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 #include "icswx.h"
  49
  50 #ifdef CONFIG_KPROBES
  51 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  52 {
  53         int ret = 0;
  54
  55         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  56         if (!user_mode(regs)) {
  57                 preempt_disable();
  58                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
  59                         ret = 1;
  60                 preempt_enable();
  61         }
  62
  63         return ret;
  64 }
  65 #else
  66 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  67 {
  68         return 0;
  69 }
  70 #endif
  71
  72 /*
  73  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  74  * an update addressing form which will update r1.
  75  */
  76 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  77 {
  78         unsigned int inst;
  79
  80         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  81                 return 0;
  82         /* check for 1 in the rA field */
  83         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  84                 return 0;
  85         /* check major opcode */
  86         switch (inst >> 26) {
  87         case 37:        /* stwu */
  88         case 39:        /* stbu */
  89         case 45:        /* sthu */
  90         case 53:        /* stfsu */
  91         case 55:        /* stfdu */
  92                 return 1;
  93         case 62:        /* std or stdu */
  94                 return (inst & 3) == 1;
  95         case 31:
  96                 /* check minor opcode */
  97                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  98                 case 181:       /* stdux */
  99                 case 183:       /* stwux */
 100                 case 247:       /* stbux */
 101                 case 439:       /* sthux */
 102                 case 695:       /* stfsux */
 103                 case 759:       /* stfdux */
 104                         return 1;
 105                 }
 106         }
 107         return 0;
 108 }
 109 /*
 110  * do_page_fault error handling helpers
 111  */
 112
 113 #define MM_FAULT_RETURN         0
 114 #define MM_FAULT_CONTINUE       -1
 115 #define MM_FAULT_ERR(sig)       (sig)
 116
 117 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 118                      unsigned int fault)
 119 {
 120         siginfo_t info;
 121         unsigned int lsb = 0;
 122
 123         if (!user_mode(regs))
 124                 return MM_FAULT_ERR(SIGBUS);
 125
 126         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 127         info.si_signo = SIGBUS;
 128         info.si_errno = 0;
 129         info.si_code = BUS_ADRERR;
 130         info.si_addr = (void __user *)address;
 131 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 132         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 133                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 134                         current->comm, current->pid, address);
 135                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
 136         }
 137
 138         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 139                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 140         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 141                 lsb = PAGE_SHIFT;
 142 #endif
 143         info.si_addr_lsb = lsb;
 144         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 145         return MM_FAULT_RETURN;
 146 }
 147
 148 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 149 {
 150         /*
 151          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 152          * continue the pagefault.
 153          */
 154         if (fatal_signal_pending(current)) {
 155                 /*
 156                  * If we have retry set, the mmap semaphore will have
 157                  * alrady been released in __lock_page_or_retry(). Else
 158                  * we release it now.
 159                  */
 160                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 161                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 162                 /* Coming from kernel, we need to deal with uaccess fixups */
 163                 if (user_mode(regs))
 164                         return MM_FAULT_RETURN;
 165                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 166         }
 167
 168         /* No fault: be happy */
 169         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 170                 return MM_FAULT_CONTINUE;
 171
 172         /* Out of memory */
 173         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 174                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 175
 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 MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 182                 pagefault_out_of_memory();
 183                 return MM_FAULT_RETURN;
 184         }
 185
 186         if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 187                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 188                 return do_sigbus(regs, addr, fault);
 189         }
 190
 191         /* We don't understand the fault code, this is fatal */
 192         BUG();
 193         return MM_FAULT_CONTINUE;
 194 }
 195
 196 /*
 197  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 198  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 199  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 200  * fault.
 201  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 202  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 203  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 204  *  - 0 any SLB fault.
 205  *
 206  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 207  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 208  */
 209 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 210                             unsigned long error_code)
 211 {
 212         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 213         struct vm_area_struct * vma;
 214         struct mm_struct *mm = current->mm;
 215         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 216         int code = SEGV_MAPERR;
 217         int is_write = 0;
 218         int trap = TRAP(regs);
 219         int is_exec = trap == 0x400;
 220         int fault;
 221         int rc = 0, store_update_sp = 0;
 222
 223 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 224         /*
 225          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 226          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 227          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 228          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 229          */
 230         if (trap == 0x400)
 231                 error_code &= 0x48200000;
 232         else
 233                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 234 #else
 235         is_write = error_code & ESR_DST;
 236 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 237
 238 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 239         /*
 240          * we need to do this early because this "data storage
 241          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 242          * look at it
 243          */
 244         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 245                 rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 246                 if (rc)
 247                         goto bail;
 248         }
 249 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 250
 251         if (notify_page_fault(regs))
 252                 goto bail;
 253
 254         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
 255                 goto bail;
 256
 257         /*
 258          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 259          * take a page fault to a kernel address.
 260          */
 261         if (!user_mode(regs) && (is_exec || (address >= TASK_SIZE))) {
 262                 rc = SIGSEGV;
 263                 goto bail;
 264         }
 265
 266 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE) || \
 267                              defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
 268         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 269                 /* breakpoint match */
 270                 do_break(regs, address, error_code);
 271                 goto bail;
 272         }
 273 #endif
 274
 275         /* We restore the interrupt state now */
 276         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 277                 local_irq_enable();
 278
 279         if (faulthandler_disabled() || mm == NULL) {
 280                 if (!user_mode(regs)) {
 281                         rc = SIGSEGV;
 282                         goto bail;
 283                 }
 284                 /* faulthandler_disabled() in user mode is really bad,
 285                    as is current->mm == NULL. */
 286                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with "
 287                        "faulthandler_disabled() = %d mm = %p\n",
 288                        faulthandler_disabled(), mm);
 289                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 290                        regs->nip, regs->msr);
 291                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 292         }
 293
 294         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 295
 296         /*
 297          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 298          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 299          * mmap_sem held
 300          */
 301         if (user_mode(regs))
 302                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 303
 304         if (user_mode(regs))
 305                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 306
 307         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 308          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 309          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 310          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 311          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 312          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 313          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 314          * exceptions table.
 315          *
 316          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 317          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 318          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 319          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 320          * thus avoiding the deadlock.
 321          */
 322         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 323                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 324                         goto bad_area_nosemaphore;
 325
 326 retry:
 327                 down_read(&mm->mmap_sem);
 328         } else {
 329                 /*
 330                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 331                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 332                  * down_read():
 333                  */
 334                 might_sleep();
 335         }
 336
 337         vma = find_vma(mm, address);
 338         if (!vma)
 339                 goto bad_area;
 340         if (vma->vm_start <= address)
 341                 goto good_area;
 342         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 343                 goto bad_area;
 344
 345         /*
 346          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 347          * 288 bytes below the stack pointer.
 348          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 349          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 350          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 351          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 352          * expand to 1MB without further checks.
 353          */
 354         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 355                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 356                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 357                 if (uregs == NULL)
 358                         goto bad_area;
 359
 360                 /*
 361                  * A user-mode access to an address a long way below
 362                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 363                  * is one which would update the stack pointer to the
 364                  * address accessed if the instruction completed,
 365                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 366                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 367                  *
 368                  * If we don't check this then any write to the area
 369                  * between the last mapped region and the stack will
 370                  * expand the stack rather than segfaulting.
 371                  */
 372                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 373                         goto bad_area;
 374         }
 375         if (expand_stack(vma, address))
 376                 goto bad_area;
 377
 378 good_area:
 379         code = SEGV_ACCERR;
 380 #if defined(CONFIG_6xx)
 381         if (error_code & 0x95700000)
 382                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 383                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 384                 goto bad_area;
 385 #endif /* CONFIG_6xx */
 386 #if defined(CONFIG_8xx)
 387         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 388          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 389          * one which seems bad.
 390          */
 391         if (error_code & 0x10000000)
 392                 /* Guarded storage error. */
 393                 goto bad_area;
 394 #endif /* CONFIG_8xx */
 395
 396         if (is_exec) {
 397                 /*
 398                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 399                  * provide separate controls over reading and executing.
 400                  *
 401                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 402                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 403                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 404                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 405                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 406                  */
 407                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 408                     (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 409                      !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))))
 410                         goto bad_area;
 411         /* a write */
 412         } else if (is_write) {
 413                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 414                         goto bad_area;
 415                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 416         /* a read */
 417         } else {
 418                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 419                         goto bad_area;
 420         }
 421 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 422         /*
 423          * For hash translation mode, we should never get a
 424          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 425          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 426          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 427          *
 428          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 429          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 430          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 431          * the special !is_write in the below conditional.
 432          *
 433          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 434          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 435          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 436          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 437          * here in such case.
 438          *
 439          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 440          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 441          * handling correctly.
 442          *
 443          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 444          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 445          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 446          * is conditional for server MMU.
 447          *
 448          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 449          * page table will have them marked noaccess for user.
 450          */
 451         if (!radix_enabled() && !is_write)
 452                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 453 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 454
 455         /*
 456          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 457          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 458          * the fault.
 459          */
 460         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
 461         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
 462                 if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 463                         goto bad_area;
 464                 rc = mm_fault_error(regs, address, fault);
 465                 if (rc >= MM_FAULT_RETURN)
 466                         goto bail;
 467                 else
 468                         rc = 0;
 469         }
 470
 471         /*
 472          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 473          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 474          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 475          */
 476         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 477                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 478                         current->maj_flt++;
 479                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 480                                       regs, address);
 481 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 482                         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 483                                 u32 page_ins;
 484
 485                                 preempt_disable();
 486                                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 487                                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 488                                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 489                                 preempt_enable();
 490                         }
 491 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 492                 } else {
 493                         current->min_flt++;
 494                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 495                                       regs, address);
 496                 }
 497                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 498                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 499                          * of starvation. */
 500                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 501                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 502                         goto retry;
 503                 }
 504         }
 505
 506         up_read(&mm->mmap_sem);
 507         goto bail;
 508
 509 bad_area:
 510         up_read(&mm->mmap_sem);
 511
 512 bad_area_nosemaphore:
 513         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 514         if (user_mode(regs)) {
 515                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 516                 goto bail;
 517         }
 518
 519         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT))
 520                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 521                                    " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 522                                    address, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 523
 524         rc = SIGSEGV;
 525
 526 bail:
 527         exception_exit(prev_state);
 528         return rc;
 529 }
 530 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
 531
 532 /*
 533  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 534  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 535  * of the procedures in traps.c.
 536  */
 537 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 538 {
 539         const struct exception_table_entry *entry;
 540
 541         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 542         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 543                 regs->nip = extable_fixup(entry);
 544                 return;
 545         }
 546
 547         /* kernel has accessed a bad area */
 548
 549         switch (regs->trap) {
 550         case 0x300:
 551         case 0x380:
 552                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 553                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 554                 break;
 555         case 0x400:
 556         case 0x480:
 557                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 558                         "instruction fetch\n");
 559                 break;
 560         case 0x600:
 561                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 562                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 563                 break;
 564         default:
 565                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 566                         "unknown fault\n");
 567                 break;
 568         }
 569         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 570                 regs->nip);
 571
 572         if (task_stack_end_corrupted(current))
 573                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 574
 575         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 576 }