arch/arm/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/signal.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/hardirq.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/kprobes.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/page-flags.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/highmem.h>
  21 #include <linux/perf_event.h>
  22
  23 #include <asm/exception.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/system_misc.h>
  26 #include <asm/system_info.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28
  29 #include "fault.h"
  30
  31 #ifdef CONFIG_MMU
  32
  33 #ifdef CONFIG_KPROBES
  34 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  35 {
  36         int ret = 0;
  37
  38         if (!user_mode(regs)) {
  39                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  40                 preempt_disable();
  41                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  42                         ret = 1;
  43                 preempt_enable();
  44         }
  45
  46         return ret;
  47 }
  48 #else
  49 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  50 {
  51         return 0;
  52 }
  53 #endif
  54
  55 /*
  56  * This is useful to dump out the page tables associated with
  57  * 'addr' in mm 'mm'.
  58  */
  59 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  60 {
  61         pgd_t *pgd;
  62
  63         if (!mm)
  64                 mm = &init_mm;
  65
  66         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
  67         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  68         pr_alert("[%08lx] *pgd=%08llx",
  69                         addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  70
  71         do {
  72                 pud_t *pud;
  73                 pmd_t *pmd;
  74                 pte_t *pte;
  75
  76                 if (pgd_none(*pgd))
  77                         break;
  78
  79                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  80                         pr_cont("(bad)");
  81                         break;
  82                 }
  83
  84                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  85                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  86                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  87
  88                 if (pud_none(*pud))
  89                         break;
  90
  91                 if (pud_bad(*pud)) {
  92                         pr_cont("(bad)");
  93                         break;
  94                 }
  95
  96                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  97                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  98                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  99
 100                 if (pmd_none(*pmd))
 101                         break;
 102
 103                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 104                         pr_cont("(bad)");
 105                         break;
 106                 }
 107
 108                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 109                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 110                         break;
 111
 112                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 113                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
 114 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 115                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
 116                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
 117 #endif
 118                 pte_unmap(pte);
 119         } while(0);
 120
 121         pr_cont("\n");
 122 }
 123 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 124 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 125 { }
 126 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 127
 128 /*
 129  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 130  */
 131 static void
 132 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 133                   struct pt_regs *regs)
 134 {
 135         /*
 136          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 137          */
 138         if (fixup_exception(regs))
 139                 return;
 140
 141         /*
 142          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 143          */
 144         bust_spinlocks(1);
 145         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 146                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 147                  "paging request", addr);
 148
 149         show_pte(mm, addr);
 150         die("Oops", regs, fsr);
 151         bust_spinlocks(0);
 152         do_exit(SIGKILL);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 157  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 158  */
 159 static void
 160 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 161                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 162                 struct pt_regs *regs)
 163 {
 164         struct siginfo si;
 165
 166         if (addr > TASK_SIZE)
 167                 harden_branch_predictor();
 168
 169 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 170         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 171             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 172                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 173                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 174                 show_pte(tsk->mm, addr);
 175                 show_regs(regs);
 176         }
 177 #endif
 178
 179         tsk->thread.address = addr;
 180         tsk->thread.error_code = fsr;
 181         tsk->thread.trap_no = 14;
 182         si.si_signo = sig;
 183         si.si_errno = 0;
 184         si.si_code = code;
 185         si.si_addr = (void __user *)addr;
 186         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 187 }
 188
 189 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 190 {
 191         struct task_struct *tsk = current;
 192         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 193
 194         /*
 195          * If we are in kernel mode at this point, we
 196          * have no context to handle this fault with.
 197          */
 198         if (user_mode(regs))
 199                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 200         else
 201                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 202 }
 203
 204 #ifdef CONFIG_MMU
 205 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 206 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 207
 208 /*
 209  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 210  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 211  * we allow any permission.
 212  */
 213 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 214 {
 215         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 216
 217         if ((fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM))
 218                 mask = VM_WRITE;
 219         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 220                 mask = VM_EXEC;
 221
 222         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 223 }
 224
 225 static int __kprobes
 226 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 227                 unsigned int flags, struct task_struct *tsk)
 228 {
 229         struct vm_area_struct *vma;
 230         int fault;
 231
 232         vma = find_vma(mm, addr);
 233         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 234         if (unlikely(!vma))
 235                 goto out;
 236         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 237                 goto check_stack;
 238
 239         /*
 240          * Ok, we have a good vm_area for this
 241          * memory access, so we can handle it.
 242          */
 243 good_area:
 244         if (access_error(fsr, vma)) {
 245                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 246                 goto out;
 247         }
 248
 249         return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, flags);
 250
 251 check_stack:
 252         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 253         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 254             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 255                 goto good_area;
 256 out:
 257         return fault;
 258 }
 259
 260 static int __kprobes
 261 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 262 {
 263         struct task_struct *tsk;
 264         struct mm_struct *mm;
 265         int fault, sig, code;
 266         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 267
 268         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 269                 return 0;
 270
 271         tsk = current;
 272         mm  = tsk->mm;
 273
 274         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 275         if (interrupts_enabled(regs))
 276                 local_irq_enable();
 277
 278         /*
 279          * If we're in an interrupt or have no user
 280          * context, we must not take the fault..
 281          */
 282         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 283                 goto no_context;
 284
 285         if (user_mode(regs))
 286                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 287         if ((fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM))
 288                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 289
 290         /*
 291          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 292          * validly references user space from well defined areas of the code,
 293          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 294          */
 295         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 296                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 297                         goto no_context;
 298 retry:
 299                 down_read(&mm->mmap_sem);
 300         } else {
 301                 /*
 302                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 303                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 304                  * down_read()
 305                  */
 306                 might_sleep();
 307 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 308                 if (!user_mode(regs) &&
 309                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 310                         goto no_context;
 311 #endif
 312         }
 313
 314         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
 315
 316         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 317          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because
 318          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 319          * mm/filemap.c. */
 320         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 321                 if (!user_mode(regs))
 322                         goto no_context;
 323                 return 0;
 324         }
 325
 326         /*
 327          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 328          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 329          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 330          */
 331
 332         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 333         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR) && flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 334                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 335                         tsk->maj_flt++;
 336                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 337                                         regs, addr);
 338                 } else {
 339                         tsk->min_flt++;
 340                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 341                                         regs, addr);
 342                 }
 343                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 344                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 345                         * of starvation. */
 346                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 347                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 348                         goto retry;
 349                 }
 350         }
 351
 352         up_read(&mm->mmap_sem);
 353
 354         /*
 355          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 356          */
 357         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 358                 return 0;
 359
 360         /*
 361          * If we are in kernel mode at this point, we
 362          * have no context to handle this fault with.
 363          */
 364         if (!user_mode(regs))
 365                 goto no_context;
 366
 367         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 368                 /*
 369                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 370                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 371                  * got oom-killed)
 372                  */
 373                 pagefault_out_of_memory();
 374                 return 0;
 375         }
 376
 377         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 378                 /*
 379                  * We had some memory, but were unable to
 380                  * successfully fix up this page fault.
 381                  */
 382                 sig = SIGBUS;
 383                 code = BUS_ADRERR;
 384         } else {
 385                 /*
 386                  * Something tried to access memory that
 387                  * isn't in our memory map..
 388                  */
 389                 sig = SIGSEGV;
 390                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 391                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 392         }
 393
 394         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 395         return 0;
 396
 397 no_context:
 398         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 399         return 0;
 400 }
 401 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 402 static int
 403 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 404 {
 405         return 0;
 406 }
 407 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 408
 409 /*
 410  * First Level Translation Fault Handler
 411  *
 412  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 413  * a valid entry for the address.
 414  *
 415  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 416  * probably faulting in the vmalloc() area.
 417  *
 418  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 419  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 420  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 421  *
 422  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 423  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 424  * from the master page table, nothing more.
 425  */
 426 #ifdef CONFIG_MMU
 427 static int __kprobes
 428 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 429                      struct pt_regs *regs)
 430 {
 431         unsigned int index;
 432         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 433         pud_t *pud, *pud_k;
 434         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 435
 436         if (addr < TASK_SIZE)
 437                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 438
 439         if (user_mode(regs))
 440                 goto bad_area;
 441
 442         index = pgd_index(addr);
 443
 444         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 445         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 446
 447         if (pgd_none(*pgd_k))
 448                 goto bad_area;
 449         if (!pgd_present(*pgd))
 450                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 451
 452         pud = pud_offset(pgd, addr);
 453         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 454
 455         if (pud_none(*pud_k))
 456                 goto bad_area;
 457         if (!pud_present(*pud))
 458                 set_pud(pud, *pud_k);
 459
 460         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 461         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 462
 463 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 464         /*
 465          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 466          */
 467         index = 0;
 468 #else
 469         /*
 470          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 471          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 472          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 473          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 474          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 475          * for the first of pair.
 476          */
 477         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 478 #endif
 479         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 480                 goto bad_area;
 481
 482         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 483         return 0;
 484
 485 bad_area:
 486         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 487         return 0;
 488 }
 489 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 490 static int
 491 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 492                      struct pt_regs *regs)
 493 {
 494         return 0;
 495 }
 496 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 497
 498 /*
 499  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 500  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 501  */
 502 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 503 static int
 504 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 505 {
 506         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 507         return 0;
 508 }
 509 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 510
 511 /*
 512  * This abort handler always returns "fault".
 513  */
 514 static int
 515 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 516 {
 517         return 1;
 518 }
 519
 520 struct fsr_info {
 521         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 522         int     sig;
 523         int     code;
 524         const char *name;
 525 };
 526
 527 /* FSR definition */
 528 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 529 #include "fsr-3level.c"
 530 #else
 531 #include "fsr-2level.c"
 532 #endif
 533
 534 void __init
 535 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 536                 int sig, int code, const char *name)
 537 {
 538         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 539                 BUG();
 540
 541         fsr_info[nr].fn   = fn;
 542         fsr_info[nr].sig  = sig;
 543         fsr_info[nr].code = code;
 544         fsr_info[nr].name = name;
 545 }
 546
 547 /*
 548  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 549  */
 550 asmlinkage void __exception
 551 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 552 {
 553         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 554         struct siginfo info;
 555
 556         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 557                 return;
 558
 559         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 560                 inf->name, fsr, addr);
 561         show_pte(current->mm, addr);
 562
 563         info.si_signo = inf->sig;
 564         info.si_errno = 0;
 565         info.si_code  = inf->code;
 566         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 567         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 568 }
 569
 570 void __init
 571 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 572                  int sig, int code, const char *name)
 573 {
 574         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 575                 BUG();
 576
 577         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 578         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 579         ifsr_info[nr].code = code;
 580         ifsr_info[nr].name = name;
 581 }
 582
 583 asmlinkage void __exception
 584 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 585 {
 586         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 587         struct siginfo info;
 588
 589         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 590                 return;
 591
 592         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 593                 inf->name, ifsr, addr);
 594
 595         info.si_signo = inf->sig;
 596         info.si_errno = 0;
 597         info.si_code  = inf->code;
 598         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 599         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 600 }
 601
 602 /*
 603  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 604  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 605  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 606  */
 607 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 608                                       struct pt_regs *regs)
 609 {
 610         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 611                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 612                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 613
 614         return 0;
 615 }
 616
 617 void __init early_abt_enable(void)
 618 {
 619         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 620         local_abt_enable();
 621         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 622 }
 623
 624 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 625 static int __init exceptions_init(void)
 626 {
 627         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 628                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 629                                 "I-cache maintenance fault");
 630         }
 631
 632         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 633                 /*
 634                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 635                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 636                  */
 637                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 638                                 "section access flag fault");
 639                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 640                                 "section access flag fault");
 641         }
 642
 643         return 0;
 644 }
 645
 646 arch_initcall(exceptions_init);
 647 #endif