Mention branches and keyring.
[releases.git] / powerpc / mm / fault.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  *  PowerPC version
4  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
5  *
6  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
7  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *
9  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
10  *
11  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
12  */
13
14 #include <linux/signal.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/sched/task_stack.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/errno.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/ptrace.h>
23 #include <linux/mman.h>
24 #include <linux/mm.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/highmem.h>
27 #include <linux/extable.h>
28 #include <linux/kprobes.h>
29 #include <linux/kdebug.h>
30 #include <linux/perf_event.h>
31 #include <linux/ratelimit.h>
32 #include <linux/context_tracking.h>
33 #include <linux/hugetlb.h>
34 #include <linux/uaccess.h>
35 #include <linux/kfence.h>
36 #include <linux/pkeys.h>
37
38 #include <asm/firmware.h>
39 #include <asm/interrupt.h>
40 #include <asm/page.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/mmu_context.h>
43 #include <asm/siginfo.h>
44 #include <asm/debug.h>
45 #include <asm/kup.h>
46 #include <asm/inst.h>
47
48
49 /*
50  * do_page_fault error handling helpers
51  */
52
53 static int
54 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
55 {
56         /*
57          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
58          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
59          * registers before calling bad_page_fault()
60          */
61         if (!user_mode(regs))
62                 return SIGSEGV;
63
64         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
65
66         return 0;
67 }
68
69 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
70 {
71         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
72 }
73
74 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
75 {
76         struct mm_struct *mm = current->mm;
77
78         /*
79          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
80          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
81          */
82         mmap_read_unlock(mm);
83
84         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
85 }
86
87 static noinline int bad_access_pkey(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
88                                     struct vm_area_struct *vma)
89 {
90         struct mm_struct *mm = current->mm;
91         int pkey;
92
93         /*
94          * We don't try to fetch the pkey from page table because reading
95          * page table without locking doesn't guarantee stable pte value.
96          * Hence the pkey value that we return to userspace can be different
97          * from the pkey that actually caused access error.
98          *
99          * It does *not* guarantee that the VMA we find here
100          * was the one that we faulted on.
101          *
102          * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
103          * 2. T1   : set AMR to deny access to pkey=4, touches, page
104          * 3. T1   : faults...
105          * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
106          * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
107          * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
108          *           faulted on a pte with its pkey=4.
109          */
110         pkey = vma_pkey(vma);
111
112         mmap_read_unlock(mm);
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_pkey(regs, address, pkey);
123
124         return 0;
125 }
126
127 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
128 {
129         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
130 }
131
132 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
133                      vm_fault_t fault)
134 {
135         if (!user_mode(regs))
136                 return SIGBUS;
137
138         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
139 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
140         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
141                 unsigned int lsb = 0; /* shutup gcc */
142
143                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
144                         current->comm, current->pid, address);
145
146                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
147                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
148                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
149                         lsb = PAGE_SHIFT;
150
151                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb);
152                 return 0;
153         }
154
155 #endif
156         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address);
157         return 0;
158 }
159
160 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
161                                 vm_fault_t fault)
162 {
163         /*
164          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
165          * continue processing.
166          */
167         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
168                 return SIGKILL;
169
170         /* Out of memory */
171         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
172                 /*
173                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
174                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
175                  */
176                 if (!user_mode(regs))
177                         return SIGSEGV;
178                 pagefault_out_of_memory();
179         } else {
180                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
181                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
182                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
183                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
184                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
185                 else
186                         BUG();
187         }
188         return 0;
189 }
190
191 /* Is this a bad kernel fault ? */
192 static bool bad_kernel_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
193                              unsigned long address, bool is_write)
194 {
195         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
196
197         if (is_exec) {
198                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
199                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
200                                     address,
201                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
202
203                 // Kernel exec fault is always bad
204                 return true;
205         }
206
207         // Kernel fault on kernel address is bad
208         if (address >= TASK_SIZE)
209                 return true;
210
211         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
212         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
213                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
214                                     is_write ? "write" : "read", address,
215                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
216
217                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
218                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
219                         return true;
220
221                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
222                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
223                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
224         }
225
226         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
227         return false;
228 }
229
230 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
231                               struct vm_area_struct *vma)
232 {
233         /*
234          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
235          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
236          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
237          */
238         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
239                 return true;
240
241         return false;
242 }
243
244 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
245 {
246         /*
247          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
248          * provide separate controls over reading and executing.
249          *
250          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
251          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
252          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
253          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
254          * break programs compiled with a really old ABI though.
255          */
256         if (is_exec) {
257                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
258                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
259                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
260         }
261
262         if (is_write) {
263                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
264                         return true;
265                 return false;
266         }
267
268         /*
269          * VM_READ, VM_WRITE and VM_EXEC all imply read permissions, as
270          * defined in protection_map[].  Read faults can only be caused by
271          * a PROT_NONE mapping, or with a PROT_EXEC-only mapping on Radix.
272          */
273         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
274                 return true;
275
276         if (unlikely(radix_enabled() && ((vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS) == VM_EXEC)))
277                 return true;
278
279         /*
280          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
281          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
282          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
283          * to pkeys later.
284          */
285         return false;
286 }
287
288 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
289 static inline void cmo_account_page_fault(void)
290 {
291         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
292                 u32 page_ins;
293
294                 preempt_disable();
295                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
296                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
297                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
298                 preempt_enable();
299         }
300 }
301 #else
302 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
303 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
304
305 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
306                                unsigned long error_code, unsigned long address)
307 {
308         /*
309          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
310          */
311         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
312                 if ((long)address == -1)
313                         return;
314
315                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
316                                    current->comm, current->pid, address,
317                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
318                 return;
319         }
320
321         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
322                 return;
323
324         /*
325          * For hash translation mode, we should never get a
326          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
327          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
328          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
329          *
330          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
331          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
332          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
333          * the special !is_write in the below conditional.
334          *
335          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
336          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
337          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
338          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
339          * here in such case.
340          *
341          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
342          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
343          * handling correctly.
344          *
345          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
346          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
347          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
348          * is conditional for server MMU.
349          *
350          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
351          * page table will have them marked noaccess for user.
352          */
353         if (radix_enabled() || is_write)
354                 return;
355
356         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
357 }
358
359 /*
360  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
361  * on the processor family
362  */
363 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
364 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
365 #else
366 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
367 #endif
368
369 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
370 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
371 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
372 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
373 #elif defined(CONFIG_PPC64)
374 static int page_fault_is_bad(unsigned long err)
375 {
376         unsigned long flag = DSISR_BAD_FAULT_64S;
377
378         /*
379          * PAPR+ v2.11 Â§ 14.15.3.4.1 (unreleased)
380          * If byte 0, bit 3 of pi-attribute-specifier-type in
381          * ibm,pi-features property is defined, ignore the DSI error
382          * which is caused by the paste instruction on the
383          * suspended NX window.
384          */
385         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_NX_DSI))
386                 flag &= ~DSISR_BAD_COPYPASTE;
387
388         return err & flag;
389 }
390 #else
391 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
392 #endif
393
394 /*
395  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
396  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault.
397  * For 400-family processors the error_code parameter is ESR for a data fault,
398  * 0 for an instruction fault.
399  * For 64-bit processors, the error_code parameter is DSISR for a data access
400  * fault, SRR1 & 0x08000000 for an instruction access fault.
401  *
402  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
403  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
404  */
405 static int ___do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
406                            unsigned long error_code)
407 {
408         struct vm_area_struct * vma;
409         struct mm_struct *mm = current->mm;
410         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
411         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
412         int is_user = user_mode(regs);
413         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
414         vm_fault_t fault, major = 0;
415         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
416
417         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
418                 return 0;
419
420         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
421                 if (is_user) {
422                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
423                         return 0;
424                 }
425                 return SIGBUS;
426         }
427
428         /* Additional sanity check(s) */
429         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
430
431         /*
432          * The kernel should never take an execute fault nor should it
433          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
434          * address outside of dedicated places
435          */
436         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write))) {
437                 if (kfence_handle_page_fault(address, is_write, regs))
438                         return 0;
439
440                 return SIGSEGV;
441         }
442
443         /*
444          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
445          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
446          */
447         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
448                 if (is_user)
449                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
450                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
451                                            " mm=%p\n",
452                                            faulthandler_disabled(), mm);
453                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
454         }
455
456         interrupt_cond_local_irq_enable(regs);
457
458         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
459
460         /*
461          * We want to do this outside mmap_lock, because reading code around nip
462          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
463          * mmap_lock held
464          */
465         if (is_user)
466                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
467         if (is_write)
468                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
469         if (is_exec)
470                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
471
472         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
473          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
474          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
475          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_lock
476          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
477          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
478          * space from well defined areas of code, which are listed in the
479          * exceptions table. lock_mm_and_find_vma() handles that logic.
480          */
481 retry:
482         vma = lock_mm_and_find_vma(mm, address, regs);
483         if (unlikely(!vma))
484                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
485
486         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
487                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
488                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
489
490         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
491                 return bad_access(regs, address);
492
493         /*
494          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
495          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
496          * the fault.
497          */
498         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
499
500         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
501
502         if (fault_signal_pending(fault, regs))
503                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
504
505         /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
506         if (fault & VM_FAULT_COMPLETED)
507                 goto out;
508
509         /*
510          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
511          * case.
512          */
513         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
514                 flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
515                 goto retry;
516         }
517
518         mmap_read_unlock(current->mm);
519
520         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
521                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
522
523 out:
524         /*
525          * Major/minor page fault accounting.
526          */
527         if (major)
528                 cmo_account_page_fault();
529
530         return 0;
531 }
532 NOKPROBE_SYMBOL(___do_page_fault);
533
534 static __always_inline void __do_page_fault(struct pt_regs *regs)
535 {
536         long err;
537
538         err = ___do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
539         if (unlikely(err))
540                 bad_page_fault(regs, err);
541 }
542
543 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_page_fault)
544 {
545         __do_page_fault(regs);
546 }
547
548 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
549 /* Same as do_page_fault but interrupt entry has already run in do_hash_fault */
550 void hash__do_page_fault(struct pt_regs *regs)
551 {
552         __do_page_fault(regs);
553 }
554 NOKPROBE_SYMBOL(hash__do_page_fault);
555 #endif
556
557 /*
558  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
559  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
560  * of the procedures in traps.c.
561  */
562 static void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
563 {
564         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
565         const char *msg;
566
567         /* kernel has accessed a bad area */
568
569         if (regs->dar < PAGE_SIZE)
570                 msg = "Kernel NULL pointer dereference";
571         else
572                 msg = "Unable to handle kernel data access";
573
574         switch (TRAP(regs)) {
575         case INTERRUPT_DATA_STORAGE:
576         case INTERRUPT_H_DATA_STORAGE:
577                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n", msg,
578                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
579                 break;
580         case INTERRUPT_DATA_SEGMENT:
581                 pr_alert("BUG: %s at 0x%08lx\n", msg, regs->dar);
582                 break;
583         case INTERRUPT_INST_STORAGE:
584         case INTERRUPT_INST_SEGMENT:
585                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
586                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
587                 break;
588         case INTERRUPT_ALIGNMENT:
589                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
590                          regs->dar);
591                 break;
592         default:
593                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
594                          regs->dar);
595                 break;
596         }
597         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
598                 regs->nip);
599
600         if (task_stack_end_corrupted(current))
601                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
602
603         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
604 }
605
606 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
607 {
608         const struct exception_table_entry *entry;
609
610         /* Are we prepared to handle this fault?  */
611         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
612         if (entry)
613                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
614         else
615                 __bad_page_fault(regs, sig);
616 }
617
618 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
619 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_page_fault_segv)
620 {
621         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
622 }
623
624 /*
625  * In radix, segment interrupts indicate the EA is not addressable by the
626  * page table geometry, so they are always sent here.
627  *
628  * In hash, this is called if do_slb_fault returns error. Typically it is
629  * because the EA was outside the region allowed by software.
630  */
631 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_segment_interrupt)
632 {
633         int err = regs->result;
634
635         if (err == -EFAULT) {
636                 if (user_mode(regs))
637                         _exception(SIGSEGV, regs, SEGV_BNDERR, regs->dar);
638                 else
639                         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
640         } else if (err == -EINVAL) {
641                 unrecoverable_exception(regs);
642         } else {
643                 BUG();
644         }
645 }
646 #endif