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/kernel.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/ptrace.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/interrupt.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/kprobes.h>
  31 #include <linux/kdebug.h>
  32 #include <linux/perf_event.h>
  33 #include <linux/ratelimit.h>
  34 #include <linux/context_tracking.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37
  38 #include <asm/firmware.h>
  39 #include <asm/page.h>
  40 #include <asm/pgtable.h>
  41 #include <asm/mmu.h>
  42 #include <asm/mmu_context.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/siginfo.h>
  45 #include <asm/debug.h>
  46
  47 #include "icswx.h"
  48
  49 #ifdef CONFIG_KPROBES
  50 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  51 {
  52         int ret = 0;
  53
  54         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  55         if (!user_mode(regs)) {
  56                 preempt_disable();
  57                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
  58                         ret = 1;
  59                 preempt_enable();
  60         }
  61
  62         return ret;
  63 }
  64 #else
  65 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  66 {
  67         return 0;
  68 }
  69 #endif
  70
  71 /*
  72  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  73  * an update addressing form which will update r1.
  74  */
  75 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  76 {
  77         unsigned int inst;
  78
  79         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  80                 return 0;
  81         /* check for 1 in the rA field */
  82         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  83                 return 0;
  84         /* check major opcode */
  85         switch (inst >> 26) {
  86         case 37:        /* stwu */
  87         case 39:        /* stbu */
  88         case 45:        /* sthu */
  89         case 53:        /* stfsu */
  90         case 55:        /* stfdu */
  91                 return 1;
  92         case 62:        /* std or stdu */
  93                 return (inst & 3) == 1;
  94         case 31:
  95                 /* check minor opcode */
  96                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
  97                 case 181:       /* stdux */
  98                 case 183:       /* stwux */
  99                 case 247:       /* stbux */
 100                 case 439:       /* sthux */
 101                 case 695:       /* stfsux */
 102                 case 759:       /* stfdux */
 103                         return 1;
 104                 }
 105         }
 106         return 0;
 107 }
 108 /*
 109  * do_page_fault error handling helpers
 110  */
 111
 112 #define MM_FAULT_RETURN         0
 113 #define MM_FAULT_CONTINUE       -1
 114 #define MM_FAULT_ERR(sig)       (sig)
 115
 116 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 117                      unsigned int fault)
 118 {
 119         siginfo_t info;
 120         unsigned int lsb = 0;
 121
 122         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 123
 124         if (!user_mode(regs))
 125                 return MM_FAULT_ERR(SIGBUS);
 126
 127         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
 128         info.si_signo = SIGBUS;
 129         info.si_errno = 0;
 130         info.si_code = BUS_ADRERR;
 131         info.si_addr = (void __user *)address;
 132 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 133         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
 134                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 135                         current->comm, current->pid, address);
 136                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
 137         }
 138
 139         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
 140                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
 141         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
 142                 lsb = PAGE_SHIFT;
 143 #endif
 144         info.si_addr_lsb = lsb;
 145         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 146         return MM_FAULT_RETURN;
 147 }
 148
 149 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, int fault)
 150 {
 151         /*
 152          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
 153          * continue the pagefault.
 154          */
 155         if (fatal_signal_pending(current)) {
 156                 /*
 157                  * If we have retry set, the mmap semaphore will have
 158                  * alrady been released in __lock_page_or_retry(). Else
 159                  * we release it now.
 160                  */
 161                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
 162                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 163                 /* Coming from kernel, we need to deal with uaccess fixups */
 164                 if (user_mode(regs))
 165                         return MM_FAULT_RETURN;
 166                 return MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 167         }
 168
 169         /* No fault: be happy */
 170         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
 171                 return MM_FAULT_CONTINUE;
 172
 173         /* Out of memory */
 174         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 175                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 176
 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 MM_FAULT_ERR(SIGKILL);
 183                 pagefault_out_of_memory();
 184                 return MM_FAULT_RETURN;
 185         }
 186
 187         if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
 188                 return do_sigbus(regs, addr, fault);
 189
 190         /* We don't understand the fault code, this is fatal */
 191         BUG();
 192         return MM_FAULT_CONTINUE;
 193 }
 194
 195 // This comes from 64-bit struct rt_sigframe + __SIGNAL_FRAMESIZE
 196 #define SIGFRAME_MAX_SIZE       (4096 + 128)
 197
 198 /*
 199  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 200  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 201  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 202  * fault.
 203  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 204  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 205  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 206  *  - 0 any SLB fault.
 207  *
 208  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 209  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 210  */
 211 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 212                             unsigned long error_code)
 213 {
 214         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
 215         struct vm_area_struct * vma;
 216         struct mm_struct *mm = current->mm;
 217         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 218         int code = SEGV_MAPERR;
 219         int is_write = 0;
 220         int trap = TRAP(regs);
 221         int is_exec = trap == 0x400;
 222         int fault;
 223         int rc = 0, store_update_sp = 0;
 224
 225 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 226         /*
 227          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 228          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 229          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 230          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 231          */
 232         if (trap == 0x400)
 233                 error_code &= 0x48200000;
 234         else
 235                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 236 #else
 237         is_write = error_code & ESR_DST;
 238 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 239
 240 #ifdef CONFIG_PPC_ICSWX
 241         /*
 242          * we need to do this early because this "data storage
 243          * interrupt" does not update the DAR/DEAR so we don't want to
 244          * look at it
 245          */
 246         if (error_code & ICSWX_DSI_UCT) {
 247                 rc = acop_handle_fault(regs, address, error_code);
 248                 if (rc)
 249                         goto bail;
 250         }
 251 #endif /* CONFIG_PPC_ICSWX */
 252
 253         if (notify_page_fault(regs))
 254                 goto bail;
 255
 256         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
 257                 goto bail;
 258
 259         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 260         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE)) {
 261                 rc = SIGSEGV;
 262                 goto bail;
 263         }
 264
 265 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE) || \
 266                              defined(CONFIG_PPC_BOOK3S_64))
 267         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 268                 /* breakpoint match */
 269                 do_break(regs, address, error_code);
 270                 goto bail;
 271         }
 272 #endif
 273
 274         /* We restore the interrupt state now */
 275         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
 276                 local_irq_enable();
 277
 278         if (faulthandler_disabled() || mm == NULL) {
 279                 if (!user_mode(regs)) {
 280                         rc = SIGSEGV;
 281                         goto bail;
 282                 }
 283                 /* faulthandler_disabled() in user mode is really bad,
 284                    as is current->mm == NULL. */
 285                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with "
 286                        "faulthandler_disabled() = %d mm = %p\n",
 287                        faulthandler_disabled(), mm);
 288                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 289                        regs->nip, regs->msr);
 290                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 291         }
 292
 293         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 294
 295         /*
 296          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
 297          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 298          * mmap_sem held
 299          */
 300         if (!is_exec && user_mode(regs))
 301                 store_update_sp = store_updates_sp(regs);
 302
 303         if (user_mode(regs))
 304                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 305
 306         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 307          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 308          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 309          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 310          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 311          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 312          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 313          * exceptions table.
 314          *
 315          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 316          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 317          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 318          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 319          * thus avoiding the deadlock.
 320          */
 321         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 322                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 323                         goto bad_area_nosemaphore;
 324
 325 retry:
 326                 down_read(&mm->mmap_sem);
 327         } else {
 328                 /*
 329                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 330                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 331                  * down_read():
 332                  */
 333                 might_sleep();
 334         }
 335
 336         vma = find_vma(mm, address);
 337         if (!vma)
 338                 goto bad_area;
 339         if (vma->vm_start <= address)
 340                 goto good_area;
 341         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 342                 goto bad_area;
 343
 344         /*
 345          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 346          * 288 bytes below the stack pointer.
 347          * The kernel signal delivery code writes up to about 4kB
 348          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 349          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 350          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 351          * expand to 1MB without further checks.
 352          */
 353         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 354                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 355                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 356                 if (uregs == NULL)
 357                         goto bad_area;
 358
 359                 /*
 360                  * A user-mode access to an address a long way below
 361                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 362                  * is one which would update the stack pointer to the
 363                  * address accessed if the instruction completed,
 364                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 365                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 366                  *
 367                  * If we don't check this then any write to the area
 368                  * between the last mapped region and the stack will
 369                  * expand the stack rather than segfaulting.
 370                  */
 371                 if (address + SIGFRAME_MAX_SIZE < uregs->gpr[1] && !store_update_sp)
 372                         goto bad_area;
 373         }
 374         if (expand_stack(vma, address))
 375                 goto bad_area;
 376
 377 good_area:
 378         code = SEGV_ACCERR;
 379 #if defined(CONFIG_6xx)
 380         if (error_code & 0x95700000)
 381                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 382                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 383                 goto bad_area;
 384 #endif /* CONFIG_6xx */
 385 #if defined(CONFIG_8xx)
 386         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 387          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 388          * one which seems bad.
 389          */
 390         if (error_code & 0x10000000)
 391                 /* Guarded storage error. */
 392                 goto bad_area;
 393 #endif /* CONFIG_8xx */
 394
 395         if (is_exec) {
 396                 /*
 397                  * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 398                  * provide separate controls over reading and executing.
 399                  *
 400                  * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 401                  * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 402                  * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 403                  * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 404                  * break programs compiled with a really old ABI though.
 405                  */
 406                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 407                     (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 408                      !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))))
 409                         goto bad_area;
 410 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
 411                 /*
 412                  * protfault should only happen due to us
 413                  * mapping a region readonly temporarily. PROT_NONE
 414                  * is also covered by the VMA check above.
 415                  */
 416                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 417 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
 418         /* a write */
 419         } else if (is_write) {
 420                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 421                         goto bad_area;
 422                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 423         /* a read */
 424         } else {
 425                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 426                         goto bad_area;
 427                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 428         }
 429
 430         /*
 431          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 432          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 433          * the fault.
 434          */
 435         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
 436         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
 437                 if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
 438                         goto bad_area;
 439                 rc = mm_fault_error(regs, address, fault);
 440                 if (rc >= MM_FAULT_RETURN)
 441                         goto bail;
 442                 else
 443                         rc = 0;
 444         }
 445
 446         /*
 447          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 448          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 449          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 450          */
 451         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 452                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 453                         current->maj_flt++;
 454                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 455                                       regs, address);
 456 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 457                         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 458                                 u32 page_ins;
 459
 460                                 preempt_disable();
 461                                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 462                                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 463                                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 464                                 preempt_enable();
 465                         }
 466 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 467                 } else {
 468                         current->min_flt++;
 469                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 470                                       regs, address);
 471                 }
 472                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 473                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 474                          * of starvation. */
 475                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 476                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 477                         goto retry;
 478                 }
 479         }
 480
 481         up_read(&mm->mmap_sem);
 482         goto bail;
 483
 484 bad_area:
 485         up_read(&mm->mmap_sem);
 486
 487 bad_area_nosemaphore:
 488         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 489         if (user_mode(regs)) {
 490                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 491                 goto bail;
 492         }
 493
 494         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT))
 495                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 496                                    " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 497                                    address, from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 498
 499         rc = SIGSEGV;
 500
 501 bail:
 502         exception_exit(prev_state);
 503         return rc;
 504
 505 }
 506
 507 /*
 508  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 509  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 510  * of the procedures in traps.c.
 511  */
 512 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 513 {
 514         const struct exception_table_entry *entry;
 515
 516         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 517         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 518                 regs->nip = entry->fixup;
 519                 return;
 520         }
 521
 522         /* kernel has accessed a bad area */
 523
 524         switch (regs->trap) {
 525         case 0x300:
 526         case 0x380:
 527                 pr_alert("BUG: %s at 0x%08lx\n",
 528                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
 529                          "Unable to handle kernel data access", regs->dar);
 530                 break;
 531         case 0x400:
 532         case 0x480:
 533                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
 534                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
 535                 break;
 536         case 0x600:
 537                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
 538                          regs->dar);
 539                 break;
 540         default:
 541                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
 542                          regs->dar);
 543                 break;
 544         }
 545         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 546                 regs->nip);
 547
 548         if (task_stack_end_corrupted(current))
 549                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 550
 551         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 552 }