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
  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 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 117 {
 118         siginfo_t info;
 119
 120         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 121
 122         if (user_mode(regs)) {
 123                 current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 124                 info.si_signo = SIGBUS;
 125                 info.si_errno = 0;
 126                 info.si_code = BUS_ADRERR;
 127                 info.si_addr = (void __user *)address;
 128                 force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 129                 return MM_FAULT_RETURN;
 130         }
 131         return MM_FAULT_ERR(SIGBUS);
 132 }
 133
 134 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 135 {
 136         /*
 137          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 138          * continue the pagefault.
 139          */
 140         if (fatal_signal_pending(current)) {
 141                 /*
 142                  * If we have retry set, the mmap semaphore will have
 143                  * alrady been released in __lock_page_or_retry(). Else
 144                  * we release it now.
 145                  */
 146                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 147                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 148                 /* Coming from kernel, we need to deal with uaccess fixups */
 149                 if (user_mode(regs))
 150                         return MM_FAULT_RETURN;
 151                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 152         }
 153
 154         /* No fault: be happy */
 155         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 156                 return MM_FAULT_CONTINUE;
 157
 158         /* Out of memory */
 159         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 160                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 161
 162                 /*
 163                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
 164                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
 165                  */
 166                 if (!user_mode(regs))
 167                         return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 168                 pagefault_out_of_memory();
 169                 return MM_FAULT_RETURN;
 170         }
 171
 172         /* Bus error. x86 handles HWPOISON here, we'll add this if/when
 173          * we support the feature in HW
 174          */
 175         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
 176                 return do_sigbus(regs, addr);
 177
 178         /* We don't understand the fault code, this is fatal */
 179         BUG();
 180         return MM_FAULT_CONTINUE;
 181 }
 182
 183 /*
 184  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 185  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 186  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 187  * fault.
 188  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 189  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 190  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 191  *  - 0 any SLB fault.
 192  *
 193  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 194  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 195  */
 196 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 197                             unsigned long error_code)
 198 {
 199         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 200         struct vm_area_struct * vma;
 201         struct mm_struct *mm = current->mm;
 202         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 203         int code = SEGV_MAPERR;
 204         int is_write = 0;
 205         int trap = TRAP(regs);
 206         int is_exec = trap == 0x400;
 207         int fault;
 208         int rc = 0, store_update_sp = 0;
 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 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 226         /*
 227          * we need to do this early because this "data storage
 228          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 229          * look at it
 230          */
 231         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 232                 rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 233                 if (rc)
 234                         goto bail;
 235         }
 236 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 237
 238         if (notify_page_fault(regs))
 239                 goto bail;
 240
 241         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
 242                 goto bail;
 243
 244         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 245         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE)) {
 246                 rc = SIGSEGV;
 247                 goto bail;
 248         }
 249
 250 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE) || \
 251                              defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
 252         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 253                 /* breakpoint match */
 254                 do_break(regs, address, error_code);
 255                 goto bail;
 256         }
 257 #endif
 258
 259         /* We restore the interrupt state now */
 260         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 261                 local_irq_enable();
 262
 263         if (in_atomic() || mm == NULL) {
 264                 if (!user_mode(regs)) {
 265                         rc = SIGSEGV;
 266                         goto bail;
 267                 }
 268                 /* in_atomic() in user mode is really bad,
 269                    as is current->mm == NULL. */
 270                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with "
 271                        "in_atomic() = %d mm = %p\n", in_atomic(), mm);
 272                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 273                        regs->nip, regs->msr);
 274                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 275         }
 276
 277         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 278
 279         /*
 280          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 281          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 282          * mmap_sem held
 283          */
 284         if (user_mode(regs))
 285                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 286
 287         if (user_mode(regs))
 288                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 289
 290         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 291          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 292          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 293          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 294          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 295          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 296          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 297          * exceptions table.
 298          *
 299          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 300          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 301          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 302          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 303          * thus avoiding the deadlock.
 304          */
 305         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 306                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 307                         goto bad_area_nosemaphore;
 308
 309 retry:
 310                 down_read(&mm->mmap_sem);
 311         } else {
 312                 /*
 313                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 314                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 315                  * down_read():
 316                  */
 317                 might_sleep();
 318         }
 319
 320         vma = find_vma(mm, address);
 321         if (!vma)
 322                 goto bad_area;
 323         if (vma->vm_start <= address)
 324                 goto good_area;
 325         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 326                 goto bad_area;
 327
 328         /*
 329          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 330          * 288 bytes below the stack pointer.
 331          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 332          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 333          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 334          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 335          * expand to 1MB without further checks.
 336          */
 337         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 338                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 339                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 340                 if (uregs == NULL)
 341                         goto bad_area;
 342
 343                 /*
 344                  * A user-mode access to an address a long way below
 345                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 346                  * is one which would update the stack pointer to the
 347                  * address accessed if the instruction completed,
 348                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 349                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 350                  *
 351                  * If we don't check this then any write to the area
 352                  * between the last mapped region and the stack will
 353                  * expand the stack rather than segfaulting.
 354                  */
 355                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 356                         goto bad_area;
 357         }
 358         if (expand_stack(vma, address))
 359                 goto bad_area;
 360
 361 good_area:
 362         code = SEGV_ACCERR;
 363 #if defined(CONFIG_6xx)
 364         if (error_code & 0x95700000)
 365                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 366                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 367                 goto bad_area;
 368 #endif /* CONFIG_6xx */
 369 #if defined(CONFIG_8xx)
 370         /* 8xx sometimes need to load a invalid/non-present TLBs.
 371          * These must be invalidated separately as linux mm don't.
 372          */
 373         if (error_code & 0x40000000) /* no translation? */
 374                 _tlbil_va(address, 0, 0, 0);
 375
 376         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 377          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 378          * one which seems bad.
 379          */
 380         if (error_code & 0x10000000)
 381                 /* Guarded storage error. */
 382                 goto bad_area;
 383 #endif /* CONFIG_8xx */
 384
 385         if (is_exec) {
 386 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 387                 /* Protection fault on exec go straight to failure on
 388                  * Hash based MMUs as they either don't support per-page
 389                  * execute permission, or if they do, it's handled already
 390                  * at the hash level. This test would probably have to
 391                  * be removed if we change the way this works to make hash
 392                  * processors use the same I/D cache coherency mechanism
 393                  * as embedded.
 394                  */
 395                 if (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 396                         goto bad_area;
 397 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 398
 399                 /*
 400                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 401                  * provide separate controls over reading and executing.
 402                  *
 403                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 404                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 405                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 406                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 407                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 408                  */
 409                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 410                     (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 411                      !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))))
 412                         goto bad_area;
 413         /* a write */
 414         } else if (is_write) {
 415                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 416                         goto bad_area;
 417                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 418         /* a read */
 419         } else {
 420                 /* protection fault */
 421                 if (error_code & 0x08000000)
 422                         goto bad_area;
 423                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 424                         goto bad_area;
 425         }
 426
 427         /*
 428          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 429          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 430          * the fault.
 431          */
 432         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 433         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
 434                 rc = mm_fault_error(regs, address, fault);
 435                 if (rc >= MM_FAULT_RETURN)
 436                         goto bail;
 437                 else
 438                         rc = 0;
 439         }
 440
 441         /*
 442          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 443          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 444          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 445          */
 446         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 447                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 448                         current->maj_flt++;
 449                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 450                                       regs, address);
 451 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 452                         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 453                                 u32 page_ins;
 454
 455                                 preempt_disable();
 456                                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 457                                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 458                                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 459                                 preempt_enable();
 460                         }
 461 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 462                 } else {
 463                         current->min_flt++;
 464                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 465                                       regs, address);
 466                 }
 467                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 468                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 469                          * of starvation. */
 470                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 471                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 472                         goto retry;
 473                 }
 474         }
 475
 476         up_read(&mm->mmap_sem);
 477         goto bail;
 478
 479 bad_area:
 480         up_read(&mm->mmap_sem);
 481
 482 bad_area_nosemaphore:
 483         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 484         if (user_mode(regs)) {
 485                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 486                 goto bail;
 487         }
 488
 489         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT))
 490                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 491                                    " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 492                                    address, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 493
 494         rc = SIGSEGV;
 495
 496 bail:
 497         exception_exit(prev_state);
 498         return rc;
 499
 500 }
 501
 502 /*
 503  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 504  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 505  * of the procedures in traps.c.
 506  */
 507 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 508 {
 509         const struct exception_table_entry *entry;
 510
 511         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 512         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 513                 regs->nip = entry->fixup;
 514                 return;
 515         }
 516
 517         /* kernel has accessed a bad area */
 518
 519         switch (regs->trap) {
 520         case 0x300:
 521         case 0x380:
 522                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 523                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 524                 break;
 525         case 0x400:
 526         case 0x480:
 527                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 528                         "instruction fetch\n");
 529                 break;
 530         default:
 531                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 532                         "unknown fault\n");
 533                 break;
 534         }
 535         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 536                 regs->nip);
 537
 538         if (task_stack_end_corrupted(current))
 539                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 540
 541         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 542 }