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 #include <linux/kfence.h>
  21
  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 /*
  31  * This is useful to dump out the page tables associated with
  32  * 'addr' in mm 'mm'.
  33  */
  34 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  35 {
  36         pgd_t *pgd;
  37
  38         if (!mm)
  39                 mm = &init_mm;
  40
  41         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  42         printk("%s[%08lx] *pgd=%08llx", lvl, addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  43
  44         do {
  45                 p4d_t *p4d;
  46                 pud_t *pud;
  47                 pmd_t *pmd;
  48                 pte_t *pte;
  49
  50                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
  51                 if (p4d_none(*p4d))
  52                         break;
  53
  54                 if (p4d_bad(*p4d)) {
  55                         pr_cont("(bad)");
  56                         break;
  57                 }
  58
  59                 pud = pud_offset(p4d, addr);
  60                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  61                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  62
  63                 if (pud_none(*pud))
  64                         break;
  65
  66                 if (pud_bad(*pud)) {
  67                         pr_cont("(bad)");
  68                         break;
  69                 }
  70
  71                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  72                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  73                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  74
  75                 if (pmd_none(*pmd))
  76                         break;
  77
  78                 if (pmd_bad(*pmd)) {
  79                         pr_cont("(bad)");
  80                         break;
  81                 }
  82
  83                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
  84                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
  85                         break;
  86
  87                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
  88                 if (!pte)
  89                         break;
  90
  91                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
  92 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
  93                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
  94                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
  95 #endif
  96                 pte_unmap(pte);
  97         } while(0);
  98
  99         pr_cont("\n");
 100 }
 101 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 102 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 103 { }
 104 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 105
 106 static inline bool is_write_fault(unsigned int fsr)
 107 {
 108         return (fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM);
 109 }
 110
 111 static inline bool is_translation_fault(unsigned int fsr)
 112 {
 113         int fs = fsr_fs(fsr);
 114 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 115         if ((fs & FS_MMU_NOLL_MASK) == FS_TRANS_NOLL)
 116                 return true;
 117 #else
 118         if (fs == FS_L1_TRANS || fs == FS_L2_TRANS)
 119                 return true;
 120 #endif
 121         return false;
 122 }
 123
 124 static void die_kernel_fault(const char *msg, struct mm_struct *mm,
 125                              unsigned long addr, unsigned int fsr,
 126                              struct pt_regs *regs)
 127 {
 128         bust_spinlocks(1);
 129         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 130         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx when %s\n",
 131                  msg, addr, fsr & FSR_LNX_PF ? "execute" :
 132                  fsr & FSR_WRITE ? "write" : "read");
 133
 134         show_pte(KERN_ALERT, mm, addr);
 135         die("Oops", regs, fsr);
 136         bust_spinlocks(0);
 137         make_task_dead(SIGKILL);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 142  */
 143 static void
 144 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 145                   struct pt_regs *regs)
 146 {
 147         const char *msg;
 148         /*
 149          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 150          */
 151         if (fixup_exception(regs))
 152                 return;
 153
 154         /*
 155          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 156          */
 157         if (addr < PAGE_SIZE) {
 158                 msg = "NULL pointer dereference";
 159         } else {
 160                 if (is_translation_fault(fsr) &&
 161                     kfence_handle_page_fault(addr, is_write_fault(fsr), regs))
 162                         return;
 163
 164                 msg = "paging request";
 165         }
 166
 167         die_kernel_fault(msg, mm, addr, fsr, regs);
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 172  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 173  */
 174 static void
 175 __do_user_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, unsigned int sig,
 176                 int code, struct pt_regs *regs)
 177 {
 178         struct task_struct *tsk = current;
 179
 180         if (addr > TASK_SIZE)
 181                 harden_branch_predictor();
 182
 183 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 184         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 185             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 186                 pr_err("8<--- cut here ---\n");
 187                 pr_err("%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 188                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 189                 show_pte(KERN_ERR, tsk->mm, addr);
 190                 show_regs(regs);
 191         }
 192 #endif
 193 #ifndef CONFIG_KUSER_HELPERS
 194         if ((sig == SIGSEGV) && ((addr & PAGE_MASK) == 0xffff0000))
 195                 printk_ratelimited(KERN_DEBUG
 196                                    "%s: CONFIG_KUSER_HELPERS disabled at 0x%08lx\n",
 197                                    tsk->comm, addr);
 198 #endif
 199
 200         tsk->thread.address = addr;
 201         tsk->thread.error_code = fsr;
 202         tsk->thread.trap_no = 14;
 203         force_sig_fault(sig, code, (void __user *)addr);
 204 }
 205
 206 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 207 {
 208         struct task_struct *tsk = current;
 209         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 210
 211         /*
 212          * If we are in kernel mode at this point, we
 213          * have no context to handle this fault with.
 214          */
 215         if (user_mode(regs))
 216                 __do_user_fault(addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 217         else
 218                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 219 }
 220
 221 #ifdef CONFIG_MMU
 222 #define VM_FAULT_BADMAP         ((__force vm_fault_t)0x010000)
 223 #define VM_FAULT_BADACCESS      ((__force vm_fault_t)0x020000)
 224
 225 static inline bool is_permission_fault(unsigned int fsr)
 226 {
 227         int fs = fsr_fs(fsr);
 228 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 229         if ((fs & FS_MMU_NOLL_MASK) == FS_PERM_NOLL)
 230                 return true;
 231 #else
 232         if (fs == FS_L1_PERM || fs == FS_L2_PERM)
 233                 return true;
 234 #endif
 235         return false;
 236 }
 237
 238 static int __kprobes
 239 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 240 {
 241         struct mm_struct *mm = current->mm;
 242         struct vm_area_struct *vma;
 243         int sig, code;
 244         vm_fault_t fault;
 245         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 246         unsigned long vm_flags = VM_ACCESS_FLAGS;
 247
 248         if (kprobe_page_fault(regs, fsr))
 249                 return 0;
 250
 251
 252         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 253         if (interrupts_enabled(regs))
 254                 local_irq_enable();
 255
 256         /*
 257          * If we're in an interrupt or have no user
 258          * context, we must not take the fault..
 259          */
 260         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 261                 goto no_context;
 262
 263         if (user_mode(regs))
 264                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 265
 266         if (is_write_fault(fsr)) {
 267                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 268                 vm_flags = VM_WRITE;
 269         }
 270
 271         if (fsr & FSR_LNX_PF) {
 272                 vm_flags = VM_EXEC;
 273
 274                 if (is_permission_fault(fsr) && !user_mode(regs))
 275                         die_kernel_fault("execution of memory",
 276                                          mm, addr, fsr, regs);
 277         }
 278
 279         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 280
 281 retry:
 282         vma = lock_mm_and_find_vma(mm, addr, regs);
 283         if (unlikely(!vma)) {
 284                 fault = VM_FAULT_BADMAP;
 285                 goto bad_area;
 286         }
 287
 288         /*
 289          * ok, we have a good vm_area for this memory access, check the
 290          * permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 291          */
 292         if (!(vma->vm_flags & vm_flags))
 293                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 294         else
 295                 fault = handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags, regs);
 296
 297         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 298          * signal first. We do not need to release the mmap_lock because
 299          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 300          * mm/filemap.c. */
 301         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
 302                 if (!user_mode(regs))
 303                         goto no_context;
 304                 return 0;
 305         }
 306
 307         /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
 308         if (fault & VM_FAULT_COMPLETED)
 309                 return 0;
 310
 311         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 312                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 313                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 314                         goto retry;
 315                 }
 316         }
 317
 318         mmap_read_unlock(mm);
 319
 320         /*
 321          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR
 322          */
 323         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 324                 return 0;
 325
 326 bad_area:
 327         /*
 328          * If we are in kernel mode at this point, we
 329          * have no context to handle this fault with.
 330          */
 331         if (!user_mode(regs))
 332                 goto no_context;
 333
 334         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 335                 /*
 336                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 337                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 338                  * got oom-killed)
 339                  */
 340                 pagefault_out_of_memory();
 341                 return 0;
 342         }
 343
 344         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 345                 /*
 346                  * We had some memory, but were unable to
 347                  * successfully fix up this page fault.
 348                  */
 349                 sig = SIGBUS;
 350                 code = BUS_ADRERR;
 351         } else {
 352                 /*
 353                  * Something tried to access memory that
 354                  * isn't in our memory map..
 355                  */
 356                 sig = SIGSEGV;
 357                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 358                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 359         }
 360
 361         __do_user_fault(addr, fsr, sig, code, regs);
 362         return 0;
 363
 364 no_context:
 365         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 366         return 0;
 367 }
 368 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 369 static int
 370 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 371 {
 372         return 0;
 373 }
 374 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 375
 376 /*
 377  * First Level Translation Fault Handler
 378  *
 379  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 380  * a valid entry for the address.
 381  *
 382  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 383  * probably faulting in the vmalloc() area.
 384  *
 385  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 386  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 387  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 388  *
 389  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 390  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 391  * from the master page table, nothing more.
 392  */
 393 #ifdef CONFIG_MMU
 394 static int __kprobes
 395 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 396                      struct pt_regs *regs)
 397 {
 398         unsigned int index;
 399         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 400         p4d_t *p4d, *p4d_k;
 401         pud_t *pud, *pud_k;
 402         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 403
 404         if (addr < TASK_SIZE)
 405                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 406
 407         if (user_mode(regs))
 408                 goto bad_area;
 409
 410         index = pgd_index(addr);
 411
 412         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 413         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 414
 415         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 416         p4d_k = p4d_offset(pgd_k, addr);
 417
 418         if (p4d_none(*p4d_k))
 419                 goto bad_area;
 420         if (!p4d_present(*p4d))
 421                 set_p4d(p4d, *p4d_k);
 422
 423         pud = pud_offset(p4d, addr);
 424         pud_k = pud_offset(p4d_k, addr);
 425
 426         if (pud_none(*pud_k))
 427                 goto bad_area;
 428         if (!pud_present(*pud))
 429                 set_pud(pud, *pud_k);
 430
 431         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 432         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 433
 434 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 435         /*
 436          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 437          */
 438         index = 0;
 439 #else
 440         /*
 441          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 442          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 443          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 444          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 445          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 446          * for the first of pair.
 447          */
 448         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 449 #endif
 450         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 451                 goto bad_area;
 452
 453         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 454         return 0;
 455
 456 bad_area:
 457         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 458         return 0;
 459 }
 460 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 461 static int
 462 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 463                      struct pt_regs *regs)
 464 {
 465         return 0;
 466 }
 467 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 468
 469 /*
 470  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 471  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 472  */
 473 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 474 static int
 475 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 476 {
 477         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 478         return 0;
 479 }
 480 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 481
 482 /*
 483  * This abort handler always returns "fault".
 484  */
 485 static int
 486 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 487 {
 488         return 1;
 489 }
 490
 491 struct fsr_info {
 492         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 493         int     sig;
 494         int     code;
 495         const char *name;
 496 };
 497
 498 /* FSR definition */
 499 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 500 #include "fsr-3level.c"
 501 #else
 502 #include "fsr-2level.c"
 503 #endif
 504
 505 void __init
 506 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 507                 int sig, int code, const char *name)
 508 {
 509         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 510                 BUG();
 511
 512         fsr_info[nr].fn   = fn;
 513         fsr_info[nr].sig  = sig;
 514         fsr_info[nr].code = code;
 515         fsr_info[nr].name = name;
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 520  */
 521 asmlinkage void
 522 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 523 {
 524         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 525
 526         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 527                 return;
 528
 529         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 530         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 531                 inf->name, fsr, addr);
 532         show_pte(KERN_ALERT, current->mm, addr);
 533
 534         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 535                        fsr, 0);
 536 }
 537
 538 void __init
 539 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 540                  int sig, int code, const char *name)
 541 {
 542         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 543                 BUG();
 544
 545         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 546         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 547         ifsr_info[nr].code = code;
 548         ifsr_info[nr].name = name;
 549 }
 550
 551 asmlinkage void
 552 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 553 {
 554         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 555
 556         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 557                 return;
 558
 559         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 560                 inf->name, ifsr, addr);
 561
 562         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 563                        ifsr, 0);
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 568  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 569  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 570  */
 571 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 572                                       struct pt_regs *regs)
 573 {
 574         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 575                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 576                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 577
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 void __init early_abt_enable(void)
 582 {
 583         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 584         local_abt_enable();
 585         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 586 }
 587
 588 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 589 static int __init exceptions_init(void)
 590 {
 591         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 592                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 593                                 "I-cache maintenance fault");
 594         }
 595
 596         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 597                 /*
 598                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 599                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 600                  */
 601                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 602                                 "section access flag fault");
 603                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 604                                 "section access flag fault");
 605         }
 606
 607         return 0;
 608 }
 609
 610 arch_initcall(exceptions_init);
 611 #endif