arch/arm/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/extable.h>
  12 #include <linux/signal.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/hardirq.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/kprobes.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/page-flags.h>
  19 #include <linux/sched/signal.h>
  20 #include <linux/sched/debug.h>
  21 #include <linux/highmem.h>
  22 #include <linux/perf_event.h>
  23
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/system_misc.h>
  26 #include <asm/system_info.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28
  29 #include "fault.h"
  30
  31 #ifdef CONFIG_MMU
  32
  33 #ifdef CONFIG_KPROBES
  34 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  35 {
  36         int ret = 0;
  37
  38         if (!user_mode(regs)) {
  39                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  40                 preempt_disable();
  41                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  42                         ret = 1;
  43                 preempt_enable();
  44         }
  45
  46         return ret;
  47 }
  48 #else
  49 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  50 {
  51         return 0;
  52 }
  53 #endif
  54
  55 /*
  56  * This is useful to dump out the page tables associated with
  57  * 'addr' in mm 'mm'.
  58  */
  59 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  60 {
  61         pgd_t *pgd;
  62
  63         if (!mm)
  64                 mm = &init_mm;
  65
  66         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
  67         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  68         pr_alert("[%08lx] *pgd=%08llx",
  69                         addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  70
  71         do {
  72                 pud_t *pud;
  73                 pmd_t *pmd;
  74                 pte_t *pte;
  75
  76                 if (pgd_none(*pgd))
  77                         break;
  78
  79                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  80                         pr_cont("(bad)");
  81                         break;
  82                 }
  83
  84                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  85                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  86                         pr_cont(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  87
  88                 if (pud_none(*pud))
  89                         break;
  90
  91                 if (pud_bad(*pud)) {
  92                         pr_cont("(bad)");
  93                         break;
  94                 }
  95
  96                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  97                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  98                         pr_cont(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  99
 100                 if (pmd_none(*pmd))
 101                         break;
 102
 103                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 104                         pr_cont("(bad)");
 105                         break;
 106                 }
 107
 108                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 109                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 110                         break;
 111
 112                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 113                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
 114 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 115                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
 116                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
 117 #endif
 118                 pte_unmap(pte);
 119         } while(0);
 120
 121         pr_cont("\n");
 122 }
 123 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 124 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 125 { }
 126 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 127
 128 /*
 129  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 130  */
 131 static void
 132 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 133                   struct pt_regs *regs)
 134 {
 135         /*
 136          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 137          */
 138         if (fixup_exception(regs))
 139                 return;
 140
 141         /*
 142          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 143          */
 144         bust_spinlocks(1);
 145         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 146                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 147                  "paging request", addr);
 148
 149         show_pte(mm, addr);
 150         die("Oops", regs, fsr);
 151         bust_spinlocks(0);
 152         do_exit(SIGKILL);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 157  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 158  */
 159 static void
 160 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 161                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 162                 struct pt_regs *regs)
 163 {
 164         struct siginfo si;
 165
 166         clear_siginfo(&si);
 167
 168 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 169         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 170             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 171                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 172                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 173                 show_pte(tsk->mm, addr);
 174                 show_regs(regs);
 175         }
 176 #endif
 177
 178         tsk->thread.address = addr;
 179         tsk->thread.error_code = fsr;
 180         tsk->thread.trap_no = 14;
 181         si.si_signo = sig;
 182         si.si_errno = 0;
 183         si.si_code = code;
 184         si.si_addr = (void __user *)addr;
 185         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 186 }
 187
 188 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 189 {
 190         struct task_struct *tsk = current;
 191         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 192
 193         /*
 194          * If we are in kernel mode at this point, we
 195          * have no context to handle this fault with.
 196          */
 197         if (user_mode(regs))
 198                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 199         else
 200                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 201 }
 202
 203 #ifdef CONFIG_MMU
 204 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 205 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 206
 207 /*
 208  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 209  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 210  * we allow any permission.
 211  */
 212 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 213 {
 214         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 215
 216         if (fsr & FSR_WRITE)
 217                 mask = VM_WRITE;
 218         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 219                 mask = VM_EXEC;
 220
 221         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 222 }
 223
 224 static int __kprobes
 225 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 226                 unsigned int flags, struct task_struct *tsk)
 227 {
 228         struct vm_area_struct *vma;
 229         int fault;
 230
 231         vma = find_vma(mm, addr);
 232         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 233         if (unlikely(!vma))
 234                 goto out;
 235         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 236                 goto check_stack;
 237
 238         /*
 239          * Ok, we have a good vm_area for this
 240          * memory access, so we can handle it.
 241          */
 242 good_area:
 243         if (access_error(fsr, vma)) {
 244                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 245                 goto out;
 246         }
 247
 248         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags);
 249
 250 check_stack:
 251         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 252         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 253             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 254                 goto good_area;
 255 out:
 256         return fault;
 257 }
 258
 259 static int __kprobes
 260 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 261 {
 262         struct task_struct *tsk;
 263         struct mm_struct *mm;
 264         int fault, sig, code;
 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         struct siginfo info;
 554
 555         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 556                 return;
 557
 558         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 559                 inf->name, fsr, addr);
 560         show_pte(current->mm, addr);
 561
 562         clear_siginfo(&info);
 563         info.si_signo = inf->sig;
 564         info.si_errno = 0;
 565         info.si_code  = inf->code;
 566         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 567         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 568 }
 569
 570 void __init
 571 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 572                  int sig, int code, const char *name)
 573 {
 574         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 575                 BUG();
 576
 577         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 578         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 579         ifsr_info[nr].code = code;
 580         ifsr_info[nr].name = name;
 581 }
 582
 583 asmlinkage void
 584 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 585 {
 586         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 587         struct siginfo info;
 588
 589         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 590                 return;
 591
 592         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 593                 inf->name, ifsr, addr);
 594
 595         clear_siginfo(&info);
 596         info.si_signo = inf->sig;
 597         info.si_errno = 0;
 598         info.si_code  = inf->code;
 599         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 600         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 605  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 606  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 607  */
 608 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 609                                       struct pt_regs *regs)
 610 {
 611         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 612                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 613                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 614
 615         return 0;
 616 }
 617
 618 void __init early_abt_enable(void)
 619 {
 620         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 621         local_abt_enable();
 622         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 623 }
 624
 625 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 626 static int __init exceptions_init(void)
 627 {
 628         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 629                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 630                                 "I-cache maintenance fault");
 631         }
 632
 633         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 634                 /*
 635                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 636                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 637                  */
 638                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 639                                 "section access flag fault");
 640                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 641                                 "section access flag fault");
 642         }
 643
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 arch_initcall(exceptions_init);
 648 #endif