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/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         clear_siginfo(&si);
 170
 171 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 172         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 173             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 174                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 175                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 176                 show_pte(tsk->mm, addr);
 177                 show_regs(regs);
 178         }
 179 #endif
 180
 181         tsk->thread.address = addr;
 182         tsk->thread.error_code = fsr;
 183         tsk->thread.trap_no = 14;
 184         si.si_signo = sig;
 185         si.si_errno = 0;
 186         si.si_code = code;
 187         si.si_addr = (void __user *)addr;
 188         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 189 }
 190
 191 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 192 {
 193         struct task_struct *tsk = current;
 194         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 195
 196         /*
 197          * If we are in kernel mode at this point, we
 198          * have no context to handle this fault with.
 199          */
 200         if (user_mode(regs))
 201                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 202         else
 203                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 204 }
 205
 206 #ifdef CONFIG_MMU
 207 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 208 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 209
 210 /*
 211  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 212  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 213  * we allow any permission.
 214  */
 215 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 216 {
 217         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 218
 219         if ((fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM))
 220                 mask = VM_WRITE;
 221         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 222                 mask = VM_EXEC;
 223
 224         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 225 }
 226
 227 static vm_fault_t __kprobes
 228 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 229                 unsigned int flags, struct task_struct *tsk)
 230 {
 231         struct vm_area_struct *vma;
 232         vm_fault_t fault;
 233
 234         vma = find_vma(mm, addr);
 235         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 236         if (unlikely(!vma))
 237                 goto out;
 238         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 239                 goto check_stack;
 240
 241         /*
 242          * Ok, we have a good vm_area for this
 243          * memory access, so we can handle it.
 244          */
 245 good_area:
 246         if (access_error(fsr, vma)) {
 247                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 248                 goto out;
 249         }
 250
 251         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags);
 252
 253 check_stack:
 254         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 255         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 256             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 257                 goto good_area;
 258 out:
 259         return fault;
 260 }
 261
 262 static int __kprobes
 263 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 264 {
 265         struct task_struct *tsk;
 266         struct mm_struct *mm;
 267         int sig, code;
 268         vm_fault_t fault;
 269         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 270
 271         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 272                 return 0;
 273
 274         tsk = current;
 275         mm  = tsk->mm;
 276
 277         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 278         if (interrupts_enabled(regs))
 279                 local_irq_enable();
 280
 281         /*
 282          * If we're in an interrupt or have no user
 283          * context, we must not take the fault..
 284          */
 285         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 286                 goto no_context;
 287
 288         if (user_mode(regs))
 289                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 290         if ((fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM))
 291                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 292
 293         /*
 294          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 295          * validly references user space from well defined areas of the code,
 296          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 297          */
 298         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 299                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 300                         goto no_context;
 301 retry:
 302                 down_read(&mm->mmap_sem);
 303         } else {
 304                 /*
 305                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 306                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 307                  * down_read()
 308                  */
 309                 might_sleep();
 310 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 311                 if (!user_mode(regs) &&
 312                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 313                         goto no_context;
 314 #endif
 315         }
 316
 317         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
 318
 319         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 320          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because
 321          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 322          * mm/filemap.c. */
 323         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 324                 if (!user_mode(regs))
 325                         goto no_context;
 326                 return 0;
 327         }
 328
 329         /*
 330          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 331          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 332          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 333          */
 334
 335         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 336         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR) && flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 337                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 338                         tsk->maj_flt++;
 339                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 340                                         regs, addr);
 341                 } else {
 342                         tsk->min_flt++;
 343                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 344                                         regs, addr);
 345                 }
 346                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 347                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 348                         * of starvation. */
 349                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 350                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 351                         goto retry;
 352                 }
 353         }
 354
 355         up_read(&mm->mmap_sem);
 356
 357         /*
 358          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR
 359          */
 360         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 361                 return 0;
 362
 363         /*
 364          * If we are in kernel mode at this point, we
 365          * have no context to handle this fault with.
 366          */
 367         if (!user_mode(regs))
 368                 goto no_context;
 369
 370         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 371                 /*
 372                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 373                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 374                  * got oom-killed)
 375                  */
 376                 pagefault_out_of_memory();
 377                 return 0;
 378         }
 379
 380         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 381                 /*
 382                  * We had some memory, but were unable to
 383                  * successfully fix up this page fault.
 384                  */
 385                 sig = SIGBUS;
 386                 code = BUS_ADRERR;
 387         } else {
 388                 /*
 389                  * Something tried to access memory that
 390                  * isn't in our memory map..
 391                  */
 392                 sig = SIGSEGV;
 393                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 394                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 395         }
 396
 397         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 398         return 0;
 399
 400 no_context:
 401         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 402         return 0;
 403 }
 404 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 405 static int
 406 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 407 {
 408         return 0;
 409 }
 410 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 411
 412 /*
 413  * First Level Translation Fault Handler
 414  *
 415  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 416  * a valid entry for the address.
 417  *
 418  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 419  * probably faulting in the vmalloc() area.
 420  *
 421  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 422  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 423  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 424  *
 425  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 426  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 427  * from the master page table, nothing more.
 428  */
 429 #ifdef CONFIG_MMU
 430 static int __kprobes
 431 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 432                      struct pt_regs *regs)
 433 {
 434         unsigned int index;
 435         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 436         pud_t *pud, *pud_k;
 437         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 438
 439         if (addr < TASK_SIZE)
 440                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 441
 442         if (user_mode(regs))
 443                 goto bad_area;
 444
 445         index = pgd_index(addr);
 446
 447         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 448         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 449
 450         if (pgd_none(*pgd_k))
 451                 goto bad_area;
 452         if (!pgd_present(*pgd))
 453                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 454
 455         pud = pud_offset(pgd, addr);
 456         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 457
 458         if (pud_none(*pud_k))
 459                 goto bad_area;
 460         if (!pud_present(*pud))
 461                 set_pud(pud, *pud_k);
 462
 463         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 464         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 465
 466 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 467         /*
 468          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 469          */
 470         index = 0;
 471 #else
 472         /*
 473          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 474          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 475          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 476          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 477          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 478          * for the first of pair.
 479          */
 480         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 481 #endif
 482         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 483                 goto bad_area;
 484
 485         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 486         return 0;
 487
 488 bad_area:
 489         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 490         return 0;
 491 }
 492 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 493 static int
 494 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 495                      struct pt_regs *regs)
 496 {
 497         return 0;
 498 }
 499 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 500
 501 /*
 502  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 503  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 504  */
 505 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 506 static int
 507 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 508 {
 509         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 510         return 0;
 511 }
 512 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 513
 514 /*
 515  * This abort handler always returns "fault".
 516  */
 517 static int
 518 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 519 {
 520         return 1;
 521 }
 522
 523 struct fsr_info {
 524         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 525         int     sig;
 526         int     code;
 527         const char *name;
 528 };
 529
 530 /* FSR definition */
 531 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 532 #include "fsr-3level.c"
 533 #else
 534 #include "fsr-2level.c"
 535 #endif
 536
 537 void __init
 538 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 539                 int sig, int code, const char *name)
 540 {
 541         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 542                 BUG();
 543
 544         fsr_info[nr].fn   = fn;
 545         fsr_info[nr].sig  = sig;
 546         fsr_info[nr].code = code;
 547         fsr_info[nr].name = name;
 548 }
 549
 550 /*
 551  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 552  */
 553 asmlinkage void
 554 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 555 {
 556         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 557         struct siginfo info;
 558
 559         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 560                 return;
 561
 562         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 563                 inf->name, fsr, addr);
 564         show_pte(current->mm, addr);
 565
 566         clear_siginfo(&info);
 567         info.si_signo = inf->sig;
 568         info.si_errno = 0;
 569         info.si_code  = inf->code;
 570         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 571         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 572 }
 573
 574 void __init
 575 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 576                  int sig, int code, const char *name)
 577 {
 578         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 579                 BUG();
 580
 581         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 582         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 583         ifsr_info[nr].code = code;
 584         ifsr_info[nr].name = name;
 585 }
 586
 587 asmlinkage void
 588 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 589 {
 590         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 591         struct siginfo info;
 592
 593         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 594                 return;
 595
 596         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 597                 inf->name, ifsr, addr);
 598
 599         clear_siginfo(&info);
 600         info.si_signo = inf->sig;
 601         info.si_errno = 0;
 602         info.si_code  = inf->code;
 603         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 604         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 605 }
 606
 607 /*
 608  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 609  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 610  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 611  */
 612 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 613                                       struct pt_regs *regs)
 614 {
 615         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 616                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 617                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 618
 619         return 0;
 620 }
 621
 622 void __init early_abt_enable(void)
 623 {
 624         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 625         local_abt_enable();
 626         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 627 }
 628
 629 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 630 static int __init exceptions_init(void)
 631 {
 632         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 633                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 634                                 "I-cache maintenance fault");
 635         }
 636
 637         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 638                 /*
 639                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 640                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 641                  */
 642                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 643                                 "section access flag fault");
 644                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 645                                 "section access flag fault");
 646         }
 647
 648         return 0;
 649 }
 650
 651 arch_initcall(exceptions_init);
 652 #endif