arch/arm/mm/fault.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   6  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   7  */
   8 #include <linux/extable.h>
   9 #include <linux/signal.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/hardirq.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/kprobes.h>
  14 #include <linux/uaccess.h>
  15 #include <linux/page-flags.h>
  16 #include <linux/sched/signal.h>
  17 #include <linux/sched/debug.h>
  18 #include <linux/highmem.h>
  19 #include <linux/perf_event.h>
  20
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/system_misc.h>
  23 #include <asm/system_info.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25
  26 #include "fault.h"
  27
  28 #ifdef CONFIG_MMU
  29
  30 #ifdef CONFIG_KPROBES
  31 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  32 {
  33         int ret = 0;
  34
  35         if (!user_mode(regs)) {
  36                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  37                 preempt_disable();
  38                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  39                         ret = 1;
  40                 preempt_enable();
  41         }
  42
  43         return ret;
  44 }
  45 #else
  46 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  47 {
  48         return 0;
  49 }
  50 #endif
  51
  52 /*
  53  * This is useful to dump out the page tables associated with
  54  * 'addr' in mm 'mm'.
  55  */
  56 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  57 {
  58         pgd_t *pgd;
  59
  60         if (!mm)
  61                 mm = &init_mm;
  62
  63         printk("%spgd = %p\n", lvl, mm->pgd);
  64         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  65         printk("%s[%08lx] *pgd=%08llx", lvl, addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  66
  67         do {
  68                 pud_t *pud;
  69                 pmd_t *pmd;
  70                 pte_t *pte;
  71
  72                 if (pgd_none(*pgd))
  73                         break;
  74
  75                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  76                         pr_cont("(bad)");
  77                         break;
  78                 }
  79
  80                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  81                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  82                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  83
  84                 if (pud_none(*pud))
  85                         break;
  86
  87                 if (pud_bad(*pud)) {
  88                         pr_cont("(bad)");
  89                         break;
  90                 }
  91
  92                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  93                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  94                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  95
  96                 if (pmd_none(*pmd))
  97                         break;
  98
  99                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 100                         pr_cont("(bad)");
 101                         break;
 102                 }
 103
 104                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 105                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 106                         break;
 107
 108                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 109                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
 110 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 111                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
 112                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
 113 #endif
 114                 pte_unmap(pte);
 115         } while(0);
 116
 117         pr_cont("\n");
 118 }
 119 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 120 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 121 { }
 122 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 123
 124 /*
 125  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 126  */
 127 static void
 128 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 129                   struct pt_regs *regs)
 130 {
 131         /*
 132          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 133          */
 134         if (fixup_exception(regs))
 135                 return;
 136
 137         /*
 138          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 139          */
 140         bust_spinlocks(1);
 141         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 142         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 143                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 144                  "paging request", addr);
 145
 146         show_pte(KERN_ALERT, mm, addr);
 147         die("Oops", regs, fsr);
 148         bust_spinlocks(0);
 149         do_exit(SIGKILL);
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 154  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 155  */
 156 static void
 157 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 158                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 159                 struct pt_regs *regs)
 160 {
 161         if (addr > TASK_SIZE)
 162                 harden_branch_predictor();
 163
 164 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 165         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 166             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 167                 pr_err("8<--- cut here ---\n");
 168                 pr_err("%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 169                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 170                 show_pte(KERN_ERR, tsk->mm, addr);
 171                 show_regs(regs);
 172         }
 173 #endif
 174 #ifndef CONFIG_KUSER_HELPERS
 175         if ((sig == SIGSEGV) && ((addr & PAGE_MASK) == 0xffff0000))
 176                 printk_ratelimited(KERN_DEBUG
 177                                    "%s: CONFIG_KUSER_HELPERS disabled at 0x%08lx\n",
 178                                    tsk->comm, addr);
 179 #endif
 180
 181         tsk->thread.address = addr;
 182         tsk->thread.error_code = fsr;
 183         tsk->thread.trap_no = 14;
 184         force_sig_fault(sig, code, (void __user *)addr, tsk);
 185 }
 186
 187 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 188 {
 189         struct task_struct *tsk = current;
 190         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 191
 192         /*
 193          * If we are in kernel mode at this point, we
 194          * have no context to handle this fault with.
 195          */
 196         if (user_mode(regs))
 197                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 198         else
 199                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 200 }
 201
 202 #ifdef CONFIG_MMU
 203 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 204 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 205
 206 /*
 207  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 208  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 209  * we allow any permission.
 210  */
 211 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 212 {
 213         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 214
 215         if (fsr & FSR_WRITE)
 216                 mask = VM_WRITE;
 217         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 218                 mask = VM_EXEC;
 219
 220         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 221 }
 222
 223 static vm_fault_t __kprobes
 224 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 225                 unsigned int flags, struct task_struct *tsk)
 226 {
 227         struct vm_area_struct *vma;
 228         vm_fault_t fault;
 229
 230         vma = find_vma(mm, addr);
 231         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 232         if (unlikely(!vma))
 233                 goto out;
 234         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 235                 goto check_stack;
 236
 237         /*
 238          * Ok, we have a good vm_area for this
 239          * memory access, so we can handle it.
 240          */
 241 good_area:
 242         if (access_error(fsr, vma)) {
 243                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 244                 goto out;
 245         }
 246
 247         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags);
 248
 249 check_stack:
 250         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 251         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 252             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 253                 goto good_area;
 254 out:
 255         return fault;
 256 }
 257
 258 static int __kprobes
 259 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 260 {
 261         struct task_struct *tsk;
 262         struct mm_struct *mm;
 263         int sig, code;
 264         vm_fault_t fault;
 265         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 266
 267         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 268                 return 0;
 269
 270         tsk = current;
 271         mm  = tsk->mm;
 272
 273         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 274         if (interrupts_enabled(regs))
 275                 local_irq_enable();
 276
 277         /*
 278          * If we're in an interrupt or have no user
 279          * context, we must not take the fault..
 280          */
 281         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 282                 goto no_context;
 283
 284         if (user_mode(regs))
 285                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 286         if (fsr & FSR_WRITE)
 287                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 288
 289         /*
 290          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 291          * validly references user space from well defined areas of the code,
 292          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 293          */
 294         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 295                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 296                         goto no_context;
 297 retry:
 298                 down_read(&mm->mmap_sem);
 299         } else {
 300                 /*
 301                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 302                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 303                  * down_read()
 304                  */
 305                 might_sleep();
 306 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 307                 if (!user_mode(regs) &&
 308                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 309                         goto no_context;
 310 #endif
 311         }
 312
 313         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
 314
 315         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 316          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because
 317          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 318          * mm/filemap.c. */
 319         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current)) {
 320                 if (!user_mode(regs))
 321                         goto no_context;
 322                 return 0;
 323         }
 324
 325         /*
 326          * Major/minor page fault accounting is only done on the
 327          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
 328          * likely that the page will be found in page cache at that point.
 329          */
 330
 331         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 332         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR) && flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 333                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 334                         tsk->maj_flt++;
 335                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
 336                                         regs, addr);
 337                 } else {
 338                         tsk->min_flt++;
 339                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
 340                                         regs, addr);
 341                 }
 342                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 343                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
 344                         * of starvation. */
 345                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 346                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 347                         goto retry;
 348                 }
 349         }
 350
 351         up_read(&mm->mmap_sem);
 352
 353         /*
 354          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR
 355          */
 356         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 357                 return 0;
 358
 359         /*
 360          * If we are in kernel mode at this point, we
 361          * have no context to handle this fault with.
 362          */
 363         if (!user_mode(regs))
 364                 goto no_context;
 365
 366         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 367                 /*
 368                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 369                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 370                  * got oom-killed)
 371                  */
 372                 pagefault_out_of_memory();
 373                 return 0;
 374         }
 375
 376         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 377                 /*
 378                  * We had some memory, but were unable to
 379                  * successfully fix up this page fault.
 380                  */
 381                 sig = SIGBUS;
 382                 code = BUS_ADRERR;
 383         } else {
 384                 /*
 385                  * Something tried to access memory that
 386                  * isn't in our memory map..
 387                  */
 388                 sig = SIGSEGV;
 389                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 390                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 391         }
 392
 393         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 394         return 0;
 395
 396 no_context:
 397         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 398         return 0;
 399 }
 400 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 401 static int
 402 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 403 {
 404         return 0;
 405 }
 406 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 407
 408 /*
 409  * First Level Translation Fault Handler
 410  *
 411  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 412  * a valid entry for the address.
 413  *
 414  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 415  * probably faulting in the vmalloc() area.
 416  *
 417  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 418  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 419  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 420  *
 421  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 422  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 423  * from the master page table, nothing more.
 424  */
 425 #ifdef CONFIG_MMU
 426 static int __kprobes
 427 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 428                      struct pt_regs *regs)
 429 {
 430         unsigned int index;
 431         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 432         pud_t *pud, *pud_k;
 433         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 434
 435         if (addr < TASK_SIZE)
 436                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 437
 438         if (user_mode(regs))
 439                 goto bad_area;
 440
 441         index = pgd_index(addr);
 442
 443         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 444         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 445
 446         if (pgd_none(*pgd_k))
 447                 goto bad_area;
 448         if (!pgd_present(*pgd))
 449                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 450
 451         pud = pud_offset(pgd, addr);
 452         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 453
 454         if (pud_none(*pud_k))
 455                 goto bad_area;
 456         if (!pud_present(*pud))
 457                 set_pud(pud, *pud_k);
 458
 459         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 460         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 461
 462 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 463         /*
 464          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 465          */
 466         index = 0;
 467 #else
 468         /*
 469          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 470          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 471          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 472          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 473          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 474          * for the first of pair.
 475          */
 476         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 477 #endif
 478         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 479                 goto bad_area;
 480
 481         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 482         return 0;
 483
 484 bad_area:
 485         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 486         return 0;
 487 }
 488 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 489 static int
 490 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 491                      struct pt_regs *regs)
 492 {
 493         return 0;
 494 }
 495 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 496
 497 /*
 498  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 499  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 500  */
 501 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 502 static int
 503 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 504 {
 505         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 506         return 0;
 507 }
 508 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 509
 510 /*
 511  * This abort handler always returns "fault".
 512  */
 513 static int
 514 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 515 {
 516         return 1;
 517 }
 518
 519 struct fsr_info {
 520         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 521         int     sig;
 522         int     code;
 523         const char *name;
 524 };
 525
 526 /* FSR definition */
 527 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 528 #include "fsr-3level.c"
 529 #else
 530 #include "fsr-2level.c"
 531 #endif
 532
 533 void __init
 534 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 535                 int sig, int code, const char *name)
 536 {
 537         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 538                 BUG();
 539
 540         fsr_info[nr].fn   = fn;
 541         fsr_info[nr].sig  = sig;
 542         fsr_info[nr].code = code;
 543         fsr_info[nr].name = name;
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 548  */
 549 asmlinkage void
 550 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 551 {
 552         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 553
 554         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 555                 return;
 556
 557         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 558         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 559                 inf->name, fsr, addr);
 560         show_pte(KERN_ALERT, current->mm, addr);
 561
 562         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 563                        fsr, 0);
 564 }
 565
 566 void __init
 567 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 568                  int sig, int code, const char *name)
 569 {
 570         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 571                 BUG();
 572
 573         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 574         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 575         ifsr_info[nr].code = code;
 576         ifsr_info[nr].name = name;
 577 }
 578
 579 asmlinkage void
 580 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 581 {
 582         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 583
 584         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 585                 return;
 586
 587         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 588                 inf->name, ifsr, addr);
 589
 590         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 591                        ifsr, 0);
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 596  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 597  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 598  */
 599 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 600                                       struct pt_regs *regs)
 601 {
 602         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 603                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 604                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 605
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 void __init early_abt_enable(void)
 610 {
 611         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 612         local_abt_enable();
 613         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 614 }
 615
 616 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 617 static int __init exceptions_init(void)
 618 {
 619         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 620                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 621                                 "I-cache maintenance fault");
 622         }
 623
 624         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 625                 /*
 626                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 627                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 628                  */
 629                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 630                                 "section access flag fault");
 631                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 632                                 "section access flag fault");
 633         }
 634
 635         return 0;
 636 }
 637
 638 arch_initcall(exceptions_init);
 639 #endif