arch/arm/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  *  Modifications for ARM processor (c) 1995-2004 Russell King
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/signal.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/hardirq.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/kprobes.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/page-flags.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/highmem.h>
  21 #include <linux/perf_event.h>
  22
  23 #include <asm/exception.h>
  24 #include <asm/system.h>
  25 #include <asm/pgtable.h>
  26 #include <asm/tlbflush.h>
  27
  28 #include "fault.h"
  29
  30 #ifdef CONFIG_MMU
  31
  32 #ifdef CONFIG_KPROBES
  33 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  34 {
  35         int ret = 0;
  36
  37         if (!user_mode(regs)) {
  38                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  39                 preempt_disable();
  40                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  41                         ret = 1;
  42                 preempt_enable();
  43         }
  44
  45         return ret;
  46 }
  47 #else
  48 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  49 {
  50         return 0;
  51 }
  52 #endif
  53
  54 /*
  55  * This is useful to dump out the page tables associated with
  56  * 'addr' in mm 'mm'.
  57  */
  58 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  59 {
  60         pgd_t *pgd;
  61
  62         if (!mm)
  63                 mm = &init_mm;
  64
  65         printk(KERN_ALERT "pgd = %p\n", mm->pgd);
  66         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  67         printk(KERN_ALERT "[%08lx] *pgd=%08llx",
  68                         addr, (long long)pgd_val(*pgd));
  69
  70         do {
  71                 pud_t *pud;
  72                 pmd_t *pmd;
  73                 pte_t *pte;
  74
  75                 if (pgd_none(*pgd))
  76                         break;
  77
  78                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  79                         printk("(bad)");
  80                         break;
  81                 }
  82
  83                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  84                 if (PTRS_PER_PUD != 1)
  85                         printk(", *pud=%08llx", (long long)pud_val(*pud));
  86
  87                 if (pud_none(*pud))
  88                         break;
  89
  90                 if (pud_bad(*pud)) {
  91                         printk("(bad)");
  92                         break;
  93                 }
  94
  95                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  96                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  97                         printk(", *pmd=%08llx", (long long)pmd_val(*pmd));
  98
  99                 if (pmd_none(*pmd))
 100                         break;
 101
 102                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 103                         printk("(bad)");
 104                         break;
 105                 }
 106
 107                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 108                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 109                         break;
 110
 111                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 112                 printk(", *pte=%08llx", (long long)pte_val(*pte));
 113 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 114                 printk(", *ppte=%08llx",
 115                        (long long)pte_val(pte[PTE_HWTABLE_PTRS]));
 116 #endif
 117                 pte_unmap(pte);
 118         } while(0);
 119
 120         printk("\n");
 121 }
 122 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 123 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 124 { }
 125 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 126
 127 /*
 128  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 129  */
 130 static void
 131 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 132                   struct pt_regs *regs)
 133 {
 134         /*
 135          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 136          */
 137         if (fixup_exception(regs))
 138                 return;
 139
 140         /*
 141          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 142          */
 143         bust_spinlocks(1);
 144         printk(KERN_ALERT
 145                 "Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 146                 (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 147                 "paging request", addr);
 148
 149         show_pte(mm, addr);
 150         die("Oops", regs, fsr);
 151         bust_spinlocks(0);
 152         do_exit(SIGKILL);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 157  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 158  */
 159 static void
 160 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 161                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 162                 struct pt_regs *regs)
 163 {
 164         struct siginfo si;
 165
 166 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 167         if (user_debug & UDBG_SEGV) {
 168                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 169                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 170                 show_pte(tsk->mm, addr);
 171                 show_regs(regs);
 172         }
 173 #endif
 174
 175         tsk->thread.address = addr;
 176         tsk->thread.error_code = fsr;
 177         tsk->thread.trap_no = 14;
 178         si.si_signo = sig;
 179         si.si_errno = 0;
 180         si.si_code = code;
 181         si.si_addr = (void __user *)addr;
 182         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 183 }
 184
 185 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 186 {
 187         struct task_struct *tsk = current;
 188         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 189
 190         /*
 191          * If we are in kernel mode at this point, we
 192          * have no context to handle this fault with.
 193          */
 194         if (user_mode(regs))
 195                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 196         else
 197                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 198 }
 199
 200 #ifdef CONFIG_MMU
 201 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 202 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 203
 204 /*
 205  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 206  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 207  * we allow any permission.
 208  */
 209 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 210 {
 211         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 212
 213         if (fsr & FSR_WRITE)
 214                 mask = VM_WRITE;
 215         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 216                 mask = VM_EXEC;
 217
 218         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 219 }
 220
 221 static int __kprobes
 222 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 223                 struct task_struct *tsk)
 224 {
 225         struct vm_area_struct *vma;
 226         int fault;
 227
 228         vma = find_vma(mm, addr);
 229         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 230         if (unlikely(!vma))
 231                 goto out;
 232         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 233                 goto check_stack;
 234
 235         /*
 236          * Ok, we have a good vm_area for this
 237          * memory access, so we can handle it.
 238          */
 239 good_area:
 240         if (access_error(fsr, vma)) {
 241                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 242                 goto out;
 243         }
 244
 245         /*
 246          * If for any reason at all we couldn't handle the fault, make
 247          * sure we exit gracefully rather than endlessly redo the fault.
 248          */
 249         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, (fsr & FSR_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 250         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 251                 return fault;
 252         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 253                 tsk->maj_flt++;
 254         else
 255                 tsk->min_flt++;
 256         return fault;
 257
 258 check_stack:
 259         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 260         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 261             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 262                 goto good_area;
 263 out:
 264         return fault;
 265 }
 266
 267 static int __kprobes
 268 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 269 {
 270         struct task_struct *tsk;
 271         struct mm_struct *mm;
 272         int fault, sig, code;
 273
 274         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 275                 return 0;
 276
 277         tsk = current;
 278         mm  = tsk->mm;
 279
 280         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 281         if (interrupts_enabled(regs))
 282                 local_irq_enable();
 283
 284         /*
 285          * If we're in an interrupt or have no user
 286          * context, we must not take the fault..
 287          */
 288         if (in_atomic() || !mm)
 289                 goto no_context;
 290
 291         /*
 292          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 293          * validly references user space from well defined areas of the code,
 294          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 295          */
 296         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 297                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 298                         goto no_context;
 299                 down_read(&mm->mmap_sem);
 300         } else {
 301                 /*
 302                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 303                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 304                  * down_read()
 305                  */
 306                 might_sleep();
 307 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 308                 if (!user_mode(regs) &&
 309                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 310                         goto no_context;
 311 #endif
 312         }
 313
 314         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, tsk);
 315         up_read(&mm->mmap_sem);
 316
 317         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 318         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 319                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, addr);
 320         else if (fault & VM_FAULT_MINOR)
 321                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, addr);
 322
 323         /*
 324          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 325          */
 326         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 327                 return 0;
 328
 329         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 330                 /*
 331                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 332                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 333                  * got oom-killed)
 334                  */
 335                 pagefault_out_of_memory();
 336                 return 0;
 337         }
 338
 339         /*
 340          * If we are in kernel mode at this point, we
 341          * have no context to handle this fault with.
 342          */
 343         if (!user_mode(regs))
 344                 goto no_context;
 345
 346         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 347                 /*
 348                  * We had some memory, but were unable to
 349                  * successfully fix up this page fault.
 350                  */
 351                 sig = SIGBUS;
 352                 code = BUS_ADRERR;
 353         } else {
 354                 /*
 355                  * Something tried to access memory that
 356                  * isn't in our memory map..
 357                  */
 358                 sig = SIGSEGV;
 359                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 360                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 361         }
 362
 363         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 364         return 0;
 365
 366 no_context:
 367         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 368         return 0;
 369 }
 370 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 371 static int
 372 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 373 {
 374         return 0;
 375 }
 376 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 377
 378 /*
 379  * First Level Translation Fault Handler
 380  *
 381  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 382  * a valid entry for the address.
 383  *
 384  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 385  * probably faulting in the vmalloc() area.
 386  *
 387  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 388  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 389  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 390  *
 391  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 392  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 393  * from the master page table, nothing more.
 394  */
 395 #ifdef CONFIG_MMU
 396 static int __kprobes
 397 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 398                      struct pt_regs *regs)
 399 {
 400         unsigned int index;
 401         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 402         pud_t *pud, *pud_k;
 403         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 404
 405         if (addr < TASK_SIZE)
 406                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 407
 408         if (user_mode(regs))
 409                 goto bad_area;
 410
 411         index = pgd_index(addr);
 412
 413         /*
 414          * FIXME: CP15 C1 is write only on ARMv3 architectures.
 415          */
 416         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 417         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 418
 419         if (pgd_none(*pgd_k))
 420                 goto bad_area;
 421         if (!pgd_present(*pgd))
 422                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 423
 424         pud = pud_offset(pgd, addr);
 425         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 426
 427         if (pud_none(*pud_k))
 428                 goto bad_area;
 429         if (!pud_present(*pud))
 430                 set_pud(pud, *pud_k);
 431
 432         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 433         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 434
 435 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 436         /*
 437          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 438          */
 439         index = 0;
 440 #else
 441         /*
 442          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 443          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 444          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 445          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 446          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 447          * for the first of pair.
 448          */
 449         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 450 #endif
 451         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 452                 goto bad_area;
 453
 454         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 455         return 0;
 456
 457 bad_area:
 458         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 459         return 0;
 460 }
 461 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 462 static int
 463 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 464                      struct pt_regs *regs)
 465 {
 466         return 0;
 467 }
 468 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 469
 470 /*
 471  * This abort handler always returns "fault".
 472  */
 473 static int
 474 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 475 {
 476         return 1;
 477 }
 478
 479 struct fsr_info {
 480         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 481         int     sig;
 482         int     code;
 483         const char *name;
 484 };
 485
 486 /* FSR definition */
 487 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 488 #include "fsr-3level.c"
 489 #else
 490 #include "fsr-2level.c"
 491 #endif
 492
 493 void __init
 494 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 495                 int sig, int code, const char *name)
 496 {
 497         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 498                 BUG();
 499
 500         fsr_info[nr].fn   = fn;
 501         fsr_info[nr].sig  = sig;
 502         fsr_info[nr].code = code;
 503         fsr_info[nr].name = name;
 504 }
 505
 506 /*
 507  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 508  */
 509 asmlinkage void __exception
 510 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 511 {
 512         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 513         struct siginfo info;
 514
 515         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 516                 return;
 517
 518         printk(KERN_ALERT "Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 519                 inf->name, fsr, addr);
 520
 521         info.si_signo = inf->sig;
 522         info.si_errno = 0;
 523         info.si_code  = inf->code;
 524         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 525         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 526 }
 527
 528 void __init
 529 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 530                  int sig, int code, const char *name)
 531 {
 532         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 533                 BUG();
 534
 535         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 536         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 537         ifsr_info[nr].code = code;
 538         ifsr_info[nr].name = name;
 539 }
 540
 541 asmlinkage void __exception
 542 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 543 {
 544         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 545         struct siginfo info;
 546
 547         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 548                 return;
 549
 550         printk(KERN_ALERT "Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 551                 inf->name, ifsr, addr);
 552
 553         info.si_signo = inf->sig;
 554         info.si_errno = 0;
 555         info.si_code  = inf->code;
 556         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 557         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 558 }
 559
 560 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 561 static int __init exceptions_init(void)
 562 {
 563         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 564                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 565                                 "I-cache maintenance fault");
 566         }
 567
 568         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 569                 /*
 570                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 571                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 572                  */
 573                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 574                                 "section access flag fault");
 575                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 576                                 "section access flag fault");
 577         }
 578
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 arch_initcall(exceptions_init);
 583 #endif