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