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