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 #include <linux/kfence.h>
  36 #include <linux/pkeys.h>
  37
  38 #include <asm/firmware.h>
  39 #include <asm/interrupt.h>
  40 #include <asm/page.h>
  41 #include <asm/mmu.h>
  42 #include <asm/mmu_context.h>
  43 #include <asm/siginfo.h>
  44 #include <asm/debug.h>
  45 #include <asm/kup.h>
  46 #include <asm/inst.h>
  47
  48
  49 /*
  50  * do_page_fault error handling helpers
  51  */
  52
  53 static int
  54 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
  55 {
  56         /*
  57          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
  58          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
  59          * registers before calling bad_page_fault()
  60          */
  61         if (!user_mode(regs))
  62                 return SIGSEGV;
  63
  64         _exception(SIGSEGV, regs, si_code, address);
  65
  66         return 0;
  67 }
  68
  69 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
  70 {
  71         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR);
  72 }
  73
  74 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code)
  75 {
  76         struct mm_struct *mm = current->mm;
  77
  78         /*
  79          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
  80          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
  81          */
  82         mmap_read_unlock(mm);
  83
  84         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code);
  85 }
  86
  87 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
  88 {
  89         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR);
  90 }
  91
  92 static noinline int bad_access_pkey(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
  93                                     struct vm_area_struct *vma)
  94 {
  95         struct mm_struct *mm = current->mm;
  96         int pkey;
  97
  98         /*
  99          * We don't try to fetch the pkey from page table because reading
 100          * page table without locking doesn't guarantee stable pte value.
 101          * Hence the pkey value that we return to userspace can be different
 102          * from the pkey that actually caused access error.
 103          *
 104          * It does *not* guarantee that the VMA we find here
 105          * was the one that we faulted on.
 106          *
 107          * 1. T1   : mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=4);
 108          * 2. T1   : set AMR to deny access to pkey=4, touches, page
 109          * 3. T1   : faults...
 110          * 4.    T2: mprotect_key(foo, PAGE_SIZE, pkey=5);
 111          * 5. T1   : enters fault handler, takes mmap_lock, etc...
 112          * 6. T1   : reaches here, sees vma_pkey(vma)=5, when we really
 113          *           faulted on a pte with its pkey=4.
 114          */
 115         pkey = vma_pkey(vma);
 116
 117         mmap_read_unlock(mm);
 118
 119         /*
 120          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
 121          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
 122          * registers before calling bad_page_fault()
 123          */
 124         if (!user_mode(regs))
 125                 return SIGSEGV;
 126
 127         _exception_pkey(regs, address, pkey);
 128
 129         return 0;
 130 }
 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) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
 201
 202         if (is_exec) {
 203                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 204                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
 205                                     address,
 206                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 207
 208                 // Kernel exec fault is always bad
 209                 return true;
 210         }
 211
 212         // Kernel fault on kernel address is bad
 213         if (address >= TASK_SIZE)
 214                 return true;
 215
 216         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 217         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
 218                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 219                                     is_write ? "write" : "read", address,
 220                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 221
 222                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
 223                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
 224                         return true;
 225
 226                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
 227                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 228                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
 229         }
 230
 231         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
 232         return false;
 233 }
 234
 235 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
 236                               struct vm_area_struct *vma)
 237 {
 238         /*
 239          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
 240          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
 241          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
 242          */
 243         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
 244                 return true;
 245
 246         return false;
 247 }
 248
 249 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
 250 {
 251         /*
 252          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 253          * provide separate controls over reading and executing.
 254          *
 255          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 256          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 257          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 258          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 259          * break programs compiled with a really old ABI though.
 260          */
 261         if (is_exec) {
 262                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 263                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 264                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
 265         }
 266
 267         if (is_write) {
 268                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 269                         return true;
 270                 return false;
 271         }
 272
 273         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
 274                 return true;
 275         /*
 276          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
 277          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
 278          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
 279          * to pkeys later.
 280          */
 281         return false;
 282 }
 283
 284 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 285 static inline void cmo_account_page_fault(void)
 286 {
 287         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 288                 u32 page_ins;
 289
 290                 preempt_disable();
 291                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 292                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 293                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 294                 preempt_enable();
 295         }
 296 }
 297 #else
 298 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
 299 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 300
 301 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
 302                                unsigned long error_code, unsigned long address)
 303 {
 304         /*
 305          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
 306          */
 307         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
 308                 if ((long)address == -1)
 309                         return;
 310
 311                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 312                                    current->comm, current->pid, address,
 313                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 314                 return;
 315         }
 316
 317         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
 318                 return;
 319
 320         /*
 321          * For hash translation mode, we should never get a
 322          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 323          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 324          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 325          *
 326          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 327          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 328          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 329          * the special !is_write in the below conditional.
 330          *
 331          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 332          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 333          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 334          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 335          * here in such case.
 336          *
 337          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 338          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 339          * handling correctly.
 340          *
 341          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 342          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 343          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 344          * is conditional for server MMU.
 345          *
 346          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 347          * page table will have them marked noaccess for user.
 348          */
 349         if (radix_enabled() || is_write)
 350                 return;
 351
 352         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 353 }
 354
 355 /*
 356  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
 357  * on the processor family
 358  */
 359 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 360 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
 361 #else
 362 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
 363 #endif
 364
 365 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
 366 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
 367 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
 368 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
 369 #elif defined(CONFIG_PPC64)
 370 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
 371 #else
 372 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
 373 #endif
 374
 375 /*
 376  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 377  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault.
 378  * For 400-family processors the error_code parameter is ESR for a data fault,
 379  * 0 for an instruction fault.
 380  * For 64-bit processors, the error_code parameter is DSISR for a data access
 381  * fault, SRR1 & 0x08000000 for an instruction access fault.
 382  *
 383  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 384  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 385  */
 386 static int ___do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 387                            unsigned long error_code)
 388 {
 389         struct vm_area_struct * vma;
 390         struct mm_struct *mm = current->mm;
 391         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 392         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
 393         int is_user = user_mode(regs);
 394         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
 395         vm_fault_t fault, major = 0;
 396         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
 397
 398         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
 399                 return 0;
 400
 401         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
 402                 if (is_user) {
 403                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
 404                         return 0;
 405                 }
 406                 return SIGBUS;
 407         }
 408
 409         /* Additional sanity check(s) */
 410         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
 411
 412         /*
 413          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 414          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
 415          * address outside of dedicated places
 416          */
 417         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write))) {
 418                 if (kfence_handle_page_fault(address, is_write, regs))
 419                         return 0;
 420
 421                 return SIGSEGV;
 422         }
 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         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
 496                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
 497                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
 498
 499         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
 500                 return bad_access(regs, address);
 501
 502         /*
 503          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 504          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 505          * the fault.
 506          */
 507         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
 508
 509         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
 510
 511         if (fault_signal_pending(fault, regs))
 512                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
 513
 514         /*
 515          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
 516          * case.
 517          */
 518         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 519                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 520                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 521                         goto retry;
 522                 }
 523         }
 524
 525         mmap_read_unlock(current->mm);
 526
 527         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 528                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
 529
 530         /*
 531          * Major/minor page fault accounting.
 532          */
 533         if (major)
 534                 cmo_account_page_fault();
 535
 536         return 0;
 537 }
 538 NOKPROBE_SYMBOL(___do_page_fault);
 539
 540 static __always_inline void __do_page_fault(struct pt_regs *regs)
 541 {
 542         long err;
 543
 544         err = ___do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
 545         if (unlikely(err))
 546                 bad_page_fault(regs, err);
 547 }
 548
 549 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_page_fault)
 550 {
 551         __do_page_fault(regs);
 552 }
 553
 554 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 555 /* Same as do_page_fault but interrupt entry has already run in do_hash_fault */
 556 void hash__do_page_fault(struct pt_regs *regs)
 557 {
 558         __do_page_fault(regs);
 559 }
 560 NOKPROBE_SYMBOL(hash__do_page_fault);
 561 #endif
 562
 563 /*
 564  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 565  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 566  * of the procedures in traps.c.
 567  */
 568 static void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
 569 {
 570         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
 571
 572         /* kernel has accessed a bad area */
 573
 574         switch (TRAP(regs)) {
 575         case INTERRUPT_DATA_STORAGE:
 576         case INTERRUPT_DATA_SEGMENT:
 577         case INTERRUPT_H_DATA_STORAGE:
 578                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n",
 579                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
 580                          "Unable to handle kernel data access",
 581                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
 582                 break;
 583         case INTERRUPT_INST_STORAGE:
 584         case INTERRUPT_INST_SEGMENT:
 585                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
 586                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
 587                 break;
 588         case INTERRUPT_ALIGNMENT:
 589                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
 590                          regs->dar);
 591                 break;
 592         default:
 593                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
 594                          regs->dar);
 595                 break;
 596         }
 597         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 598                 regs->nip);
 599
 600         if (task_stack_end_corrupted(current))
 601                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 602
 603         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 604 }
 605
 606 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
 607 {
 608         const struct exception_table_entry *entry;
 609
 610         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 611         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
 612         if (entry)
 613                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
 614         else
 615                 __bad_page_fault(regs, sig);
 616 }
 617
 618 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 619 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_page_fault_segv)
 620 {
 621         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
 622 }
 623 #endif