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/system.h>
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26
  27 #include "fault.h"
  28
  29 /*
  30  * Fault status register encodings.  We steal bit 31 for our own purposes.
  31  */
  32 #define FSR_LNX_PF              (1 << 31)
  33 #define FSR_WRITE               (1 << 11)
  34 #define FSR_FS4                 (1 << 10)
  35 #define FSR_FS3_0               (15)
  36
  37 static inline int fsr_fs(unsigned int fsr)
  38 {
  39         return (fsr & FSR_FS3_0) | (fsr & FSR_FS4) >> 6;
  40 }
  41
  42 #ifdef CONFIG_MMU
  43
  44 #ifdef CONFIG_KPROBES
  45 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  46 {
  47         int ret = 0;
  48
  49         if (!user_mode(regs)) {
  50                 /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  51                 preempt_disable();
  52                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, fsr))
  53                         ret = 1;
  54                 preempt_enable();
  55         }
  56
  57         return ret;
  58 }
  59 #else
  60 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned int fsr)
  61 {
  62         return 0;
  63 }
  64 #endif
  65
  66 /*
  67  * This is useful to dump out the page tables associated with
  68  * 'addr' in mm 'mm'.
  69  */
  70 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  71 {
  72         pgd_t *pgd;
  73
  74         if (!mm)
  75                 mm = &init_mm;
  76
  77         printk(KERN_ALERT "pgd = %p\n", mm->pgd);
  78         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  79         printk(KERN_ALERT "[%08lx] *pgd=%08lx", addr, pgd_val(*pgd));
  80
  81         do {
  82                 pmd_t *pmd;
  83                 pte_t *pte;
  84
  85                 if (pgd_none(*pgd))
  86                         break;
  87
  88                 if (pgd_bad(*pgd)) {
  89                         printk("(bad)");
  90                         break;
  91                 }
  92
  93                 pmd = pmd_offset(pgd, addr);
  94                 if (PTRS_PER_PMD != 1)
  95                         printk(", *pmd=%08lx", pmd_val(*pmd));
  96
  97                 if (pmd_none(*pmd))
  98                         break;
  99
 100                 if (pmd_bad(*pmd)) {
 101                         printk("(bad)");
 102                         break;
 103                 }
 104
 105                 /* We must not map this if we have highmem enabled */
 106                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pmd_val(*pmd) >> PAGE_SHIFT)))
 107                         break;
 108
 109                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
 110                 printk(", *pte=%08lx", pte_val(*pte));
 111                 printk(", *ppte=%08lx", pte_val(pte[-PTRS_PER_PTE]));
 112                 pte_unmap(pte);
 113         } while(0);
 114
 115         printk("\n");
 116 }
 117 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 118 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 119 { }
 120 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 121
 122 /*
 123  * Oops.  The kernel tried to access some page that wasn't present.
 124  */
 125 static void
 126 __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 127                   struct pt_regs *regs)
 128 {
 129         /*
 130          * Are we prepared to handle this kernel fault?
 131          */
 132         if (fixup_exception(regs))
 133                 return;
 134
 135         /*
 136          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
 137          */
 138         bust_spinlocks(1);
 139         printk(KERN_ALERT
 140                 "Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
 141                 (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
 142                 "paging request", addr);
 143
 144         show_pte(mm, addr);
 145         die("Oops", regs, fsr);
 146         bust_spinlocks(0);
 147         do_exit(SIGKILL);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 152  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 153  */
 154 static void
 155 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 156                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 157                 struct pt_regs *regs)
 158 {
 159         struct siginfo si;
 160
 161 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 162         if (user_debug & UDBG_SEGV) {
 163                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
 164                        tsk->comm, sig, addr, fsr);
 165                 show_pte(tsk->mm, addr);
 166                 show_regs(regs);
 167         }
 168 #endif
 169
 170         tsk->thread.address = addr;
 171         tsk->thread.error_code = fsr;
 172         tsk->thread.trap_no = 14;
 173         si.si_signo = sig;
 174         si.si_errno = 0;
 175         si.si_code = code;
 176         si.si_addr = (void __user *)addr;
 177         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 178 }
 179
 180 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 181 {
 182         struct task_struct *tsk = current;
 183         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 184
 185         /*
 186          * If we are in kernel mode at this point, we
 187          * have no context to handle this fault with.
 188          */
 189         if (user_mode(regs))
 190                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 191         else
 192                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 193 }
 194
 195 #ifdef CONFIG_MMU
 196 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 197 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 198
 199 /*
 200  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 201  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 202  * we allow any permission.
 203  */
 204 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 205 {
 206         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 207
 208         if (fsr & FSR_WRITE)
 209                 mask = VM_WRITE;
 210         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 211                 mask = VM_EXEC;
 212
 213         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 214 }
 215
 216 static int __kprobes
 217 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 218                 struct task_struct *tsk)
 219 {
 220         struct vm_area_struct *vma;
 221         int fault;
 222
 223         vma = find_vma(mm, addr);
 224         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 225         if (unlikely(!vma))
 226                 goto out;
 227         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 228                 goto check_stack;
 229
 230         /*
 231          * Ok, we have a good vm_area for this
 232          * memory access, so we can handle it.
 233          */
 234 good_area:
 235         if (access_error(fsr, vma)) {
 236                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 237                 goto out;
 238         }
 239
 240         /*
 241          * If for any reason at all we couldn't handle the fault, make
 242          * sure we exit gracefully rather than endlessly redo the fault.
 243          */
 244         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, (fsr & FSR_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 245         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 246                 return fault;
 247         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 248                 tsk->maj_flt++;
 249         else
 250                 tsk->min_flt++;
 251         return fault;
 252
 253 check_stack:
 254         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN && !expand_stack(vma, addr))
 255                 goto good_area;
 256 out:
 257         return fault;
 258 }
 259
 260 static int __kprobes
 261 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 262 {
 263         struct task_struct *tsk;
 264         struct mm_struct *mm;
 265         int fault, sig, code;
 266
 267         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 268                 return 0;
 269
 270         tsk = current;
 271         mm  = tsk->mm;
 272
 273         /*
 274          * If we're in an interrupt or have no user
 275          * context, we must not take the fault..
 276          */
 277         if (in_atomic() || !mm)
 278                 goto no_context;
 279
 280         /*
 281          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 282          * validly references user space from well defined areas of the code,
 283          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 284          */
 285         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 286                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 287                         goto no_context;
 288                 down_read(&mm->mmap_sem);
 289         } else {
 290                 /*
 291                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 292                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 293                  * down_read()
 294                  */
 295                 might_sleep();
 296 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 297                 if (!user_mode(regs) &&
 298                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 299                         goto no_context;
 300 #endif
 301         }
 302
 303         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, tsk);
 304         up_read(&mm->mmap_sem);
 305
 306         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, addr);
 307         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 308                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0, regs, addr);
 309         else if (fault & VM_FAULT_MINOR)
 310                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0, regs, addr);
 311
 312         /*
 313          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 314          */
 315         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 316                 return 0;
 317
 318         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 319                 /*
 320                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 321                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 322                  * got oom-killed)
 323                  */
 324                 pagefault_out_of_memory();
 325                 return 0;
 326         }
 327
 328         /*
 329          * If we are in kernel mode at this point, we
 330          * have no context to handle this fault with.
 331          */
 332         if (!user_mode(regs))
 333                 goto no_context;
 334
 335         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 336                 /*
 337                  * We had some memory, but were unable to
 338                  * successfully fix up this page fault.
 339                  */
 340                 sig = SIGBUS;
 341                 code = BUS_ADRERR;
 342         } else {
 343                 /*
 344                  * Something tried to access memory that
 345                  * isn't in our memory map..
 346                  */
 347                 sig = SIGSEGV;
 348                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 349                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 350         }
 351
 352         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 353         return 0;
 354
 355 no_context:
 356         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 357         return 0;
 358 }
 359 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 360 static int
 361 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 362 {
 363         return 0;
 364 }
 365 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 366
 367 /*
 368  * First Level Translation Fault Handler
 369  *
 370  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 371  * a valid entry for the address.
 372  *
 373  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 374  * probably faulting in the vmalloc() area.
 375  *
 376  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 377  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 378  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 379  *
 380  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 381  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 382  * from the master page table, nothing more.
 383  */
 384 #ifdef CONFIG_MMU
 385 static int __kprobes
 386 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 387                      struct pt_regs *regs)
 388 {
 389         unsigned int index;
 390         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 391         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 392
 393         if (addr < TASK_SIZE)
 394                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 395
 396         index = pgd_index(addr);
 397
 398         /*
 399          * FIXME: CP15 C1 is write only on ARMv3 architectures.
 400          */
 401         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 402         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 403
 404         if (pgd_none(*pgd_k))
 405                 goto bad_area;
 406
 407         if (!pgd_present(*pgd))
 408                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 409
 410         pmd_k = pmd_offset(pgd_k, addr);
 411         pmd   = pmd_offset(pgd, addr);
 412
 413         if (pmd_none(*pmd_k))
 414                 goto bad_area;
 415
 416         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 417         return 0;
 418
 419 bad_area:
 420         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 421         return 0;
 422 }
 423 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 424 static int
 425 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 426                      struct pt_regs *regs)
 427 {
 428         return 0;
 429 }
 430 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 431
 432 /*
 433  * Some section permission faults need to be handled gracefully.
 434  * They can happen due to a __{get,put}_user during an oops.
 435  */
 436 static int
 437 do_sect_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 438 {
 439         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * This abort handler always returns "fault".
 445  */
 446 static int
 447 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 448 {
 449         return 1;
 450 }
 451
 452 static struct fsr_info {
 453         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 454         int     sig;
 455         int     code;
 456         const char *name;
 457 } fsr_info[] = {
 458         /*
 459          * The following are the standard ARMv3 and ARMv4 aborts.  ARMv5
 460          * defines these to be "precise" aborts.
 461          */
 462         { do_bad,               SIGSEGV, 0,             "vector exception"                 },
 463         { do_bad,               SIGILL,  BUS_ADRALN,    "alignment exception"              },
 464         { do_bad,               SIGKILL, 0,             "terminal exception"               },
 465         { do_bad,               SIGILL,  BUS_ADRALN,    "alignment exception"              },
 466         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on linefetch"      },
 467         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "section translation fault"        },
 468         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on linefetch"      },
 469         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "page translation fault"           },
 470         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on non-linefetch"  },
 471         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "section domain fault"             },
 472         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on non-linefetch"  },
 473         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "page domain fault"                },
 474         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on translation"    },
 475         { do_sect_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "section permission fault"         },
 476         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on translation"    },
 477         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "page permission fault"            },
 478         /*
 479          * The following are "imprecise" aborts, which are signalled by bit
 480          * 10 of the FSR, and may not be recoverable.  These are only
 481          * supported if the CPU abort handler supports bit 10.
 482          */
 483         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 16"                       },
 484         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 17"                       },
 485         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 18"                       },
 486         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 19"                       },
 487         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "lock abort"                       }, /* xscale */
 488         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 21"                       },
 489         { do_bad,               SIGBUS,  BUS_OBJERR,    "imprecise external abort"         }, /* xscale */
 490         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 23"                       },
 491         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "dcache parity error"              }, /* xscale */
 492         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 25"                       },
 493         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 26"                       },
 494         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 27"                       },
 495         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 28"                       },
 496         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 29"                       },
 497         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 30"                       },
 498         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 31"                       }
 499 };
 500
 501 void __init
 502 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 503                 int sig, const char *name)
 504 {
 505         if (nr >= 0 && nr < ARRAY_SIZE(fsr_info)) {
 506                 fsr_info[nr].fn   = fn;
 507                 fsr_info[nr].sig  = sig;
 508                 fsr_info[nr].name = name;
 509         }
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 514  */
 515 asmlinkage void __exception
 516 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 517 {
 518         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 519         struct siginfo info;
 520
 521         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 522                 return;
 523
 524         printk(KERN_ALERT "Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 525                 inf->name, fsr, addr);
 526
 527         info.si_signo = inf->sig;
 528         info.si_errno = 0;
 529         info.si_code  = inf->code;
 530         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 531         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 532 }
 533
 534
 535 static struct fsr_info ifsr_info[] = {
 536         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 0"                        },
 537         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 1"                        },
 538         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "debug event"                      },
 539         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "section access flag fault"        },
 540         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 4"                        },
 541         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "section translation fault"        },
 542         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "page access flag fault"           },
 543         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "page translation fault"           },
 544         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on non-linefetch"  },
 545         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "section domain fault"             },
 546         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 10"                       },
 547         { do_bad,               SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "page domain fault"                },
 548         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on translation"    },
 549         { do_sect_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "section permission fault"         },
 550         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "external abort on translation"    },
 551         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "page permission fault"            },
 552         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 16"                       },
 553         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 17"                       },
 554         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 18"                       },
 555         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 19"                       },
 556         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 20"                       },
 557         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 21"                       },
 558         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 22"                       },
 559         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 23"                       },
 560         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 24"                       },
 561         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 25"                       },
 562         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 26"                       },
 563         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 27"                       },
 564         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 28"                       },
 565         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 29"                       },
 566         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 30"                       },
 567         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 31"                       },
 568 };
 569
 570 asmlinkage void __exception
 571 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 572 {
 573         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 574         struct siginfo info;
 575
 576         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 577                 return;
 578
 579         printk(KERN_ALERT "Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 580                 inf->name, ifsr, addr);
 581
 582         info.si_signo = inf->sig;
 583         info.si_errno = 0;
 584         info.si_code  = inf->code;
 585         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 586         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 587 }
 588