */
 497         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 498                 /* We retry only once */
 499                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 500                         /*
 501                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 502                          * of starvation.
 503                          */
 504                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 505                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 506                         if (!fatal_signal_pending(current))
 507                                 goto retry;
 508                 }
 509
 510                 /*
 511                  * User mode? Just return to handle the fatal exception otherwise
 512                  * return to bad_page_fault
 513                  */
 514                 return is_user ? 0 : SIGBUS;
 515         }
 516
 517         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 518
 519         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 520                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
 521
 522         /*
 523          * Major/minor page fault accounting.
 524          */
 525         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 526                 current->maj_flt++;
 527                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
 528                 cmo_account_page_fault();
 529         } else {
 530                 current->min_flt++;
 531                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
 532         }
 533         return 0;
 534 }
 535 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
 536
 537 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 538                   unsigned long error_code)
 539 {
 540         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 541         int rc = __do_page_fault(regs, address, error_code);
 542         exception_exit(prev_state);
 543         return rc;
 544 }
 545 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
 546
 547 /*
 548  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 549  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 550  * of the procedures in traps.c.
 551  */
 552 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 553 {
 554         const struct exception_table_entry *entry;
 555
 556         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 557         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 558                 regs->nip = extable_fixup(entry);
 559                 return;
 560         }
 561
 562         /* kernel has accessed a bad area */
 563
 564         switch (regs->trap) {
 565         case 0x300:
 566         case 0x380:
 567                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 568                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 569                 break;
 570         case 0x400:
 571         case 0x480:
 572                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 573                         "instruction fetch\n");
 574                 break;
 575         case 0x600:
 576                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 577                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 578                 break;
 579         default:
 580                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 581                         "unknown fault\n");
 582                 break;
 583         }
 584         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 585                 regs->nip);
 586
 587         if (task_stack_end_corrupted(current))
 588                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 589
 590         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 591 }