arch/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
  36 #include <asm/firmware.h>
  37 #include <asm/page.h>
  38 #include <asm/mmu.h>
  39 #include <asm/mmu_context.h>
  40 #include <asm/siginfo.h>
  41 #include <asm/debug.h>
  42 #include <asm/kup.h>
  43 #include <asm/inst.h>
  44
  45
  46 /*
  47  * do_page_fault error handling helpers
  48  */
  49
  50 static int
  51 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
  52 {
  53         /*
  54          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
  55          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
  56          * registers before calling bad_page_fault()
  57          */
  58         if (!user_mode(regs))
  59                 return SIGSEGV;
  60
  61         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
  62
  63         return 0;
  64 }
  65
  66 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
  67 {
  68         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
  69 }
  70
  71 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
  72 {
  73         struct mm_struct *mm = current->mm;
  74
  75         /*
  76          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
  77          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
  78          */
  79         mmap_read_unlock(mm);
  80
  81         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
  82 }
  83
  84 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
  85 {
  86         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
  87 }
  88
  89 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
  90 static noinline int bad_access_pkey(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
  91                                     struct vm_area_struct *vma)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = current->mm;
  94         int pkey;
  95
  96         /*
  97          * We don't try to fetch the pkey from page table because reading
  98          * page table without locking doesn't guarantee stable pte value.
  99          * Hence the pkey value that we return to userspace can be different
 100          * from the pkey that actually caused access error.
 101          *
 102          * It does *not* guarantee that the VMA we find here
 103          * was the one that we faulted on.
 104          *
 105          * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
 106          * 2. T1   : set AMR to deny access to pkey=4, touches, page
 107          * 3. T1   : faults...
 108          * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
 109          * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
 110          * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
 111          *           faulted on a pte with its pkey=4.
 112          */
 113         pkey = vma_pkey(vma);
 114
 115         mmap_read_unlock(mm);
 116
 117         /*
 118          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
 119          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
 120          * registers before calling bad_page_fault()
 121          */
 122         if (!user_mode(regs))
 123                 return SIGSEGV;
 124
 125         _exception_pkey(regs, address, pkey);
 126
 127         return 0;
 128 }
 129 #endif
 130
 131 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 132 {
 133         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
 134 }
 135
 136 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 137                      vm_fault_t fault)
 138 {
 139         if (!user_mode(regs))
 140                 return SIGBUS;
 141
 142         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 143 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 144         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 145                 unsigned int lsb = 0; /* shutup gcc */
 146
 147                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 148                         current->comm, current->pid, address);
 149
 150                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 151                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 152                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 153                         lsb = PAGE_SHIFT;
 154
 155                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb);
 156                 return 0;
 157         }
 158
 159 #endif
 160         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address);
 161         return 0;
 162 }
 163
 164 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
 165                                 vm_fault_t fault)
 166 {
 167         /*
 168          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 169          * continue processing.
 170          */
 171         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
 172                 return SIGKILL;
 173
 174         /* Out of memory */
 175         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 176                 /*
 177                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
 178                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
 179                  */
 180                 if (!user_mode(regs))
 181                         return SIGSEGV;
 182                 pagefault_out_of_memory();
 183         } else {
 184                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
 185                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 186                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
 187                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 188                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
 189                 else
 190                         BUG();
 191         }
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 /* Is this a bad kernel fault ? */
 196 static bool bad_kernel_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 197                              unsigned long address, bool is_write)
 198 {
 199         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
 200
 201         /* NX faults set DSISR_PROTFAULT on the 8xx, DSISR_NOEXEC_OR_G on others */
 202         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT |
 203                                       DSISR_PROTFAULT))) {
 204                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 205                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
 206                                     address,
 207                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 208
 209                 // Kernel exec fault is always bad
 210                 return true;
 211         }
 212
 213         // Kernel fault on kernel address is bad
 214         if (address >= TASK_SIZE)
 215                 return true;
 216
 217         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 218         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
 219                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 220                                     is_write ? "write" : "read", address,
 221                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 222
 223                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
 224                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
 225                         return true;
 226
 227                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
 228                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 229                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
 230         }
 231
 232         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
 233         return false;
 234 }
 235
 236 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
 237 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
 238                               struct vm_area_struct *vma)
 239 {
 240         /*
 241          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
 242          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
 243          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
 244          */
 245         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
 246                 return true;
 247
 248         return false;
 249 }
 250 #endif
 251
 252 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
 253 {
 254         /*
 255          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 256          * provide separate controls over reading and executing.
 257          *
 258          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 259          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 260          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 261          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 262          * break programs compiled with a really old ABI though.
 263          */
 264         if (is_exec) {
 265                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 266                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 267                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
 268         }
 269
 270         if (is_write) {
 271                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 272                         return true;
 273                 return false;
 274         }
 275
 276         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
 277                 return true;
 278         /*
 279          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
 280          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
 281          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
 282          * to pkeys later.
 283          */
 284         return false;
 285 }
 286
 287 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 288 static inline void cmo_account_page_fault(void)
 289 {
 290         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 291                 u32 page_ins;
 292
 293                 preempt_disable();
 294                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 295                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 296                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 297                 preempt_enable();
 298         }
 299 }
 300 #else
 301 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
 302 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 303
 304 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
 305                                unsigned long error_code, unsigned long address)
 306 {
 307         /*
 308          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
 309          */
 310         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
 311                 if ((long)address == -1)
 312                         return;
 313
 314                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 315                                    current->comm, current->pid, address,
 316                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 317                 return;
 318         }
 319
 320         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
 321                 return;
 322
 323         /*
 324          * For hash translation mode, we should never get a
 325          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 326          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 327          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 328          *
 329          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 330          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 331          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 332          * the special !is_write in the below conditional.
 333          *
 334          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 335          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 336          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 337          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 338          * here in such case.
 339          *
 340          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 341          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 342          * handling correctly.
 343          *
 344          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 345          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 346          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 347          * is conditional for server MMU.
 348          *
 349          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 350          * page table will have them marked noaccess for user.
 351          */
 352         if (radix_enabled() || is_write)
 353                 return;
 354
 355         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
 360  * on the processor family
 361  */
 362 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 363 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
 364 #else
 365 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
 366 #endif
 367
 368 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
 369 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
 370 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
 371 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
 372 #elif defined(CONFIG_PPC64)
 373 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
 374 #else
 375 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
 376 #endif
 377
 378 /*
 379  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 380  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 381  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 382  * fault.
 383  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 384  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 385  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 386  *  - 0 any SLB fault.
 387  *
 388  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 389  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 390  */
 391 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 392                            unsigned long error_code)
 393 {
 394         struct vm_area_struct * vma;
 395         struct mm_struct *mm = current->mm;
 396         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 397         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
 398         int is_user = user_mode(regs);
 399         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
 400         vm_fault_t fault, major = 0;
 401         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
 402
 403         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
 404                 return 0;
 405
 406         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
 407                 if (is_user) {
 408                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
 409                         return 0;
 410                 }
 411                 return SIGBUS;
 412         }
 413
 414         /* Additional sanity check(s) */
 415         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
 416
 417         /*
 418          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 419          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
 420          * address outside of dedicated places
 421          */
 422         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write)))
 423                 return SIGSEGV;
 424
 425         /*
 426          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 427          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
 428          */
 429         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
 430                 if (is_user)
 431                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
 432                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
 433                                            " mm=%p\n",
 434                                            faulthandler_disabled(), mm);
 435                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 436         }
 437
 438         /* We restore the interrupt state now */
 439         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 440                 local_irq_enable();
 441
 442         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 443
 444         /*
 445          * We want to do this outside mmap_lock, because reading code around nip
 446          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 447          * mmap_lock held
 448          */
 449         if (is_user)
 450                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 451         if (is_write)
 452                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 453         if (is_exec)
 454                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
 455
 456         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 457          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 458          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 459          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_lock
 460          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 461          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 462          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 463          * exceptions table.
 464          *
 465          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 466          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 467          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 468          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 469          * thus avoiding the deadlock.
 470          */
 471         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mm))) {
 472                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
 473                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 474
 475 retry:
 476                 mmap_read_lock(mm);
 477         } else {
 478                 /*
 479                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 480                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 481                  * down_read():
 482                  */
 483                 might_sleep();
 484         }
 485
 486         vma = find_vma(mm, address);
 487         if (unlikely(!vma))
 488                 return bad_area(regs, address);
 489
 490         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 491                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
 492                         return bad_area(regs, address);
 493
 494                 if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
 495                         return bad_area(regs, address);
 496         }
 497
 498 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
 499         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
 500                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
 501                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
 502 #endif /* CONFIG_PPC_MEM_KEYS */
 503
 504         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
 505                 return bad_access(regs, address);
 506
 507         /*
 508          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 509          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 510          * the fault.
 511          */
 512         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
 513
 514         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
 515
 516         if (fault_signal_pending(fault, regs))
 517                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
 518
 519         /*
 520          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
 521          * case.
 522          */
 523         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 524                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 525                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 526                         goto retry;
 527                 }
 528         }
 529
 530         mmap_read_unlock(current->mm);
 531
 532         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 533                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
 534
 535         /*
 536          * Major/minor page fault accounting.
 537          */
 538         if (major)
 539                 cmo_account_page_fault();
 540
 541         return 0;
 542 }
 543 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
 544
 545 long do_page_fault(struct pt_regs *regs)
 546 {
 547         const struct exception_table_entry *entry;
 548         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 549         int rc = __do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
 550         exception_exit(prev_state);
 551         if (likely(!rc))
 552                 return 0;
 553
 554         entry = search_exception_tables(regs->nip);
 555         if (unlikely(!entry))
 556                 return rc;
 557
 558         instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
 559
 560         return 0;
 561 }
 562 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
 563
 564 /*
 565  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 566  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 567  * of the procedures in traps.c.
 568  */
 569 void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 570 {
 571         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
 572
 573         /* kernel has accessed a bad area */
 574
 575         switch (TRAP(regs)) {
 576         case 0x300:
 577         case 0x380:
 578         case 0xe00:
 579                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n",
 580                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
 581                          "Unable to handle kernel data access",
 582                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
 583                 break;
 584         case 0x400:
 585         case 0x480:
 586                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
 587                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
 588                 break;
 589         case 0x600:
 590                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
 591                          regs->dar);
 592                 break;
 593         default:
 594                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
 595                          regs->dar);
 596                 break;
 597         }
 598         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 599                 regs->nip);
 600
 601         if (task_stack_end_corrupted(current))
 602                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 603
 604         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 605 }
 606
 607 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 608 {
 609         const struct exception_table_entry *entry;
 610
 611         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 612         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
 613         if (entry)
 614                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
 615         else
 616                 __bad_page_fault(regs, address, sig);
 617 }