7c061313cc6faba08548938adeb7dc510f5b39ca
[muen/linux.git] / arch / powerpc / mm / fault.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
6  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  *
8  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
9  *
10  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
11  *
12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
13  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
14  *  as published by the Free Software Foundation; either version
15  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
16  */
17
18 #include <linux/signal.h>
19 #include <linux/sched.h>
20 #include <linux/sched/task_stack.h>
21 #include <linux/kernel.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/string.h>
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/pagemap.h>
26 #include <linux/ptrace.h>
27 #include <linux/mman.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/extable.h>
32 #include <linux/kprobes.h>
33 #include <linux/kdebug.h>
34 #include <linux/perf_event.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/context_tracking.h>
37 #include <linux/hugetlb.h>
38 #include <linux/uaccess.h>
39
40 #include <asm/firmware.h>
41 #include <asm/page.h>
42 #include <asm/pgtable.h>
43 #include <asm/mmu.h>
44 #include <asm/mmu_context.h>
45 #include <asm/tlbflush.h>
46 #include <asm/siginfo.h>
47 #include <asm/debug.h>
48
49 static inline bool notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
50 {
51         bool ret = false;
52
53 #ifdef CONFIG_KPROBES
54         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
55         if (!user_mode(regs)) {
56                 preempt_disable();
57                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 11))
58                         ret = true;
59                 preempt_enable();
60         }
61 #endif /* CONFIG_KPROBES */
62
63         if (unlikely(debugger_fault_handler(regs)))
64                 ret = true;
65
66         return ret;
67 }
68
69 /*
70  * Check whether the instruction inst is a store using
71  * an update addressing form which will update r1.
72  */
73 static bool store_updates_sp(unsigned int inst)
74 {
75         /* check for 1 in the rA field */
76         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
77                 return false;
78         /* check major opcode */
79         switch (inst >> 26) {
80         case OP_STWU:
81         case OP_STBU:
82         case OP_STHU:
83         case OP_STFSU:
84         case OP_STFDU:
85                 return true;
86         case OP_STD:    /* std or stdu */
87                 return (inst & 3) == 1;
88         case OP_31:
89                 /* check minor opcode */
90                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
91                 case OP_31_XOP_STDUX:
92                 case OP_31_XOP_STWUX:
93                 case OP_31_XOP_STBUX:
94                 case OP_31_XOP_STHUX:
95                 case OP_31_XOP_STFSUX:
96                 case OP_31_XOP_STFDUX:
97                         return true;
98                 }
99         }
100         return false;
101 }
102 /*
103  * do_page_fault error handling helpers
104  */
105
106 static int
107 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code,
108                 int pkey)
109 {
110         /*
111          * If we are in kernel mode, bail out with a SEGV, this will
112          * be caught by the assembly which will restore the non-volatile
113          * registers before calling bad_page_fault()
114          */
115         if (!user_mode(regs))
116                 return SIGSEGV;
117
118         _exception_pkey(SIGSEGV, regs, si_code, address, pkey);
119
120         return 0;
121 }
122
123 static noinline int bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
124 {
125         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_MAPERR, 0);
126 }
127
128 static int __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int si_code,
129                         int pkey)
130 {
131         struct mm_struct *mm = current->mm;
132
133         /*
134          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
135          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
136          */
137         up_read(&mm->mmap_sem);
138
139         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, si_code, pkey);
140 }
141
142 static noinline int bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
143 {
144         return __bad_area(regs, address, SEGV_MAPERR, 0);
145 }
146
147 static int bad_key_fault_exception(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
148                                     int pkey)
149 {
150         return __bad_area_nosemaphore(regs, address, SEGV_PKUERR, pkey);
151 }
152
153 static noinline int bad_access(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
154 {
155         return __bad_area(regs, address, SEGV_ACCERR, 0);
156 }
157
158 static int do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
159                      vm_fault_t fault)
160 {
161         siginfo_t info;
162         unsigned int lsb = 0;
163
164         if (!user_mode(regs))
165                 return SIGBUS;
166
167         current->thread.trap_nr = BUS_ADRERR;
168         clear_siginfo(&info);
169         info.si_signo = SIGBUS;
170         info.si_errno = 0;
171         info.si_code = BUS_ADRERR;
172         info.si_addr = (void __user *)address;
173 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
174         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
175                 pr_err("MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
176                         current->comm, current->pid, address);
177                 info.si_code = BUS_MCEERR_AR;
178         }
179
180         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
181                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault));
182         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
183                 lsb = PAGE_SHIFT;
184 #endif
185         info.si_addr_lsb = lsb;
186         force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
187         return 0;
188 }
189
190 static int mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
191                                 vm_fault_t fault)
192 {
193         /*
194          * Kernel page fault interrupted by SIGKILL. We have no reason to
195          * continue processing.
196          */
197         if (fatal_signal_pending(current) && !user_mode(regs))
198                 return SIGKILL;
199
200         /* Out of memory */
201         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
202                 /*
203                  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that
204                  * made us unable to handle the page fault gracefully.
205                  */
206                 if (!user_mode(regs))
207                         return SIGSEGV;
208                 pagefault_out_of_memory();
209         } else {
210                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
211                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
212                         return do_sigbus(regs, addr, fault);
213                 else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV)
214                         return bad_area_nosemaphore(regs, addr);
215                 else
216                         BUG();
217         }
218         return 0;
219 }
220
221 /* Is this a bad kernel fault ? */
222 static bool bad_kernel_fault(bool is_exec, unsigned long error_code,
223                              unsigned long address)
224 {
225         if (is_exec && (error_code & (DSISR_NOEXEC_OR_G | DSISR_KEYFAULT))) {
226                 printk_ratelimited(KERN_CRIT "kernel tried to execute"
227                                    " exec-protected page (%lx) -"
228                                    "exploit attempt? (uid: %d)\n",
229                                    address, from_kuid(&init_user_ns,
230                                                       current_uid()));
231         }
232         return is_exec || (address >= TASK_SIZE);
233 }
234
235 static bool bad_stack_expansion(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
236                                 struct vm_area_struct *vma, unsigned int flags,
237                                 bool *must_retry)
238 {
239         /*
240          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
241          * 288 bytes below the stack pointer.
242          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
243          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
244          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
245          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
246          * expand to 1MB without further checks.
247          */
248         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
249                 unsigned int __user *nip = (unsigned int __user *)regs->nip;
250                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
251                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
252                 if (uregs == NULL)
253                         return true;
254
255                 /*
256                  * A user-mode access to an address a long way below
257                  * the stack pointer is only valid if the instruction
258                  * is one which would update the stack pointer to the
259                  * address accessed if the instruction completed,
260                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
261                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
262                  *
263                  * If we don't check this then any write to the area
264                  * between the last mapped region and the stack will
265                  * expand the stack rather than segfaulting.
266                  */
267                 if (address + 2048 >= uregs->gpr[1])
268                         return false;
269
270                 if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && (flags & FAULT_FLAG_USER) &&
271                     access_ok(VERIFY_READ, nip, sizeof(*nip))) {
272                         unsigned int inst;
273                         int res;
274
275                         pagefault_disable();
276                         res = __get_user_inatomic(inst, nip);
277                         pagefault_enable();
278                         if (!res)
279                                 return !store_updates_sp(inst);
280                         *must_retry = true;
281                 }
282                 return true;
283         }
284         return false;
285 }
286
287 static bool access_error(bool is_write, bool is_exec,
288                          struct vm_area_struct *vma)
289 {
290         /*
291          * Allow execution from readable areas if the MMU does not
292          * provide separate controls over reading and executing.
293          *
294          * Note: That code used to not be enabled for 4xx/BookE.
295          * It is now as I/D cache coherency for these is done at
296          * set_pte_at() time and I see no reason why the test
297          * below wouldn't be valid on those processors. This -may-
298          * break programs compiled with a really old ABI though.
299          */
300         if (is_exec) {
301                 return !(vma->vm_flags & VM_EXEC) &&
302                         (cpu_has_feature(CPU_FTR_NOEXECUTE) ||
303                          !(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE)));
304         }
305
306         if (is_write) {
307                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
308                         return true;
309                 return false;
310         }
311
312         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
313                 return true;
314         /*
315          * We should ideally do the vma pkey access check here. But in the
316          * fault path, handle_mm_fault() also does the same check. To avoid
317          * these multiple checks, we skip it here and handle access error due
318          * to pkeys later.
319          */
320         return false;
321 }
322
323 #ifdef CONFIG_PPC_SMLPAR
324 static inline void cmo_account_page_fault(void)
325 {
326         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_CMO)) {
327                 u32 page_ins;
328
329                 preempt_disable();
330                 page_ins = be32_to_cpu(get_lppaca()->page_ins);
331                 page_ins += 1 << PAGE_FACTOR;
332                 get_lppaca()->page_ins = cpu_to_be32(page_ins);
333                 preempt_enable();
334         }
335 }
336 #else
337 static inline void cmo_account_page_fault(void) { }
338 #endif /* CONFIG_PPC_SMLPAR */
339
340 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
341 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code)
342 {
343         /*
344          * For hash translation mode, we should never get a
345          * PROTFAULT. Any update to pte to reduce access will result in us
346          * removing the hash page table entry, thus resulting in a DSISR_NOHPTE
347          * fault instead of DSISR_PROTFAULT.
348          *
349          * A pte update to relax the access will not result in a hash page table
350          * entry invalidate and hence can result in DSISR_PROTFAULT.
351          * ptep_set_access_flags() doesn't do a hpte flush. This is why we have
352          * the special !is_write in the below conditional.
353          *
354          * For platforms that doesn't supports coherent icache and do support
355          * per page noexec bit, we do setup things such that we do the
356          * sync between D/I cache via fault. But that is handled via low level
357          * hash fault code (hash_page_do_lazy_icache()) and we should not reach
358          * here in such case.
359          *
360          * For wrong access that can result in PROTFAULT, the above vma->vm_flags
361          * check should handle those and hence we should fall to the bad_area
362          * handling correctly.
363          *
364          * For embedded with per page exec support that doesn't support coherent
365          * icache we do get PROTFAULT and we handle that D/I cache sync in
366          * set_pte_at while taking the noexec/prot fault. Hence this is WARN_ON
367          * is conditional for server MMU.
368          *
369          * For radix, we can get prot fault for autonuma case, because radix
370          * page table will have them marked noaccess for user.
371          */
372         if (!radix_enabled() && !is_write)
373                 WARN_ON_ONCE(error_code & DSISR_PROTFAULT);
374 }
375 #else
376 static void sanity_check_fault(bool is_write, unsigned long error_code) { }
377 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU */
378
379 /*
380  * Define the correct "is_write" bit in error_code based
381  * on the processor family
382  */
383 #if (defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
384 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & ESR_DST)
385 #define page_fault_is_bad(__err)        (0)
386 #else
387 #define page_fault_is_write(__err)      ((__err) & DSISR_ISSTORE)
388 #if defined(CONFIG_PPC_8xx)
389 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_NOEXEC_OR_G)
390 #elif defined(CONFIG_PPC64)
391 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_64S)
392 #else
393 #define page_fault_is_bad(__err)        ((__err) & DSISR_BAD_FAULT_32S)
394 #endif
395 #endif
396
397 /*
398  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
399  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
400  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
401  * fault.
402  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
403  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
404  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
405  *  - 0 any SLB fault.
406  *
407  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
408  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
409  */
410 static int __do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
411                            unsigned long error_code)
412 {
413         struct vm_area_struct * vma;
414         struct mm_struct *mm = current->mm;
415         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
416         int is_exec = TRAP(regs) == 0x400;
417         int is_user = user_mode(regs);
418         int is_write = page_fault_is_write(error_code);
419         vm_fault_t fault, major = 0;
420         bool must_retry = false;
421
422         if (notify_page_fault(regs))
423                 return 0;
424
425         if (unlikely(page_fault_is_bad(error_code))) {
426                 if (is_user) {
427                         _exception(SIGBUS, regs, BUS_OBJERR, address);
428                         return 0;
429                 }
430                 return SIGBUS;
431         }
432
433         /* Additional sanity check(s) */
434         sanity_check_fault(is_write, error_code);
435
436         /*
437          * The kernel should never take an execute fault nor should it
438          * take a page fault to a kernel address.
439          */
440         if (unlikely(!is_user && bad_kernel_fault(is_exec, error_code, address)))
441                 return SIGSEGV;
442
443         /*
444          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
445          * in a region with pagefaults disabled then we must not take the fault
446          */
447         if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
448                 if (is_user)
449                         printk_ratelimited(KERN_ERR "Page fault in user mode"
450                                            " with faulthandler_disabled()=%d"
451                                            " mm=%p\n",
452                                            faulthandler_disabled(), mm);
453                 return bad_area_nosemaphore(regs, address);
454         }
455
456         /* We restore the interrupt state now */
457         if (!arch_irq_disabled_regs(regs))
458                 local_irq_enable();
459
460         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
461
462         if (error_code & DSISR_KEYFAULT)
463                 return bad_key_fault_exception(regs, address,
464                                                get_mm_addr_key(mm, address));
465
466         /*
467          * We want to do this outside mmap_sem, because reading code around nip
468          * can result in fault, which will cause a deadlock when called with
469          * mmap_sem held
470          */
471         if (is_user)
472                 flags |= FAULT_FLAG_USER;
473         if (is_write)
474                 flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
475         if (is_exec)
476                 flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
477
478         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
479          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
480          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
481          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
482          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
483          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
484          * space from well defined areas of code, which are listed in the
485          * exceptions table.
486          *
487          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
488          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
489          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
490          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
491          * thus avoiding the deadlock.
492          */
493         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
494                 if (!is_user && !search_exception_tables(regs->nip))
495                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
496
497 retry:
498                 down_read(&mm->mmap_sem);
499         } else {
500                 /*
501                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
502                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
503                  * down_read():
504                  */
505                 might_sleep();
506         }
507
508         vma = find_vma(mm, address);
509         if (unlikely(!vma))
510                 return bad_area(regs, address);
511         if (likely(vma->vm_start <= address))
512                 goto good_area;
513         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)))
514                 return bad_area(regs, address);
515
516         /* The stack is being expanded, check if it's valid */
517         if (unlikely(bad_stack_expansion(regs, address, vma, flags,
518                                          &must_retry))) {
519                 if (!must_retry)
520                         return bad_area(regs, address);
521
522                 up_read(&mm->mmap_sem);
523                 if (fault_in_pages_readable((const char __user *)regs->nip,
524                                             sizeof(unsigned int)))
525                         return bad_area_nosemaphore(regs, address);
526                 goto retry;
527         }
528
529         /* Try to expand it */
530         if (unlikely(expand_stack(vma, address)))
531                 return bad_area(regs, address);
532
533 good_area:
534         if (unlikely(access_error(is_write, is_exec, vma)))
535                 return bad_access(regs, address);
536
537         /*
538          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
539          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
540          * the fault.
541          */
542         fault = handle_mm_fault(vma, address, flags);
543
544 #ifdef CONFIG_PPC_MEM_KEYS
545         /*
546          * we skipped checking for access error due to key earlier.
547          * Check that using handle_mm_fault error return.
548          */
549         if (unlikely(fault & VM_FAULT_SIGSEGV) &&
550                 !arch_vma_access_permitted(vma, is_write, is_exec, 0)) {
551
552                 int pkey = vma_pkey(vma);
553
554                 up_read(&mm->mmap_sem);
555                 return bad_key_fault_exception(regs, address, pkey);
556         }
557 #endif /* CONFIG_PPC_MEM_KEYS */
558
559         major |= fault & VM_FAULT_MAJOR;
560
561         /*
562          * Handle the retry right now, the mmap_sem has been released in that
563          * case.
564          */
565         if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
566                 /* We retry only once */
567                 if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
568                         /*
569                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
570                          * of starvation.
571                          */
572                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
573                         flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
574                         if (!fatal_signal_pending(current))
575                                 goto retry;
576                 }
577
578                 /*
579                  * User mode? Just return to handle the fatal exception otherwise
580                  * return to bad_page_fault
581                  */
582                 return is_user ? 0 : SIGBUS;
583         }
584
585         up_read(&current->mm->mmap_sem);
586
587         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
588                 return mm_fault_error(regs, address, fault);
589
590         /*
591          * Major/minor page fault accounting.
592          */
593         if (major) {
594                 current->maj_flt++;
595                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
596                 cmo_account_page_fault();
597         } else {
598                 current->min_flt++;
599                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
600         }
601         return 0;
602 }
603 NOKPROBE_SYMBOL(__do_page_fault);
604
605 int do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
606                   unsigned long error_code)
607 {
608         enum ctx_state prev_state = exception_enter();
609         int rc = __do_page_fault(regs, address, error_code);
610         exception_exit(prev_state);
611         return rc;
612 }
613 NOKPROBE_SYMBOL(do_page_fault);
614
615 /*
616  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
617  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
618  * of the procedures in traps.c.
619  */
620 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
621 {
622         const struct exception_table_entry *entry;
623
624         /* Are we prepared to handle this fault?  */
625         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
626                 regs->nip = extable_fixup(entry);
627                 return;
628         }
629
630         /* kernel has accessed a bad area */
631
632         switch (TRAP(regs)) {
633         case 0x300:
634         case 0x380:
635                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
636                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
637                 break;
638         case 0x400:
639         case 0x480:
640                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
641                         "instruction fetch\n");
642                 break;
643         case 0x600:
644                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
645                         "unaligned access at address 0x%08lx\n", regs->dar);
646                 break;
647         default:
648                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
649                         "unknown fault\n");
650                 break;
651         }
652         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
653                 regs->nip);
654
655         if (task_stack_end_corrupted(current))
656                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
657
658         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
659 }