]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - arch/powerpc/mm/fault.c
Merge tag 'powerpc-4.17-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc/linux
[linux.git] / arch / powerpc / mm / fault.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
6  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  *
8  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
9  *
10  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
11  *
12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
13  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
14  *  as published by the Free Software Foundation; either version
15  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
16  */
17
18 #include <linux/signal.h>
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/sched/task_stack.h>
21 #include <linux/kernel.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/string.h>
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/ptrace.h>
26 #include <linux/mman.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/highmem.h>
30 #include <linux/extable.h>
31 #include <linux/kprobes.h>
32 #include <linux/kdebug.h>
33 #include <linux/perf_event.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/context_tracking.h>
36 #include <linux/hugetlb.h>
37 #include <linux/uaccess.h>
38
39 #include <asm/firmware.h>
40 #include <asm/page.h>
41 #include <asm/pgtable.h>
42 #include <asm/mmu.h>
43 #include <asm/mmu_context.h>
44 #include <asm/tlbflush.h>
45 #include <asm/siginfo.h>
46 #include <asm/debug.h>
47
48 static inline bool notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
49 {
50         bool ret = false;
51
52 #ifdef CONFIG_KPROBES
53         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
54         if (!user_mode(regs)) {
55                 preempt_disable();
56                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
57                         ret = true;
58                 preempt_enable();
59         }
60 #endif /* CONFIG_KPROBES */
61
62         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
63                 ret = true;
64
65         return ret;
66 }
67
68 /*
69  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
70  * an update addressing form which will update r1.
71  */
72 static bool store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
73 {
74         unsigned int inst;
75
76         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
77                 return false;
78         /* check for 1 in the rA field */
79         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
80                 return false;
81         /* check major opcode */
82         switch (inst >> 26) {
83         case 37:        /* stwu */
84         case 39:        /* stbu */
85         case 45:        /* sthu */
86         case 53:        /* stfsu */
87         case 55:        /* stfdu */
88                 return true;
89         case 62:        /* std or stdu */
90                 return (inst & 3) == 1;
91         case 31:
92                 /* check minor opcode */
93                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
94                 case 181:       /* stdux */
95                 case 183:       /* stwux */
96                 case 247:       /* stbux */
97                 case 439:       /* sthux */
98                 case 695:       /* stfsux */
99                 case 759:       /* stfdux */
100                         return true;
101                 }
102         }
103         return false;
104 }
105 /*
106  * do_page_fault error handling helpers
107  */
108
109 static int
110 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code,
111                 int pkey)
112 {
113         /*
114          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
115          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
116          * registers before calling bad_page_fault()
117          */
118         if (!user_mode(regs))
119                 return SIGSEGV;
120
121         _exception_pkey(SIGSEGV, regs, si_code, address, pkey);
122
123         return 0;
124 }
125
126 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
127 {
128         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR, 0);
129 }
130
131 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code,
132                         int pkey)
133 {
134         struct mm_struct *mm = current->mm;
135
136         /*
137          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
138          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
139          */
140         up_read(&mm->mmap_sem);
141
142         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code, pkey);
143 }
144
145 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
146 {
147         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR, 0);
148 }
149
150 static int bad_key_fault_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
151                                     int pkey)
152 {
153         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_PKUERR, pkey);
154 }
155
156 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
157 {
158         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR, 0);
159 }
160
161 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
162                      unsigned int fault)
163 {
164         siginfo_t info;
165         unsigned int lsb = 0;
166
167         if (!user_mode(regs))
168                 return SIGBUS;
169
170         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
171         info.si_signo = SIGBUS;
172         info.si_errno = 0;
173         info.si_code = BUS_ADRERR;
174         info.si_addr = (void __user *)address;
175 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
176         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
177                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
178                         current->comm, current->pid, address);
179                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
180         }
181
182         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
183                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
184         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
185                 lsb = PAGE_SHIFT;
186 #endif
187         info.si_addr_lsb = lsb;
188         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
189         return 0;
190 }
191
192 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
193 {
194         /*
195          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
196          * continue processing.
197          */
198         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
199                 return SIGKILL;
200
201         /* Out of memory */
202         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
203                 /*
204                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
205                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
206                  */
207                 if (!user_mode(regs))
208                         return SIGSEGV;
209                 pagefault_out_of_memory();
210         } else {
211                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
212                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
213                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
214                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
215                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
216                 else
217                         BUG();
218         }
219         return 0;
220 }
221
222 /* Is this a bad kernel fault ? */
223 static bool bad_kernel_fault(bool is_exec, unsigned long error_code,
224                              unsigned long address)
225 {
226         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT))) {
227                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute"
228                                    " exec-protected page (%lx) -"
229                                    "exploit attempt? (uid: %d)\n",
230                                    address, from_kuid(&init_user_ns,
231                                                       current_uid()));
232         }
233         return is_exec || (address >= TASK_SIZE);
234 }
235
236 static bool bad_stack_expansion(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
237                                 struct vm_area_struct *vma,
238                                 bool store_update_sp)
239 {
240         /*
241          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
242          * 288 bytes below the stack pointer.
243          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
244          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
245          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
246          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
247          * expand to 1MB without further checks.
248          */
249         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
250                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
251                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
252                 if (uregs == NULL)
253                         return true;
254
255                 /*
256                  * A user-mode access to an address a long way below
257                  * the stack pointer is only valid if the instruction
258                  * is one which would update the stack pointer to the
259                  * address accessed if the instruction completed,
260                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
261                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
262                  *
263                  * If we don't check this then any write to the area
264                  * between the last mapped region and the stack will
265                  * expand the stack rather than segfaulting.
266                  */
267                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
268                         return true;
269         }
270         return false;
271 }
272
273 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec,
274                          struct vm_area_struct *vma)
275 {
276         /*
277          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
278          * provide separate controls over reading and executing.
279          *
280          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
281          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
282          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
283          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
284          * break programs compiled with a really old ABI though.
285          */
286         if (is_exec) {
287                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
288                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
289                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
290         }
291
292         if (is_write) {
293                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
294                         return true;
295                 return false;
296         }
297
298         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
299                 return true;
300         /*
301          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
302          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
303          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
304          * to pkeys later.
305          */
306         return false;
307 }
308
309 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
310 static inline void cmo_account_page_fault(void)
311 {
312         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
313                 u32 page_ins;
314
315                 preempt_disable();
316                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
317                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
318                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
319                 preempt_enable();
320         }
321 }
322 #else
323 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
324 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
325
326 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
327 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code)
328 {
329         /*
330          * For hash translation mode, we should never get a
331          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
332          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
333          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
334          *
335          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
336          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
337          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
338          * the special !is_write in the below conditional.
339          *
340          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
341          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
342          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
343          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
344          * here in such case.
345          *
346          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
347          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
348          * handling correctly.
349          *
350          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
351          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
352          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
353          * is conditional for server MMU.
354          *
355          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
356          * page table will have them marked noaccess for user.
357          */
358         if (!radix_enabled() && !is_write)
359                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
360 }
361 #else
362 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code) { }
363 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
364
365 /*
366  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
367  * on the processor family
368  */
369 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
370 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
371 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
372 #else
373 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
374 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
375 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
376 #elif defined(CONFIG_PPC64)
377 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
378 #else
379 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
380 #endif
381 #endif
382
383 /*
384  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
385  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
386  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
387  * fault.
388  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
389  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
390  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
391  *  - 0 any SLB fault.
392  *
393  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
394  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
395  */
396 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
397                            unsigned long error_code)
398 {
399         struct vm_area_struct * vma;
400         struct mm_struct *mm = current->mm;
401         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
402         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
403         int is_user = user_mode(regs);
404         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
405         int fault, major = 0;
406         bool store_update_sp = false;
407
408         if (notify_page_fault(regs))
409                 return 0;
410
411         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
412                 if (is_user) {
413                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
414                         return 0;
415                 }
416                 return SIGBUS;
417         }
418
419         /* Additional sanity check(s) */
420         sanity_check_fault(is_write, error_code);
421
422         /*
423          * The kernel should never take an execute fault nor should it
424          * take a page fault to a kernel address.
425          */
426         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(is_exec, error_code, address)))
427                 return SIGSEGV;
428
429         /*
430          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
431          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
432          */
433         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
434                 if (is_user)
435                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
436                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
437                                            " mm=%p\n",
438                                            faulthandler_disabled(), mm);
439                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
440         }
441
442         /* We restore the interrupt state now */
443         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
444                 local_irq_enable();
445
446         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
447
448         if (error_code & DSISR_KEYFAULT)
449                 return bad_key_fault_exception(regs, address,
450                                                get_mm_addr_key(mm, address));
451
452         /*
453          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
454          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
455          * mmap_sem held
456          */
457         if (is_write && is_user)
458                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
459
460         if (is_user)
461                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
462         if (is_write)
463                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
464         if (is_exec)
465                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
466
467         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
468          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
469          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
470          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
471          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
472          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
473          * space from well defined areas of code, which are listed in the
474          * exceptions table.
475          *
476          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
477          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
478          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
479          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
480          * thus avoiding the deadlock.
481          */
482         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
483                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
484                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
485
486 retry:
487                 down_read(&mm->mmap_sem);
488         } else {
489                 /*
490                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
491                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
492                  * down_read():
493                  */
494                 might_sleep();
495         }
496
497         vma = find_vma(mm, address);
498         if (unlikely(!vma))
499                 return bad_area(regs, address);
500         if (likely(vma->vm_start <= address))
501                 goto good_area;
502         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
503                 return bad_area(regs, address);
504
505         /* The stack is being expanded, check if it's valid */
506         if (unlikely(bad_stack_expansion(regs, address, vma, store_update_sp)))
507                 return bad_area(regs, address);
508
509         /* Try to expand it */
510         if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
511                 return bad_area(regs, address);
512
513 good_area:
514         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
515                 return bad_access(regs, address);
516
517         /*
518          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
519          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
520          * the fault.
521          */
522         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
523
524 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
525         /*
526          * we skipped checking for access error due to key earlier.
527          * Check that using handle_mm_fault error return.
528          */
529         if (unlikely(fault & VM_FAULT_SIGSEGV) &&
530                 !arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0)) {
531
532                 int pkey = vma_pkey(vma);
533
534                 up_read(&mm->mmap_sem);
535                 return bad_key_fault_exception(regs, address, pkey);
536         }
537 #endif /* CONFIG_PPC_MEM_KEYS */
538
539         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
540
541         /*
542          * Handle the retry right now, the mmap_sem has been released in that
543          * case.
544          */
545         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
546                 /* We retry only once */
547                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
548                         /*
549                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
550                          * of starvation.
551                          */
552                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
553                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
554                         if (!fatal_signal_pending(current))
555                                 goto retry;
556                 }
557
558                 /*
559                  * User mode? Just return to handle the fatal exception otherwise
560                  * return to bad_page_fault
561                  */
562                 return is_user ? 0 : SIGBUS;
563         }
564
565         up_read(&current->mm->mmap_sem);
566
567         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
568                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
569
570         /*
571          * Major/minor page fault accounting.
572          */
573         if (major) {
574                 current->maj_flt++;
575                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
576                 cmo_account_page_fault();
577         } else {
578                 current->min_flt++;
579                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
580         }
581         return 0;
582 }
583 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
584
585 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
586                   unsigned long error_code)
587 {
588         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
589         int rc = __do_page_fault(regs, address, error_code);
590         exception_exit(prev_state);
591         return rc;
592 }
593 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
594
595 /*
596  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
597  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
598  * of the procedures in traps.c.
599  */
600 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
601 {
602         const struct exception_table_entry *entry;
603
604         /* Are we prepared to handle this fault?  */
605         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
606                 regs->nip = extable_fixup(entry);
607                 return;
608         }
609
610         /* kernel has accessed a bad area */
611
612         switch (TRAP(regs)) {
613         case 0x300:
614         case 0x380:
615                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
616                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
617                 break;
618         case 0x400:
619         case 0x480:
620                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
621                         "instruction fetch\n");
622                 break;
623         case 0x600:
624                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
625                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
626                 break;
627         default:
628                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
629                         "unknown fault\n");
630                 break;
631         }
632         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
633                 regs->nip);
634
635         if (task_stack_end_corrupted(current))
636                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
637
638         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
639 }