Merge branch 'spi-4.20' into spi-linus
[linux-2.6-microblaze.git] / 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/pagemap.h>
26 #include <linux/ptrace.h>
27 #include <linux/mman.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/extable.h>
32 #include <linux/kprobes.h>
33 #include <linux/kdebug.h>
34 #include <linux/perf_event.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/context_tracking.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39
40 #include <asm/firmware.h>
41 #include <asm/page.h>
42 #include <asm/pgtable.h>
43 #include <asm/mmu.h>
44 #include <asm/mmu_context.h>
45 #include <asm/siginfo.h>
46 #include <asm/debug.h>
47
48 static inline bool notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
49 {
50         bool ret = false;
51
52 #ifdef CONFIG_KPROBES
53         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
54         if (!user_mode(regs)) {
55                 preempt_disable();
56                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
57                         ret = true;
58                 preempt_enable();
59         }
60 #endif /* CONFIG_KPROBES */
61
62         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
63                 ret = true;
64
65         return ret;
66 }
67
68 /*
69  * Check whether the instruction inst is a store using
70  * an update addressing form which will update r1.
71  */
72 static bool store_updates_sp(unsigned int inst)
73 {
74         /* check for 1 in the rA field */
75         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
76                 return false;
77         /* check major opcode */
78         switch (inst >> 26) {
79         case OP_STWU:
80         case OP_STBU:
81         case OP_STHU:
82         case OP_STFSU:
83         case OP_STFDU:
84                 return true;
85         case OP_STD:    /* std or stdu */
86                 return (inst & 3) == 1;
87         case OP_31:
88                 /* check minor opcode */
89                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
90                 case OP_31_XOP_STDUX:
91                 case OP_31_XOP_STWUX:
92                 case OP_31_XOP_STBUX:
93                 case OP_31_XOP_STHUX:
94                 case OP_31_XOP_STFSUX:
95                 case OP_31_XOP_STFDUX:
96                         return true;
97                 }
98         }
99         return false;
100 }
101 /*
102  * do_page_fault error handling helpers
103  */
104
105 static int
106 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
107 {
108         /*
109          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
110          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
111          * registers before calling bad_page_fault()
112          */
113         if (!user_mode(regs))
114                 return SIGSEGV;
115
116         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
117
118         return 0;
119 }
120
121 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
122 {
123         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
124 }
125
126 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
127 {
128         struct mm_struct *mm = current->mm;
129
130         /*
131          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
132          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
133          */
134         up_read(&mm->mmap_sem);
135
136         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
137 }
138
139 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
140 {
141         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
142 }
143
144 static int bad_key_fault_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
145                                     int pkey)
146 {
147         /*
148          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
149          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
150          * registers before calling bad_page_fault()
151          */
152         if (!user_mode(regs))
153                 return SIGSEGV;
154
155         _exception_pkey(regs, address, pkey);
156
157         return 0;
158 }
159
160 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
161 {
162         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR);
163 }
164
165 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
166                      vm_fault_t fault)
167 {
168         if (!user_mode(regs))
169                 return SIGBUS;
170
171         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
172 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
173         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
174                 unsigned int lsb = 0; /* shutup gcc */
175
176                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
177                         current->comm, current->pid, address);
178
179                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
180                         lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
181                 if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
182                         lsb = PAGE_SHIFT;
183
184                 force_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb,
185                                  current);
186                 return 0;
187         }
188
189 #endif
190         force_sig_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, (void __user *)address, current);
191         return 0;
192 }
193
194 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
195                                 vm_fault_t fault)
196 {
197         /*
198          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
199          * continue processing.
200          */
201         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
202                 return SIGKILL;
203
204         /* Out of memory */
205         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
206                 /*
207                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
208                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
209                  */
210                 if (!user_mode(regs))
211                         return SIGSEGV;
212                 pagefault_out_of_memory();
213         } else {
214                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
215                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
216                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
217                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
218                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
219                 else
220                         BUG();
221         }
222         return 0;
223 }
224
225 /* Is this a bad kernel fault ? */
226 static bool bad_kernel_fault(bool is_exec, unsigned long error_code,
227                              unsigned long address)
228 {
229         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT))) {
230                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute"
231                                    " exec-protected page (%lx) -"
232                                    "exploit attempt? (uid: %d)\n",
233                                    address, from_kuid(&init_user_ns,
234                                                       current_uid()));
235         }
236         return is_exec || (address >= TASK_SIZE);
237 }
238
239 static bool bad_stack_expansion(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
240                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags,
241                                 bool *must_retry)
242 {
243         /*
244          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
245          * 288 bytes below the stack pointer.
246          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
247          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
248          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
249          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
250          * expand to 1MB without further checks.
251          */
252         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
253                 unsigned int __user *nip = (unsigned int __user *)regs->nip;
254                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
255                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
256                 if (uregs == NULL)
257                         return true;
258
259                 /*
260                  * A user-mode access to an address a long way below
261                  * the stack pointer is only valid if the instruction
262                  * is one which would update the stack pointer to the
263                  * address accessed if the instruction completed,
264                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
265                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
266                  *
267                  * If we don't check this then any write to the area
268                  * between the last mapped region and the stack will
269                  * expand the stack rather than segfaulting.
270                  */
271                 if (address + 2048 >= uregs->gpr[1])
272                         return false;
273
274                 if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && (flags & FAULT_FLAG_USER) &&
275                     access_ok(VERIFY_READ, nip, sizeof(*nip))) {
276                         unsigned int inst;
277                         int res;
278
279                         pagefault_disable();
280                         res = __get_user_inatomic(inst, nip);
281                         pagefault_enable();
282                         if (!res)
283                                 return !store_updates_sp(inst);
284                         *must_retry = true;
285                 }
286                 return true;
287         }
288         return false;
289 }
290
291 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec,
292                          struct vm_area_struct *vma)
293 {
294         /*
295          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
296          * provide separate controls over reading and executing.
297          *
298          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
299          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
300          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
301          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
302          * break programs compiled with a really old ABI though.
303          */
304         if (is_exec) {
305                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
306                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
307                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
308         }
309
310         if (is_write) {
311                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
312                         return true;
313                 return false;
314         }
315
316         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
317                 return true;
318         /*
319          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
320          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
321          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
322          * to pkeys later.
323          */
324         return false;
325 }
326
327 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
328 static inline void cmo_account_page_fault(void)
329 {
330         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
331                 u32 page_ins;
332
333                 preempt_disable();
334                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
335                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
336                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
337                 preempt_enable();
338         }
339 }
340 #else
341 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
342 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
343
344 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
345 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code)
346 {
347         /*
348          * For hash translation mode, we should never get a
349          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
350          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
351          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
352          *
353          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
354          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
355          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
356          * the special !is_write in the below conditional.
357          *
358          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
359          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
360          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
361          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
362          * here in such case.
363          *
364          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
365          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
366          * handling correctly.
367          *
368          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
369          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
370          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
371          * is conditional for server MMU.
372          *
373          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
374          * page table will have them marked noaccess for user.
375          */
376         if (!radix_enabled() && !is_write)
377                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
378 }
379 #else
380 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code) { }
381 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
382
383 /*
384  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
385  * on the processor family
386  */
387 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
388 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
389 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
390 #else
391 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
392 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
393 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
394 #elif defined(CONFIG_PPC64)
395 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
396 #else
397 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
398 #endif
399 #endif
400
401 /*
402  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
403  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
404  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
405  * fault.
406  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
407  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
408  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
409  *  - 0 any SLB fault.
410  *
411  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
412  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
413  */
414 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
415                            unsigned long error_code)
416 {
417         struct vm_area_struct * vma;
418         struct mm_struct *mm = current->mm;
419         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
420         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
421         int is_user = user_mode(regs);
422         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
423         vm_fault_t fault, major = 0;
424         bool must_retry = false;
425
426         if (notify_page_fault(regs))
427                 return 0;
428
429         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
430                 if (is_user) {
431                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
432                         return 0;
433                 }
434                 return SIGBUS;
435         }
436
437         /* Additional sanity check(s) */
438         sanity_check_fault(is_write, error_code);
439
440         /*
441          * The kernel should never take an execute fault nor should it
442          * take a page fault to a kernel address.
443          */
444         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(is_exec, error_code, address)))
445                 return SIGSEGV;
446
447         /*
448          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
449          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
450          */
451         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
452                 if (is_user)
453                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
454                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
455                                            " mm=%p\n",
456                                            faulthandler_disabled(), mm);
457                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
458         }
459
460         /* We restore the interrupt state now */
461         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
462                 local_irq_enable();
463
464         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
465
466         if (error_code & DSISR_KEYFAULT)
467                 return bad_key_fault_exception(regs, address,
468                                                get_mm_addr_key(mm, address));
469
470         /*
471          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
472          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
473          * mmap_sem held
474          */
475         if (is_user)
476                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
477         if (is_write)
478                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
479         if (is_exec)
480                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
481
482         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
483          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
484          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
485          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
486          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
487          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
488          * space from well defined areas of code, which are listed in the
489          * exceptions table.
490          *
491          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
492          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
493          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
494          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
495          * thus avoiding the deadlock.
496          */
497         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
498                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
499                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
500
501 retry:
502                 down_read(&mm->mmap_sem);
503         } else {
504                 /*
505                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
506                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
507                  * down_read():
508                  */
509                 might_sleep();
510         }
511
512         vma = find_vma(mm, address);
513         if (unlikely(!vma))
514                 return bad_area(regs, address);
515         if (likely(vma->vm_start <= address))
516                 goto good_area;
517         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
518                 return bad_area(regs, address);
519
520         /* The stack is being expanded, check if it's valid */
521         if (unlikely(bad_stack_expansion(regs, address, vma, flags,
522                                          &must_retry))) {
523                 if (!must_retry)
524                         return bad_area(regs, address);
525
526                 up_read(&mm->mmap_sem);
527                 if (fault_in_pages_readable((const char __user *)regs->nip,
528                                             sizeof(unsigned int)))
529                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
530                 goto retry;
531         }
532
533         /* Try to expand it */
534         if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
535                 return bad_area(regs, address);
536
537 good_area:
538         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
539                 return bad_access(regs, address);
540
541         /*
542          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
543          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
544          * the fault.
545          */
546         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
547
548 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
549         /*
550          * we skipped checking for access error due to key earlier.
551          * Check that using handle_mm_fault error return.
552          */
553         if (unlikely(fault & VM_FAULT_SIGSEGV) &&
554                 !arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0)) {
555
556                 int pkey = vma_pkey(vma);
557
558                 up_read(&mm->mmap_sem);
559                 return bad_key_fault_exception(regs, address, pkey);
560         }
561 #endif /* CONFIG_PPC_MEM_KEYS */
562
563         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
564
565         /*
566          * Handle the retry right now, the mmap_sem has been released in that
567          * case.
568          */
569         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
570                 /* We retry only once */
571                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
572                         /*
573                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
574                          * of starvation.
575                          */
576                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
577                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
578                         if (!fatal_signal_pending(current))
579                                 goto retry;
580                 }
581
582                 /*
583                  * User mode? Just return to handle the fatal exception otherwise
584                  * return to bad_page_fault
585                  */
586                 return is_user ? 0 : SIGBUS;
587         }
588
589         up_read(&current->mm->mmap_sem);
590
591         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
592                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
593
594         /*
595          * Major/minor page fault accounting.
596          */
597         if (major) {
598                 current->maj_flt++;
599                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
600                 cmo_account_page_fault();
601         } else {
602                 current->min_flt++;
603                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
604         }
605         return 0;
606 }
607 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
608
609 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
610                   unsigned long error_code)
611 {
612         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
613         int rc = __do_page_fault(regs, address, error_code);
614         exception_exit(prev_state);
615         return rc;
616 }
617 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
618
619 /*
620  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
621  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
622  * of the procedures in traps.c.
623  */
624 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
625 {
626         const struct exception_table_entry *entry;
627
628         /* Are we prepared to handle this fault?  */
629         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
630                 regs->nip = extable_fixup(entry);
631                 return;
632         }
633
634         /* kernel has accessed a bad area */
635
636         switch (TRAP(regs)) {
637         case 0x300:
638         case 0x380:
639                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
640                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
641                 break;
642         case 0x400:
643         case 0x480:
644                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
645                         "instruction fetch\n");
646                 break;
647         case 0x600:
648                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
649                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
650                 break;
651         default:
652                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
653                         "unknown fault\n");
654                 break;
655         }
656         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
657                 regs->nip);
658
659         if (task_stack_end_corrupted(current))
660                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
661
662         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
663 }