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                 pr_cont(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
  89 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
  90                 pr_cont(", *ppte=%08llx",
  91                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
  92 #endif
  93                 pte_unmap(pte);
  94         } while(0);
  95
  96         pr_cont("\n");
  97 }
  98 #else                                   /* CONFIG_MMU */
  99 void show_pte(const char *lvl, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 100 { }
 101 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 102
 103 static inline bool is_write_fault(unsigned int fsr)
 104 {
 105         return (fsr & FSR_WRITE) && !(fsr & FSR_CM);
 106 }
 107
 108 static inline bool is_translation_fault(unsigned int fsr)
 109 {
 110         int fs = fsr_fs(fsr);
 111 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 112         if ((fs & FS_MMU_NOLL_MASK) == FS_TRANS_NOLL)
 113                 return true;
 114 #else
 115         if (fs == FS_L1_TRANS || fs == FS_L2_TRANS)
 116                 return true;
 117 #endif
 118         return false;
 119 }
 120
 121 static void die_kernel_fault(const char *msg, struct mm_struct *mm,
 122                              unsigned long addr, unsigned int fsr,
 123                              struct pt_regs *regs)
 124 {
 125         bust_spinlocks(1);
 126         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 127         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx when %s\n",
 128                  msg, addr, fsr & FSR_LNX_PF ? "execute" :
 129                  fsr & FSR_WRITE ? "write" : "read");
 130
 131         show_pte(KERN_ALERT, mm, addr);
 132         die("Oops", regs, fsr);
 133         bust_spinlocks(0);
 134         make_task_dead(SIGKILL);
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 139  */
 140 static void
 141 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 142                   struct pt_regs *regs)
 143 {
 144         const char *msg;
 145         /*
 146          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 147          */
 148         if (fixup_exception(regs))
 149                 return;
 150
 151         /*
 152          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 153          */
 154         if (addr < PAGE_SIZE) {
 155                 msg = "NULL pointer dereference";
 156         } else {
 157                 if (is_translation_fault(fsr) &&
 158                     kfence_handle_page_fault(addr, is_write_fault(fsr), regs))
 159                         return;
 160
 161                 msg = "paging request";
 162         }
 163
 164         die_kernel_fault(msg, mm, addr, fsr, regs);
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 169  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 170  */
 171 static void
 172 __do_user_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, unsigned int sig,
 173                 int code, struct pt_regs *regs)
 174 {
 175         struct task_struct *tsk = current;
 176
 177         if (addr > TASK_SIZE)
 178                 harden_branch_predictor();
 179
 180 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 181         if (((user_debug & UDBG_SEGV) && (sig == SIGSEGV)) ||
 182             ((user_debug & UDBG_BUS)  && (sig == SIGBUS))) {
 183                 pr_err("8<--- cut here ---\n");
 184                 pr_err("%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 185                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 186                 show_pte(KERN_ERR, tsk->mm, addr);
 187                 show_regs(regs);
 188         }
 189 #endif
 190 #ifndef CONFIG_KUSER_HELPERS
 191         if ((sig == SIGSEGV) && ((addr & PAGE_MASK) == 0xffff0000))
 192                 printk_ratelimited(KERN_DEBUG
 193                                    "%s: CONFIG_KUSER_HELPERS disabled at 0x%08lx\n",
 194                                    tsk->comm, addr);
 195 #endif
 196
 197         tsk->thread.address = addr;
 198         tsk->thread.error_code = fsr;
 199         tsk->thread.trap_no = 14;
 200         force_sig_fault(sig, code, (void __user *)addr);
 201 }
 202
 203 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 204 {
 205         struct task_struct *tsk = current;
 206         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 207
 208         /*
 209          * If we are in kernel mode at this point, we
 210          * have no context to handle this fault with.
 211          */
 212         if (user_mode(regs))
 213                 __do_user_fault(addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 214         else
 215                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 216 }
 217
 218 #ifdef CONFIG_MMU
 219 #define VM_FAULT_BADMAP         ((__force vm_fault_t)0x010000)
 220 #define VM_FAULT_BADACCESS      ((__force vm_fault_t)0x020000)
 221
 222 static inline bool is_permission_fault(unsigned int fsr)
 223 {
 224         int fs = fsr_fs(fsr);
 225 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 226         if ((fs & FS_MMU_NOLL_MASK) == FS_PERM_NOLL)
 227                 return true;
 228 #else
 229         if (fs == FS_L1_PERM || fs == FS_L2_PERM)
 230                 return true;
 231 #endif
 232         return false;
 233 }
 234
 235 static vm_fault_t __kprobes
 236 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int flags,
 237                 unsigned long vma_flags, struct pt_regs *regs)
 238 {
 239         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
 240         if (unlikely(!vma))
 241                 return VM_FAULT_BADMAP;
 242
 243         if (unlikely(vma->vm_start > addr)) {
 244                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 245                         return VM_FAULT_BADMAP;
 246                 if (addr < FIRST_USER_ADDRESS)
 247                         return VM_FAULT_BADMAP;
 248                 if (expand_stack(vma, addr))
 249                         return VM_FAULT_BADMAP;
 250         }
 251
 252         /*
 253          * ok, we have a good vm_area for this memory access, check the
 254          * permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 255          */
 256         if (!(vma->vm_flags & vma_flags))
 257                 return VM_FAULT_BADACCESS;
 258
 259         return handle_mm_fault(vma, addr & PAGE_MASK, flags, regs);
 260 }
 261
 262 static int __kprobes
 263 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 264 {
 265         struct mm_struct *mm = current->mm;
 266         int sig, code;
 267         vm_fault_t fault;
 268         unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 269         unsigned long vm_flags = VM_ACCESS_FLAGS;
 270
 271         if (kprobe_page_fault(regs, fsr))
 272                 return 0;
 273
 274
 275         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 276         if (interrupts_enabled(regs))
 277                 local_irq_enable();
 278
 279         /*
 280          * If we're in an interrupt or have no user
 281          * context, we must not take the fault..
 282          */
 283         if (faulthandler_disabled() || !mm)
 284                 goto no_context;
 285
 286         if (user_mode(regs))
 287                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
 288
 289         if (is_write_fault(fsr)) {
 290                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 291                 vm_flags = VM_WRITE;
 292         }
 293
 294         if (fsr & FSR_LNX_PF) {
 295                 vm_flags = VM_EXEC;
 296
 297                 if (is_permission_fault(fsr) && !user_mode(regs))
 298                         die_kernel_fault("execution of memory",
 299                                          mm, addr, fsr, regs);
 300         }
 301
 302         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 303
 304         /*
 305          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 306          * validly references user space from well defined areas of the code,
 307          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 308          */
 309         if (!mmap_read_trylock(mm)) {
 310                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 311                         goto no_context;
 312 retry:
 313                 mmap_read_lock(mm);
 314         } else {
 315                 /*
 316                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 317                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 318                  * down_read()
 319                  */
 320                 might_sleep();
 321 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 322                 if (!user_mode(regs) &&
 323                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 324                         goto no_context;
 325 #endif
 326         }
 327
 328         fault = __do_page_fault(mm, addr, flags, vm_flags, regs);
 329
 330         /* If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 331          * signal first. We do not need to release the mmap_lock because
 332          * it would already be released in __lock_page_or_retry in
 333          * mm/filemap.c. */
 334         if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
 335                 if (!user_mode(regs))
 336                         goto no_context;
 337                 return 0;
 338         }
 339
 340         /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
 341         if (fault & VM_FAULT_COMPLETED)
 342                 return 0;
 343
 344         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
 345                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 346                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
 347                         goto retry;
 348                 }
 349         }
 350
 351         mmap_read_unlock(mm);
 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(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         p4d_t *p4d, *p4d_k;
 433         pud_t *pud, *pud_k;
 434         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 435
 436         if (addr < TASK_SIZE)
 437                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 438
 439         if (user_mode(regs))
 440                 goto bad_area;
 441
 442         index = pgd_index(addr);
 443
 444         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 445         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 446
 447         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 448         p4d_k = p4d_offset(pgd_k, addr);
 449
 450         if (p4d_none(*p4d_k))
 451                 goto bad_area;
 452         if (!p4d_present(*p4d))
 453                 set_p4d(p4d, *p4d_k);
 454
 455         pud = pud_offset(p4d, addr);
 456         pud_k = pud_offset(p4d_k, addr);
 457
 458         if (pud_none(*pud_k))
 459                 goto bad_area;
 460         if (!pud_present(*pud))
 461                 set_pud(pud, *pud_k);
 462
 463         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 464         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 465
 466 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 467         /*
 468          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 469          */
 470         index = 0;
 471 #else
 472         /*
 473          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 474          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 475          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 476          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 477          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 478          * for the first of pair.
 479          */
 480         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 481 #endif
 482         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 483                 goto bad_area;
 484
 485         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 486         return 0;
 487
 488 bad_area:
 489         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 490         return 0;
 491 }
 492 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 493 static int
 494 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 495                      struct pt_regs *regs)
 496 {
 497         return 0;
 498 }
 499 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 500
 501 /*
 502  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 503  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 504  */
 505 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 506 static int
 507 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 508 {
 509         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 510         return 0;
 511 }
 512 #endif /* CONFIG_ARM_LPAE */
 513
 514 /*
 515  * This abort handler always returns "fault".
 516  */
 517 static int
 518 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 519 {
 520         return 1;
 521 }
 522
 523 struct fsr_info {
 524         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 525         int     sig;
 526         int     code;
 527         const char *name;
 528 };
 529
 530 /* FSR definition */
 531 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 532 #include "fsr-3level.c"
 533 #else
 534 #include "fsr-2level.c"
 535 #endif
 536
 537 void __init
 538 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 539                 int sig, int code, const char *name)
 540 {
 541         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 542                 BUG();
 543
 544         fsr_info[nr].fn   = fn;
 545         fsr_info[nr].sig  = sig;
 546         fsr_info[nr].code = code;
 547         fsr_info[nr].name = name;
 548 }
 549
 550 /*
 551  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 552  */
 553 asmlinkage void
 554 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 555 {
 556         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 557
 558         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 559                 return;
 560
 561         pr_alert("8<--- cut here ---\n");
 562         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 563                 inf->name, fsr, addr);
 564         show_pte(KERN_ALERT, current->mm, addr);
 565
 566         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 567                        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
 588         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 589                 return;
 590
 591         pr_alert("Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 592                 inf->name, ifsr, addr);
 593
 594         arm_notify_die("", regs, inf->sig, inf->code, (void __user *)addr,
 595                        ifsr, 0);
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Abort handler to be used only during first unmasking of asynchronous aborts
 600  * on the boot CPU. This makes sure that the machine will not die if the
 601  * firmware/bootloader left an imprecise abort pending for us to trip over.
 602  */
 603 static int __init early_abort_handler(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 604                                       struct pt_regs *regs)
 605 {
 606         pr_warn("Hit pending asynchronous external abort (FSR=0x%08x) during "
 607                 "first unmask, this is most likely caused by a "
 608                 "firmware/bootloader bug.\n", fsr);
 609
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 void __init early_abt_enable(void)
 614 {
 615         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = early_abort_handler;
 616         local_abt_enable();
 617         fsr_info[FSR_FS_AEA].fn = do_bad;
 618 }
 619
 620 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 621 static int __init exceptions_init(void)
 622 {
 623         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 624                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 625                                 "I-cache maintenance fault");
 626         }
 627
 628         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 629                 /*
 630                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 631                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 632                  */
 633                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 634                                 "section access flag fault");
 635                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 636                                 "section access flag fault");
 637         }
 638
 639         return 0;
 640 }
 641
 642 arch_initcall(exceptions_init);
 643 #endif