9c4220efc20fa050cebb14f3edc1e3df969ee9a7
[linux-2.6-microblaze.git] / 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/interrupt.h>
38 #include <asm/page.h>
39 #include <asm/mmu.h>
40 #include <asm/mmu_context.h>
41 #include <asm/siginfo.h>
42 #include <asm/debug.h>
43 #include <asm/kup.h>
44 #include <asm/inst.h>
45
46
47 /*
48  * do_page_fault error handling helpers
49  */
50
51 static int
52 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
53 {
54         /*
55          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
56          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
57          * registers before calling bad_page_fault()
58          */
59         if (!user_mode(regs))
60                 return SIGSEGV;
61
62         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
63
64         return 0;
65 }
66
67 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
68 {
69         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
70 }
71
72 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
73 {
74         struct mm_struct *mm = current->mm;
75
76         /*
77          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
78          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
79          */
80         mmap_read_unlock(mm);
81
82         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
83 }
84
85 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
86 {
87         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
88 }
89
90 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
91 static noinline int bad_access_pkey(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
92                                     struct vm_area_struct *vma)
93 {
94         struct mm_struct *mm = current->mm;
95         int pkey;
96
97         /*
98          * We don't try to fetch the pkey from page table because reading
99          * page table without locking doesn't guarantee stable pte value.
100          * Hence the pkey value that we return to userspace can be different
101          * from the pkey that actually caused access error.
102          *
103          * It does *not* guarantee that the VMA we find here
104          * was the one that we faulted on.
105          *
106          * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
107          * 2. T1   : set AMR to deny access to pkey=4, touches, page
108          * 3. T1   : faults...
109          * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
110          * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
111          * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
112          *           faulted on a pte with its pkey=4.
113          */
114         pkey = vma_pkey(vma);
115
116         mmap_read_unlock(mm);
117
118         /*
119          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
120          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
121          * registers before calling bad_page_fault()
122          */
123         if (!user_mode(regs))
124                 return SIGSEGV;
125
126         _exception_pkey(regs, address, pkey);
127
128         return 0;
129 }
130 #endif
131
132 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
133 {
134         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
135 }
136
137 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
138                      vm_fault_t fault)
139 {
140         if (!user_mode(regs))
141                 return SIGBUS;
142
143         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
144 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
145         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
146                 unsigned int lsb = 0; /* shutup gcc */
147
148                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
149                         current->comm, current->pid, address);
150
151                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
152                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
153                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
154                         lsb = PAGE_SHIFT;
155
156                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb);
157                 return 0;
158         }
159
160 #endif
161         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address);
162         return 0;
163 }
164
165 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
166                                 vm_fault_t fault)
167 {
168         /*
169          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
170          * continue processing.
171          */
172         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
173                 return SIGKILL;
174
175         /* Out of memory */
176         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
177                 /*
178                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
179                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
180                  */
181                 if (!user_mode(regs))
182                         return SIGSEGV;
183                 pagefault_out_of_memory();
184         } else {
185                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
186                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
187                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
188                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
189                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
190                 else
191                         BUG();
192         }
193         return 0;
194 }
195
196 /* Is this a bad kernel fault ? */
197 static bool bad_kernel_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
198                              unsigned long address, bool is_write)
199 {
200         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
201
202         /* NX faults set DSISR_PROTFAULT on the 8xx, DSISR_NOEXEC_OR_G on others */
203         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT |
204                                       DSISR_PROTFAULT))) {
205                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
206                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
207                                     address,
208                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
209
210                 // Kernel exec fault is always bad
211                 return true;
212         }
213
214         // Kernel fault on kernel address is bad
215         if (address >= TASK_SIZE)
216                 return true;
217
218         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
219         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
220                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
221                                     is_write ? "write" : "read", address,
222                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
223
224                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
225                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
226                         return true;
227
228                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
229                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
230                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
231         }
232
233         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
234         return false;
235 }
236
237 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
238 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
239                               struct vm_area_struct *vma)
240 {
241         /*
242          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
243          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
244          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
245          */
246         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
247                 return true;
248
249         return false;
250 }
251 #endif
252
253 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
254 {
255         /*
256          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
257          * provide separate controls over reading and executing.
258          *
259          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
260          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
261          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
262          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
263          * break programs compiled with a really old ABI though.
264          */
265         if (is_exec) {
266                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
267                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
268                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
269         }
270
271         if (is_write) {
272                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
273                         return true;
274                 return false;
275         }
276
277         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
278                 return true;
279         /*
280          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
281          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
282          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
283          * to pkeys later.
284          */
285         return false;
286 }
287
288 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
289 static inline void cmo_account_page_fault(void)
290 {
291         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
292                 u32 page_ins;
293
294                 preempt_disable();
295                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
296                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
297                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
298                 preempt_enable();
299         }
300 }
301 #else
302 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
303 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
304
305 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
306                                unsigned long error_code, unsigned long address)
307 {
308         /*
309          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
310          */
311         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
312                 if ((long)address == -1)
313                         return;
314
315                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
316                                    current->comm, current->pid, address,
317                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
318                 return;
319         }
320
321         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
322                 return;
323
324         /*
325          * For hash translation mode, we should never get a
326          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
327          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
328          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
329          *
330          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
331          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
332          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
333          * the special !is_write in the below conditional.
334          *
335          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
336          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
337          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
338          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
339          * here in such case.
340          *
341          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
342          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
343          * handling correctly.
344          *
345          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
346          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
347          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
348          * is conditional for server MMU.
349          *
350          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
351          * page table will have them marked noaccess for user.
352          */
353         if (radix_enabled() || is_write)
354                 return;
355
356         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
357 }
358
359 /*
360  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
361  * on the processor family
362  */
363 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
364 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
365 #else
366 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
367 #endif
368
369 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
370 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
371 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
372 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
373 #elif defined(CONFIG_PPC64)
374 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
375 #else
376 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
377 #endif
378
379 /*
380  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
381  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault.
382  * For 400-family processors the error_code parameter is ESR for a data fault,
383  * 0 for an instruction fault.
384  * For 64-bit processors, the error_code parameter is DSISR for a data access
385  * fault, SRR1 & 0x08000000 for an instruction access fault.
386  *
387  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
388  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
389  */
390 static int ___do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
391                            unsigned long error_code)
392 {
393         struct vm_area_struct * vma;
394         struct mm_struct *mm = current->mm;
395         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
396         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
397         int is_user = user_mode(regs);
398         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
399         vm_fault_t fault, major = 0;
400         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
401
402         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
403                 return 0;
404
405         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
406                 if (is_user) {
407                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
408                         return 0;
409                 }
410                 return SIGBUS;
411         }
412
413         /* Additional sanity check(s) */
414         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
415
416         /*
417          * The kernel should never take an execute fault nor should it
418          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
419          * address outside of dedicated places
420          */
421         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write)))
422                 return SIGSEGV;
423
424         /*
425          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
426          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
427          */
428         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
429                 if (is_user)
430                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
431                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
432                                            " mm=%p\n",
433                                            faulthandler_disabled(), mm);
434                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
435         }
436
437         interrupt_cond_local_irq_enable(regs);
438
439         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
440
441         /*
442          * We want to do this outside mmap_lock, because reading code around nip
443          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
444          * mmap_lock held
445          */
446         if (is_user)
447                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
448         if (is_write)
449                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
450         if (is_exec)
451                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
452
453         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
454          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
455          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
456          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_lock
457          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
458          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
459          * space from well defined areas of code, which are listed in the
460          * exceptions table.
461          *
462          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
463          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
464          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
465          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
466          * thus avoiding the deadlock.
467          */
468         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mm))) {
469                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
470                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
471
472 retry:
473                 mmap_read_lock(mm);
474         } else {
475                 /*
476                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
477                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
478                  * down_read():
479                  */
480                 might_sleep();
481         }
482
483         vma = find_vma(mm, address);
484         if (unlikely(!vma))
485                 return bad_area(regs, address);
486
487         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
488                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
489                         return bad_area(regs, address);
490
491                 if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
492                         return bad_area(regs, address);
493         }
494
495 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
496         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
497                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
498                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
499 #endif /* CONFIG_PPC_MEM_KEYS */
500
501         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
502                 return bad_access(regs, address);
503
504         /*
505          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
506          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
507          * the fault.
508          */
509         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
510
511         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
512
513         if (fault_signal_pending(fault, regs))
514                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
515
516         /*
517          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
518          * case.
519          */
520         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
521                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
522                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
523                         goto retry;
524                 }
525         }
526
527         mmap_read_unlock(current->mm);
528
529         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
530                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
531
532         /*
533          * Major/minor page fault accounting.
534          */
535         if (major)
536                 cmo_account_page_fault();
537
538         return 0;
539 }
540 NOKPROBE_SYMBOL(___do_page_fault);
541
542 static long __do_page_fault(struct pt_regs *regs)
543 {
544         const struct exception_table_entry *entry;
545         long err;
546
547         err = ___do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
548         if (likely(!err))
549                 return err;
550
551         entry = search_exception_tables(regs->nip);
552         if (likely(entry)) {
553                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
554                 return 0;
555         } else if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S_64)) {
556                 __bad_page_fault(regs, err);
557                 return 0;
558         } else {
559                 /* 32 and 64e handle the bad page fault in asm */
560                 return err;
561         }
562 }
563 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
564
565 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER_RET(do_page_fault)
566 {
567         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
568         long err;
569
570         err = __do_page_fault(regs);
571
572         exception_exit(prev_state);
573
574         return err;
575 }
576 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
577
578 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
579 /* Same as do_page_fault but interrupt entry has already run in do_hash_fault */
580 long hash__do_page_fault(struct pt_regs *regs)
581 {
582         return __do_page_fault(regs);
583 }
584 NOKPROBE_SYMBOL(hash__do_page_fault);
585 #endif
586
587 /*
588  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
589  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
590  * of the procedures in traps.c.
591  */
592 void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
593 {
594         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
595
596         /* kernel has accessed a bad area */
597
598         switch (TRAP(regs)) {
599         case 0x300:
600         case 0x380:
601         case 0xe00:
602                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n",
603                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
604                          "Unable to handle kernel data access",
605                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
606                 break;
607         case 0x400:
608         case 0x480:
609                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
610                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
611                 break;
612         case 0x600:
613                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
614                          regs->dar);
615                 break;
616         default:
617                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
618                          regs->dar);
619                 break;
620         }
621         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
622                 regs->nip);
623
624         if (task_stack_end_corrupted(current))
625                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
626
627         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
628 }
629
630 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
631 {
632         const struct exception_table_entry *entry;
633
634         /* Are we prepared to handle this fault?  */
635         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
636         if (entry)
637                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
638         else
639                 __bad_page_fault(regs, sig);
640 }
641
642 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
643 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_page_fault_segv)
644 {
645         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
646 }
647 #endif