arch/arm64/mm/fault.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  * Copyright (C) 1995-2004 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/signal.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/hardirq.h>
  25 #include <linux/init.h>
  26 #include <linux/kprobes.h>
  27 #include <linux/uaccess.h>
  28 #include <linux/page-flags.h>
  29 #include <linux/sched.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/perf_event.h>
  32
  33 #include <asm/exception.h>
  34 #include <asm/debug-monitors.h>
  35 #include <asm/system_misc.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/tlbflush.h>
  38
  39 static const char *fault_name(unsigned int esr);
  40
  41 /*
  42  * Dump out the page tables associated with 'addr' in mm 'mm'.
  43  */
  44 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  45 {
  46         pgd_t *pgd;
  47
  48         if (!mm)
  49                 mm = &init_mm;
  50
  51         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
  52         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  53         pr_alert("[%08lx] *pgd=%016llx", addr, pgd_val(*pgd));
  54
  55         do {
  56                 pud_t *pud;
  57                 pmd_t *pmd;
  58                 pte_t *pte;
  59
  60                 if (pgd_none(*pgd) || pgd_bad(*pgd))
  61                         break;
  62
  63                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  64                 if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
  65                         break;
  66
  67                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  68                 printk(", *pmd=%016llx", pmd_val(*pmd));
  69                 if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
  70                         break;
  71
  72                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
  73                 printk(", *pte=%016llx", pte_val(*pte));
  74                 pte_unmap(pte);
  75         } while(0);
  76
  77         printk("\n");
  78 }
  79
  80 /*
  81  * The kernel tried to access some page that wasn't present.
  82  */
  83 static void __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  84                               unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
  85 {
  86         /*
  87          * Are we prepared to handle this kernel fault?
  88          */
  89         if (fixup_exception(regs))
  90                 return;
  91
  92         /*
  93          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
  94          */
  95         bust_spinlocks(1);
  96         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
  97                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
  98                  "paging request", addr);
  99
 100         show_pte(mm, addr);
 101         die("Oops", regs, esr);
 102         bust_spinlocks(0);
 103         do_exit(SIGKILL);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Something tried to access memory that isn't in our memory map. User mode
 108  * accesses just cause a SIGSEGV
 109  */
 110 static void __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 111                             unsigned int esr, unsigned int sig, int code,
 112                             struct pt_regs *regs)
 113 {
 114         struct siginfo si;
 115
 116         if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, sig) &&
 117             printk_ratelimit()) {
 118                 pr_info("%s[%d]: unhandled %s (%d) at 0x%08lx, esr 0x%03x\n",
 119                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), fault_name(esr), sig,
 120                         addr, esr);
 121                 show_pte(tsk->mm, addr);
 122                 show_regs(regs);
 123         }
 124
 125         tsk->thread.fault_address = addr;
 126         si.si_signo = sig;
 127         si.si_errno = 0;
 128         si.si_code = code;
 129         si.si_addr = (void __user *)addr;
 130         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 131 }
 132
 133 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
 134 {
 135         struct task_struct *tsk = current;
 136         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 137
 138         /*
 139          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
 140          * handle this fault with.
 141          */
 142         if (user_mode(regs))
 143                 __do_user_fault(tsk, addr, esr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 144         else
 145                 __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
 146 }
 147
 148 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 149 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 150
 151 #define ESR_WRITE               (1 << 6)
 152 #define ESR_CM                  (1 << 8)
 153 #define ESR_LNX_EXEC            (1 << 24)
 154
 155 static int __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 156                            unsigned int mm_flags, unsigned long vm_flags,
 157                            struct task_struct *tsk)
 158 {
 159         struct vm_area_struct *vma;
 160         int fault;
 161
 162         vma = find_vma(mm, addr);
 163         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 164         if (unlikely(!vma))
 165                 goto out;
 166         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 167                 goto check_stack;
 168
 169         /*
 170          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so we can handle
 171          * it.
 172          */
 173 good_area:
 174         /*
 175          * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which
 176          * occurred. If we encountered a write or exec fault, we must have
 177          * appropriate permissions, otherwise we allow any permission.
 178          */
 179         if (!(vma->vm_flags & vm_flags)) {
 180                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 181                 goto out;
 182         }
 183
 184         return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, mm_flags);
 185
 186 check_stack:
 187         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN && !expand_stack(vma, addr))
 188                 goto good_area;
 189 out:
 190         return fault;
 191 }
 192
 193 static int __kprobes do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int esr,
 194                                    struct pt_regs *regs)
 195 {
 196         struct task_struct *tsk;
 197         struct mm_struct *mm;
 198         int fault, sig, code;
 199         unsigned long vm_flags = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 200         unsigned int mm_flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 201
 202         tsk = current;
 203         mm  = tsk->mm;
 204
 205         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 206         if (interrupts_enabled(regs))
 207                 local_irq_enable();
 208
 209         /*
 210          * If we're in an interrupt or have no user context, we must not take
 211          * the fault.
 212          */
 213         if (in_atomic() || !mm)
 214                 goto no_context;
 215
 216         if (user_mode(regs))
 217                 mm_flags |= FAULT_FLAG_USER;
 218
 219         if (esr & ESR_LNX_EXEC) {
 220                 vm_flags = VM_EXEC;
 221         } else if ((esr & ESR_WRITE) && !(esr & ESR_CM)) {
 222                 vm_flags = VM_WRITE;
 223                 mm_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 224         }
 225
 226         /*
 227          * As per x86, we may deadlock here. However, since the kernel only
 228          * validly references user space from well defined areas of the code,
 229          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 230          */
 231         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 232                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
 233                         goto no_context;
 234 retry:
 235                 down_read(&mm->mmap_sem);
 236         } else {
 237                 /*
 238                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in which
 239                  * case, we'll have missed the might_sleep() from down_read().
 240                  */
 241                 might_sleep();
 242 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 243                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
 244                         goto no_context;
 245 #endif
 246         }
 247
 248         fault = __do_page_fault(mm, addr, mm_flags, vm_flags, tsk);
 249
 250         /*
 251          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 252          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
 253          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
 254          */
 255         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current))
 256                 return 0;
 257
 258         /*
 259          * Major/minor page fault accounting is only done on the initial
 260          * attempt. If we go through a retry, it is extremely likely that the
 261          * page will be found in page cache at that point.
 262          */
 263
 264         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 265         if (mm_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 266                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 267                         tsk->maj_flt++;
 268                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs,
 269                                       addr);
 270                 } else {
 271                         tsk->min_flt++;
 272                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs,
 273                                       addr);
 274                 }
 275                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 276                         /*
 277                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk of
 278                          * starvation.
 279                          */
 280                         mm_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 281                         goto retry;
 282                 }
 283         }
 284
 285         up_read(&mm->mmap_sem);
 286
 287         /*
 288          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 289          */
 290         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP |
 291                               VM_FAULT_BADACCESS))))
 292                 return 0;
 293
 294         /*
 295          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
 296          * handle this fault with.
 297          */
 298         if (!user_mode(regs))
 299                 goto no_context;
 300
 301         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 302                 /*
 303                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 304                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 305                  * oom-killed).
 306                  */
 307                 pagefault_out_of_memory();
 308                 return 0;
 309         }
 310
 311         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 312                 /*
 313                  * We had some memory, but were unable to successfully fix up
 314                  * this page fault.
 315                  */
 316                 sig = SIGBUS;
 317                 code = BUS_ADRERR;
 318         } else {
 319                 /*
 320                  * Something tried to access memory that isn't in our memory
 321                  * map.
 322                  */
 323                 sig = SIGSEGV;
 324                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 325                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 326         }
 327
 328         __do_user_fault(tsk, addr, esr, sig, code, regs);
 329         return 0;
 330
 331 no_context:
 332         __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
 333         return 0;
 334 }
 335
 336 /*
 337  * First Level Translation Fault Handler
 338  *
 339  * We enter here because the first level page table doesn't contain a valid
 340  * entry for the address.
 341  *
 342  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are probably
 343  * faulting in the vmalloc() area.
 344  *
 345  * If the init_task's first level page tables contains the relevant entry, we
 346  * copy the it to this task.  If not, we send the process a signal, fixup the
 347  * exception, or oops the kernel.
 348  *
 349  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an interrupt
 350  * or a critical region, and should only copy the information from the master
 351  * page table, nothing more.
 352  */
 353 static int __kprobes do_translation_fault(unsigned long addr,
 354                                           unsigned int esr,
 355                                           struct pt_regs *regs)
 356 {
 357         if (addr < TASK_SIZE)
 358                 return do_page_fault(addr, esr, regs);
 359
 360         do_bad_area(addr, esr, regs);
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Some section permission faults need to be handled gracefully.  They can
 366  * happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 367  */
 368 static int do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int esr,
 369                          struct pt_regs *regs)
 370 {
 371         do_bad_area(addr, esr, regs);
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * This abort handler always returns "fault".
 377  */
 378 static int do_bad(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
 379 {
 380         return 1;
 381 }
 382
 383 static struct fault_info {
 384         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs);
 385         int     sig;
 386         int     code;
 387         const char *name;
 388 } fault_info[] = {
 389         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "ttbr address size fault"       },
 390         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 1 address size fault"    },
 391         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 2 address size fault"    },
 392         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 3 address size fault"    },
 393         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "input address range fault"     },
 394         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 1 translation fault"     },
 395         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 2 translation fault"     },
 396         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 3 translation fault"     },
 397         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "reserved access flag fault"    },
 398         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 access flag fault"     },
 399         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 access flag fault"     },
 400         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 access flag fault"     },
 401         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "reserved permission fault"     },
 402         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 permission fault"      },
 403         { do_sect_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 permission fault"      },
 404         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 permission fault"      },
 405         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous external abort"    },
 406         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "asynchronous external abort"   },
 407         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 18"                    },
 408         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 19"                    },
 409         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 410         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 411         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 412         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 413         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error"      },
 414         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "asynchronous parity error"     },
 415         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 26"                    },
 416         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 27"                    },
 417         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 418         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 419         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 420         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 421         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 32"                    },
 422         { do_bad,               SIGBUS,  BUS_ADRALN,    "alignment fault"               },
 423         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "debug event"                   },
 424         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 35"                    },
 425         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 36"                    },
 426         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 37"                    },
 427         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 38"                    },
 428         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 39"                    },
 429         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 40"                    },
 430         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 41"                    },
 431         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 42"                    },
 432         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 43"                    },
 433         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 44"                    },
 434         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 45"                    },
 435         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 46"                    },
 436         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 47"                    },
 437         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 48"                    },
 438         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 49"                    },
 439         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 50"                    },
 440         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 51"                    },
 441         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (lockdown abort)" },
 442         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 53"                    },
 443         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 54"                    },
 444         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 55"                    },
 445         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 56"                    },
 446         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 57"                    },
 447         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (coprocessor abort)" },
 448         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 59"                    },
 449         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 60"                    },
 450         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 61"                    },
 451         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 62"                    },
 452         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 63"                    },
 453 };
 454
 455 static const char *fault_name(unsigned int esr)
 456 {
 457         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
 458         return inf->name;
 459 }
 460
 461 /*
 462  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 463  */
 464 asmlinkage void __exception do_mem_abort(unsigned long addr, unsigned int esr,
 465                                          struct pt_regs *regs)
 466 {
 467         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
 468         struct siginfo info;
 469
 470         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
 471                 return;
 472
 473         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
 474                  inf->name, esr, addr);
 475
 476         info.si_signo = inf->sig;
 477         info.si_errno = 0;
 478         info.si_code  = inf->code;
 479         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 480         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 481 }
 482
 483 /*
 484  * Handle stack alignment exceptions.
 485  */
 486 asmlinkage void __exception do_sp_pc_abort(unsigned long addr,
 487                                            unsigned int esr,
 488                                            struct pt_regs *regs)
 489 {
 490         struct siginfo info;
 491
 492         info.si_signo = SIGBUS;
 493         info.si_errno = 0;
 494         info.si_code  = BUS_ADRALN;
 495         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 496         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 497 }
 498
 499 static struct fault_info debug_fault_info[] = {
 500         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware breakpoint"   },
 501         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware single-step"  },
 502         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware watchpoint"   },
 503         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 3"             },
 504         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch32 BKPT"          },
 505         { do_bad,       SIGTRAP,        0,              "aarch32 vector catch"  },
 506         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch64 BRK"           },
 507         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 7"             },
 508 };
 509
 510 void __init hook_debug_fault_code(int nr,
 511                                   int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 512                                   int sig, int code, const char *name)
 513 {
 514         BUG_ON(nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(debug_fault_info));
 515
 516         debug_fault_info[nr].fn         = fn;
 517         debug_fault_info[nr].sig        = sig;
 518         debug_fault_info[nr].code       = code;
 519         debug_fault_info[nr].name       = name;
 520 }
 521
 522 asmlinkage int __exception do_debug_exception(unsigned long addr,
 523                                               unsigned int esr,
 524                                               struct pt_regs *regs)
 525 {
 526         const struct fault_info *inf = debug_fault_info + DBG_ESR_EVT(esr);
 527         struct siginfo info;
 528
 529         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
 530                 return 1;
 531
 532         pr_alert("Unhandled debug exception: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
 533                  inf->name, esr, addr);
 534
 535         info.si_signo = inf->sig;
 536         info.si_errno = 0;
 537         info.si_code  = inf->code;
 538         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 539         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 540
 541         return 0;
 542 }