arch/arm/mm/fault.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   6  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   7  */
   8 #include <linux/extable.h>
   9 #include <linux/signal.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/hardirq.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/kprobes.h>
  14 #include <linux/uaccess.h>
  15 #include <linux/page-flags.h>
  16 #include <linux/sched/signal.h>
  17 #include <linux/sched/debug.h>
  18 #include <linux/highmem.h>
  19 #include <linux/perf_event.h>
  20
  21 #include <asm/system_misc.h>
  22 #include <asm/system_info.h>
  23 #include <asm/tlbflush.h>
  24
  25 #include "fault.h"
  26
  27 #ifdef CONFIG_MMU
  28
  29 /*
  30  * This is useful to dump out the page tables associated with
  31  * 'addr' in mm 'mm'.
  32  */
  33 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  34 {
  35         pgd_t *pgd;
  36
  37         if (!mm)
  38                 mm = &init_mm;
  39
  40         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  41         printk("%s[%08lx] *pgd=%08llx", lvl, addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  42
  43         do {
  44                 p4d_t *p4d;
  45                 pud_t *pud;
  46                 pmd_t *pmd;
  47                 pte_t *pte;
  48
  49                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
  50                 if (p4d_none(*p4d))
  51                         break;
  52
  53                 if (p4d_bad(*p4d)) {
  54                         pr_cont("(bad)");
  55                         break;
  56                 }
  57
  58                 pud = pud_offset(p4d, addr);
  59                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  60                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  61
  62                 if (pud_none(*pud))
  63                         break;
  64
  65                 if (pud_bad(*pud)) {
  66                         pr_cont("(bad)");
  67                         break;
  68                 }
  69
  70                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  71                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  72                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  73
  74                 if (pmd_none(*pmd))
  75                         break;
  76
  77                 if (pmd_bad(*pmd)) {
  78                         pr_cont("(bad)");
  79                         break;
  80                 }
  81
  82                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
  83                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
  84                         break;
  85
  86                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
  87                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
  88 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
  89                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
  90                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
  91 #endif
  92                 pte_unmap(pte);
  93         } while(0);
  94
  95         pr_cont("\n");
  96 }
  97 #else                                   /* CONFIG_MMU */
  98 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  99 { }
 100 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 101
 102 static void die_kernel_fault(const char *msg, struct mm_struct *mm,
 103                              unsigned long addr, unsigned int fsr,
 104                              struct pt_regs *regs)
 105 {
 106         bust_spinlocks(1);
 107         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 108         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 109                  msg, addr);
 110
 111         show_pte(KERN_ALERT, mm, addr);
 112         die("Oops", regs, fsr);
 113         bust_spinlocks(0);
 114         do_exit(SIGKILL);
 115 }
 116
 117 /*
 118  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 119  */
 120 static void
 121 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 122                   struct pt_regs *regs)
 123 {
 124         const char *msg;
 125         /*
 126          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 127          */
 128         if (fixup_exception(regs))
 129                 return;
 130
 131         /*
 132          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 133          */
 134         if (addr < PAGE_SIZE)
 135                 msg = "NULL pointer dereference";
 136         else
 137                 msg = "paging request";
 138
 139         die_kernel_fault(msg, mm, addr, fsr, regs);
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 144  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 145  */
 146 static void
 147 __do_user_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, unsigned int sig,
 148                 int code, struct pt_regs *regs)
 149 {
 150         struct task_struct *tsk = current;
 151
 152         if (addr > TASK_SIZE)
 153                 harden_branch_predictor();
 154
 155 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 156         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 157             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 158                 pr_err("8<--- cut here ---\n");
 159                 pr_err("%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 160                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 161                 show_pte(KERN_ERR, tsk->mm, addr);
 162                 show_regs(regs);
 163         }
 164 #endif
 165 #ifndef CONFIG_KUSER_HELPERS
 166         if ((sig == SIGSEGV) && ((addr & PAGE_MASK) == 0xffff0000))
 167                 printk_ratelimited(KERN_DEBUG
 168                                    "%s: CONFIG_KUSER_HELPERS disabled at 0x%08lx\n",
 169                                    tsk->comm, addr);
 170 #endif
 171
 172         tsk->thread.address = addr;
 173         tsk->thread.error_code = fsr;
 174         tsk->thread.trap_no = 14;
 175         force_sig_fault(sig, code, (void __user *)addr);
 176 }
 177
 178 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 179 {
 180         struct task_struct *tsk = current;
 181         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 182
 183         /*
 184          * If we are in kernel mode at this point, we
 185          * have no context to handle this fault with.
 186          */
 187         if (user_mode(regs))
 188                 __do_user_fault(addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 189         else
 190                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 191 }
 192
 193 #ifdef CONFIG_MMU
 194 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 195 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 196
 197 static inline bool is_permission_fault(unsigned int fsr)
 198 {
 199         int fs = fsr_fs(fsr);
 200 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 201         if ((fs & FS_PERM_NOLL_MASK) == FS_PERM_NOLL)
 202                 return true;
 203 #else
 204         if (fs == FS_L1_PERM || fs == FS_L2_PERM)
 205                 return true;
 206 #endif
 207         return false;
 208 }
 209
 210 static vm_fault_t __kprobes
 211 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int flags,
 212                 unsigned long vma_flags, struct pt_regs *regs)
 213 {
 214         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
 215         if (unlikely(!vma))
 216                 return VM_FAULT_BADMAP;
 217
 218         if (unlikely(vma->vm_start > addr)) {
 219                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 220                         return VM_FAULT_BADMAP;
 221                 if (addr < FIRST_USER_ADDRESS)
 222                         return VM_FAULT_BADMAP;
 223                 if (expand_stack(vma, addr))
 224                         return VM_FAULT_BADMAP;
 225         }
 226
 227         /*
 228          * ok, we have a good vm_area for this memory access, check the
 229          * permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 230          */
 231         if (!(vma->vm_flags & vma_flags))
 232                 return VM_FAULT_BADACCESS;
 233
 234         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags, regs);
 235 }
 236
 237 static int __kprobes
 238 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 239 {
 240         struct mm_struct *mm = current->mm;
 241         int sig, code;
 242         vm_fault_t fault;
 243         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 244         unsigned long vm_flags = VM_ACCESS_FLAGS;
 245
 246         if (kprobe_page_fault(regs, fsr))
 247                 return 0;
 248
 249
 250         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 251         if (interrupts_enabled(regs))
 252                 local_irq_enable();
 253
 254         /*
 255          * If we're in an interrupt or have no user
 256          * context, we must not take the fault..
 257          */
 258         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 259                 goto no_context;
 260
 261         if (user_mode(regs))
 262                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 263
 264         if ((fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM)) {
 265                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 266                 vm_flags = VM_WRITE;
 267         }
 268
 269         if (fsr & FSR_LNX_PF) {
 270                 vm_flags = VM_EXEC;
 271
 272                 if (is_permission_fault(fsr) && !user_mode(regs))
 273                         die_kernel_fault("execution of memory",
 274                                          mm, addr, fsr, regs);
 275         }
 276
 277         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 278
 279         /*
 280          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 281          * validly references user space from well defined areas of the code,
 282          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 283          */
 284         if (!mmap_read_trylock(mm)) {
 285                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 286                         goto no_context;
 287 retry:
 288                 mmap_read_lock(mm);
 289         } else {
 290                 /*
 291                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 292                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 293                  * down_read()
 294                  */
 295                 might_sleep();
 296 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 297                 if (!user_mode(regs) &&
 298                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 299                         goto no_context;
 300 #endif
 301         }
 302
 303         fault = __do_page_fault(mm, addr, flags, vm_flags, regs);
 304
 305         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 306          * signal first. We do not need to release the mmap_lock because
 307          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 308          * mm/filemap.c. */
 309         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
 310                 if (!user_mode(regs))
 311                         goto no_context;
 312                 return 0;
 313         }
 314
 315         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR) && flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 316                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 317                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 318                         goto retry;
 319                 }
 320         }
 321
 322         mmap_read_unlock(mm);
 323
 324         /*
 325          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR
 326          */
 327         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 328                 return 0;
 329
 330         /*
 331          * If we are in kernel mode at this point, we
 332          * have no context to handle this fault with.
 333          */
 334         if (!user_mode(regs))
 335                 goto no_context;
 336
 337         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 338                 /*
 339                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 340                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 341                  * got oom-killed)
 342                  */
 343                 pagefault_out_of_memory();
 344                 return 0;
 345         }
 346
 347         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 348                 /*
 349                  * We had some memory, but were unable to
 350                  * successfully fix up this page fault.
 351                  */
 352                 sig = SIGBUS;
 353                 code = BUS_ADRERR;
 354         } else {
 355                 /*
 356                  * Something tried to access memory that
 357                  * isn't in our memory map..
 358                  */
 359                 sig = SIGSEGV;
 360                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 361                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 362         }
 363
 364         __do_user_fault(addr, fsr, sig, code, regs);
 365         return 0;
 366
 367 no_context:
 368         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 369         return 0;
 370 }
 371 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 372 static int
 373 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 374 {
 375         return 0;
 376 }
 377 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 378
 379 /*
 380  * First Level Translation Fault Handler
 381  *
 382  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 383  * a valid entry for the address.
 384  *
 385  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 386  * probably faulting in the vmalloc() area.
 387  *
 388  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 389  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 390  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 391  *
 392  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 393  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 394  * from the master page table, nothing more.
 395  */
 396 #ifdef CONFIG_MMU
 397 static int __kprobes
 398 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 399                      struct pt_regs *regs)
 400 {
 401         unsigned int index;
 402         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 403         p4d_t *p4d, *p4d_k;
 404         pud_t *pud, *pud_k;
 405         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 406
 407         if (addr < TASK_SIZE)
 408                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 409
 410         if (user_mode(regs))
 411                 goto bad_area;
 412
 413         index = pgd_index(addr);
 414
 415         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 416         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 417
 418         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 419         p4d_k = p4d_offset(pgd_k, addr);
 420
 421         if (p4d_none(*p4d_k))
 422                 goto bad_area;
 423         if (!p4d_present(*p4d))
 424                 set_p4d(p4d, *p4d_k);
 425
 426         pud = pud_offset(p4d, addr);
 427         pud_k = pud_offset(p4d_k, addr);
 428
 429         if (pud_none(*pud_k))
 430                 goto bad_area;
 431         if (!pud_present(*pud))
 432                 set_pud(pud, *pud_k);
 433
 434         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 435         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 436
 437 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 438         /*
 439          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 440          */
 441         index = 0;
 442 #else
 443         /*
 444          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 445          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 446          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 447          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 448          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 449          * for the first of pair.
 450          */
 451         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 452 #endif
 453         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 454                 goto bad_area;
 455
 456         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 457         return 0;
 458
 459 bad_area:
 460         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 461         return 0;
 462 }
 463 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 464 static int
 465 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 466                      struct pt_regs *regs)
 467 {
 468         return 0;
 469 }
 470 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 471
 472 /*
 473  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 474  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 475  */
 476 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 477 static int
 478 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 479 {
 480         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 481         return 0;
 482 }
 483 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 484
 485 /*
 486  * This abort handler always returns "fault".
 487  */
 488 static int
 489 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 490 {
 491         return 1;
 492 }
 493
 494 struct fsr_info {
 495         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 496         int     sig;
 497         int     code;
 498         const char *name;
 499 };
 500
 501 /* FSR definition */
 502 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 503 #include "fsr-3level.c"
 504 #else
 505 #include "fsr-2level.c"
 506 #endif
 507
 508 void __init
 509 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 510                 int sig, int code, const char *name)
 511 {
 512         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 513                 BUG();
 514
 515         fsr_info[nr].fn   = fn;
 516         fsr_info[nr].sig  = sig;
 517         fsr_info[nr].code = code;
 518         fsr_info[nr].name = name;
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 523  */
 524 asmlinkage void
 525 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 526 {
 527         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 528
 529         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 530                 return;
 531
 532         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 533         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 534                 inf->name, fsr, addr);
 535         show_pte(KERN_ALERT, current->mm, addr);
 536
 537         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 538                        fsr, 0);
 539 }
 540
 541 void __init
 542 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 543                  int sig, int code, const char *name)
 544 {
 545         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 546                 BUG();
 547
 548         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 549         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 550         ifsr_info[nr].code = code;
 551         ifsr_info[nr].name = name;
 552 }
 553
 554 asmlinkage void
 555 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 556 {
 557         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 558
 559         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 560                 return;
 561
 562         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 563                 inf->name, ifsr, addr);
 564
 565         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 566                        ifsr, 0);
 567 }
 568
 569 /*
 570  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 571  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 572  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 573  */
 574 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 575                                       struct pt_regs *regs)
 576 {
 577         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 578                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 579                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 580
 581         return 0;
 582 }
 583
 584 void __init early_abt_enable(void)
 585 {
 586         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 587         local_abt_enable();
 588         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 589 }
 590
 591 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 592 static int __init exceptions_init(void)
 593 {
 594         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 595                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 596                                 "I-cache maintenance fault");
 597         }
 598
 599         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 600                 /*
 601                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 602                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 603                  */
 604                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 605                                 "section access flag fault");
 606                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 607                                 "section access flag fault");
 608         }
 609
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 arch_initcall(exceptions_init);
 614 #endif