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 ([email protected])
   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 ([email protected])
  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         /* NX faults set DSISR_PROTFAULT on the 8xx, DSISR_NOEXEC_OR_G on others */
 203         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT |
 204                                       DSISR_PROTFAULT))) {
 205                 pr_crit_ratelimited("kernel tried to execute %s page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 206                                     address >= TASK_SIZE ? "exec-protected" : "user",
 207                                     address,
 208                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 209
 210                 // Kernel exec fault is always bad
 211                 return true;
 212         }
 213
 214         // Kernel fault on kernel address is bad
 215         if (address >= TASK_SIZE)
 216                 return true;
 217
 218         // Read/write fault blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 219         if (bad_kuap_fault(regs, address, is_write)) {
 220                 pr_crit_ratelimited("Kernel attempted to %s user page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 221                                     is_write ? "write" : "read", address,
 222                                     from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 223
 224                 // Fault on user outside of certain regions (eg. copy_tofrom_user()) is bad
 225                 if (!search_exception_tables(regs->nip))
 226                         return true;
 227
 228                 // Read/write fault in a valid region (the exception table search passed
 229                 // above), but blocked by KUAP is bad, it can never succeed.
 230                 return WARN(true, "Bug: %s fault blocked by KUAP!", is_write ? "Write" : "Read");
 231         }
 232
 233         // What's left? Kernel fault on user and allowed by KUAP in the faulting context.
 234         return false;
 235 }
 236
 237 static bool access_pkey_error(bool is_write, bool is_exec, bool is_pkey,
 238                               struct vm_area_struct *vma)
 239 {
 240         /*
 241          * Make sure to check the VMA so that we do not perform
 242          * faults just to hit a pkey fault as soon as we fill in a
 243          * page. Only called for current mm, hence foreign == 0
 244          */
 245         if (!arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0))
 246                 return true;
 247
 248         return false;
 249 }
 250
 251 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec, struct vm_area_struct *vma)
 252 {
 253         /*
 254          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
 255          * provide separate controls over reading and executing.
 256          *
 257          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
 258          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
 259          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
 260          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
 261          * break programs compiled with a really old ABI though.
 262          */
 263         if (is_exec) {
 264                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
 265                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
 266                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
 267         }
 268
 269         if (is_write) {
 270                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 271                         return true;
 272                 return false;
 273         }
 274
 275         if (unlikely(!vma_is_accessible(vma)))
 276                 return true;
 277         /*
 278          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
 279          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
 280          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
 281          * to pkeys later.
 282          */
 283         return false;
 284 }
 285
 286 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
 287 static inline void cmo_account_page_fault(void)
 288 {
 289         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
 290                 u32 page_ins;
 291
 292                 preempt_disable();
 293                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
 294                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
 295                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
 296                 preempt_enable();
 297         }
 298 }
 299 #else
 300 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
 301 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
 302
 303 static void sanity_check_fault(bool is_write, bool is_user,
 304                                unsigned long error_code, unsigned long address)
 305 {
 306         /*
 307          * Userspace trying to access kernel address, we get PROTFAULT for that.
 308          */
 309         if (is_user && address >= TASK_SIZE) {
 310                 if ((long)address == -1)
 311                         return;
 312
 313                 pr_crit_ratelimited("%s[%d]: User access of kernel address (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 314                                    current->comm, current->pid, address,
 315                                    from_kuid(&init_user_ns, current_uid()));
 316                 return;
 317         }
 318
 319         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC_BOOK3S))
 320                 return;
 321
 322         /*
 323          * For hash translation mode, we should never get a
 324          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
 325          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
 326          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
 327          *
 328          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
 329          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
 330          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
 331          * the special !is_write in the below conditional.
 332          *
 333          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
 334          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
 335          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
 336          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
 337          * here in such case.
 338          *
 339          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
 340          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
 341          * handling correctly.
 342          *
 343          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
 344          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
 345          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
 346          * is conditional for server MMU.
 347          *
 348          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
 349          * page table will have them marked noaccess for user.
 350          */
 351         if (radix_enabled() || is_write)
 352                 return;
 353
 354         WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
 355 }
 356
 357 /*
 358  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
 359  * on the processor family
 360  */
 361 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 362 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
 363 #else
 364 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
 365 #endif
 366
 367 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
 368 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
 369 #elif defined(CONFIG_PPC_8xx)
 370 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
 371 #elif defined(CONFIG_PPC64)
 372 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
 373 #else
 374 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
 375 #endif
 376
 377 /*
 378  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 379  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault.
 380  * For 400-family processors the error_code parameter is ESR for a data fault,
 381  * 0 for an instruction fault.
 382  * For 64-bit processors, the error_code parameter is DSISR for a data access
 383  * fault, SRR1 & 0x08000000 for an instruction access fault.
 384  *
 385  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 386  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 387  */
 388 static int ___do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 389                            unsigned long error_code)
 390 {
 391         struct vm_area_struct * vma;
 392         struct mm_struct *mm = current->mm;
 393         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 394         int is_exec = TRAP(regs) == INTERRUPT_INST_STORAGE;
 395         int is_user = user_mode(regs);
 396         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
 397         vm_fault_t fault, major = 0;
 398         bool kprobe_fault = kprobe_page_fault(regs, 11);
 399
 400         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs) || kprobe_fault))
 401                 return 0;
 402
 403         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
 404                 if (is_user) {
 405                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
 406                         return 0;
 407                 }
 408                 return SIGBUS;
 409         }
 410
 411         /* Additional sanity check(s) */
 412         sanity_check_fault(is_write, is_user, error_code, address);
 413
 414         /*
 415          * The kernel should never take an execute fault nor should it
 416          * take a page fault to a kernel address or a page fault to a user
 417          * address outside of dedicated places
 418          */
 419         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(regs, error_code, address, is_write))) {
 420                 if (kfence_handle_page_fault(address, is_write, regs))
 421                         return 0;
 422
 423                 return SIGSEGV;
 424         }
 425
 426         /*
 427          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 428          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
 429          */
 430         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
 431                 if (is_user)
 432                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
 433                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
 434                                            " mm=%p\n",
 435                                            faulthandler_disabled(), mm);
 436                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 437         }
 438
 439         interrupt_cond_local_irq_enable(regs);
 440
 441         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
 442
 443         /*
 444          * We want to do this outside mmap_lock, because reading code around nip
 445          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
 446          * mmap_lock held
 447          */
 448         if (is_user)
 449                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 450         if (is_write)
 451                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 452         if (is_exec)
 453                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
 454
 455         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 456          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 457          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 458          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_lock
 459          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 460          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 461          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 462          * exceptions table.
 463          *
 464          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 465          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 466          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 467          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 468          * thus avoiding the deadlock.
 469          */
 470         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mm))) {
 471                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
 472                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
 473
 474 retry:
 475                 mmap_read_lock(mm);
 476         } else {
 477                 /*
 478                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 479                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
 480                  * down_read():
 481                  */
 482                 might_sleep();
 483         }
 484
 485         vma = find_vma(mm, address);
 486         if (unlikely(!vma))
 487                 return bad_area(regs, address);
 488
 489         if (unlikely(vma->vm_start > address)) {
 490                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
 491                         return bad_area(regs, address);
 492
 493                 if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
 494                         return bad_area(regs, address);
 495         }
 496
 497         if (unlikely(access_pkey_error(is_write, is_exec,
 498                                        (error_code & DSISR_KEYFAULT), vma)))
 499                 return bad_access_pkey(regs, address, vma);
 500
 501         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
 502                 return bad_access(regs, address);
 503
 504         /*
 505          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 506          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 507          * the fault.
 508          */
 509         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags, regs);
 510
 511         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
 512
 513         if (fault_signal_pending(fault, regs))
 514                 return user_mode(regs) ? 0 : SIGBUS;
 515
 516         /*
 517          * Handle the retry right now, the mmap_lock has been released in that
 518          * case.
 519          */
 520         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
 521                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 522                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 523                         goto retry;
 524                 }
 525         }
 526
 527         mmap_read_unlock(current->mm);
 528
 529         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 530                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
 531
 532         /*
 533          * Major/minor page fault accounting.
 534          */
 535         if (major)
 536                 cmo_account_page_fault();
 537
 538         return 0;
 539 }
 540 NOKPROBE_SYMBOL(___do_page_fault);
 541
 542 static __always_inline void __do_page_fault(struct pt_regs *regs)
 543 {
 544         long err;
 545
 546         err = ___do_page_fault(regs, regs->dar, regs->dsisr);
 547         if (unlikely(err))
 548                 bad_page_fault(regs, err);
 549 }
 550
 551 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_page_fault)
 552 {
 553         __do_page_fault(regs);
 554 }
 555
 556 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 557 /* Same as do_page_fault but interrupt entry has already run in do_hash_fault */
 558 void hash__do_page_fault(struct pt_regs *regs)
 559 {
 560         __do_page_fault(regs);
 561 }
 562 NOKPROBE_SYMBOL(hash__do_page_fault);
 563 #endif
 564
 565 /*
 566  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 567  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 568  * of the procedures in traps.c.
 569  */
 570 static void __bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
 571 {
 572         int is_write = page_fault_is_write(regs->dsisr);
 573
 574         /* kernel has accessed a bad area */
 575
 576         switch (TRAP(regs)) {
 577         case INTERRUPT_DATA_STORAGE:
 578         case INTERRUPT_DATA_SEGMENT:
 579         case INTERRUPT_H_DATA_STORAGE:
 580                 pr_alert("BUG: %s on %s at 0x%08lx\n",
 581                          regs->dar < PAGE_SIZE ? "Kernel NULL pointer dereference" :
 582                          "Unable to handle kernel data access",
 583                          is_write ? "write" : "read", regs->dar);
 584                 break;
 585         case INTERRUPT_INST_STORAGE:
 586         case INTERRUPT_INST_SEGMENT:
 587                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel instruction fetch%s",
 588                          regs->nip < PAGE_SIZE ? " (NULL pointer?)\n" : "\n");
 589                 break;
 590         case INTERRUPT_ALIGNMENT:
 591                 pr_alert("BUG: Unable to handle kernel unaligned access at 0x%08lx\n",
 592                          regs->dar);
 593                 break;
 594         default:
 595                 pr_alert("BUG: Unable to handle unknown paging fault at 0x%08lx\n",
 596                          regs->dar);
 597                 break;
 598         }
 599         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 600                 regs->nip);
 601
 602         if (task_stack_end_corrupted(current))
 603                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 604
 605         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 606 }
 607
 608 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, int sig)
 609 {
 610         const struct exception_table_entry *entry;
 611
 612         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 613         entry = search_exception_tables(instruction_pointer(regs));
 614         if (entry)
 615                 instruction_pointer_set(regs, extable_fixup(entry));
 616         else
 617                 __bad_page_fault(regs, sig);
 618 }
 619
 620 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 621 DEFINE_INTERRUPT_HANDLER(do_bad_page_fault_segv)
 622 {
 623         bad_page_fault(regs, SIGSEGV);
 624 }
 625 #endif