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 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 156 static void
 157 print_user_faulter_location(const char *name, struct pt_regs *regs)
 158 {
 159         struct mm_struct *mm = current->mm;
 160         struct vm_area_struct *vma;
 161         char *p, *t, buf[128];
 162
 163         printk(KERN_DEBUG "%s: pc=%08lx",
 164                name, regs->ARM_pc);
 165
 166         do {
 167                 if (!mm)
 168                         break;
 169                 vma = find_vma(mm, regs->ARM_pc);
 170                 if (!vma || !vma->vm_file)
 171                         break;
 172
 173                 p = d_path(&vma->vm_file->f_path, buf, sizeof(buf));
 174                 if (IS_ERR(p))
 175                         break;
 176
 177                 t = strrchr(p, '/');
 178                 if (t)
 179                         p = t + 1;
 180
 181                 printk(KERN_CONT " (%s+%lx)", p, regs->ARM_pc - vma->vm_start);
 182         } while (0);
 183
 184         printk(KERN_CONT ", lr=%08lx\n", regs->ARM_lr);
 185 }
 186 #endif
 187
 188 /*
 189  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 190  * User mode accesses just cause a SIGSEGV
 191  */
 192 static void
 193 __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 194                 unsigned int fsr, unsigned int sig, int code,
 195                 struct pt_regs *regs)
 196 {
 197         struct siginfo si;
 198
 199 #ifdef CONFIG_DEBUG_USER
 200         if (user_debug & (UDBG_SEGV | UDBG_SEGV_SHORT)) {
 201                 printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x (%s)\n",
 202                        tsk->comm, sig, addr, fsr,
 203                        (fsr & FSR_WRITE) ? "write" : "read");
 204                 print_user_faulter_location(tsk->comm, regs);
 205         }
 206         if (user_debug & UDBG_SEGV) {
 207                 show_pte(tsk->mm, addr);
 208                 show_regs(regs);
 209         }
 210 #endif
 211
 212         tsk->thread.address = addr;
 213         tsk->thread.error_code = fsr;
 214         tsk->thread.trap_no = 14;
 215         si.si_signo = sig;
 216         si.si_errno = 0;
 217         si.si_code = code;
 218         si.si_addr = (void __user *)addr;
 219         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 220 }
 221
 222 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 223 {
 224         struct task_struct *tsk = current;
 225         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 226
 227         /*
 228          * If we are in kernel mode at this point, we
 229          * have no context to handle this fault with.
 230          */
 231         if (user_mode(regs))
 232                 __do_user_fault(tsk, addr, fsr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 233         else
 234                 __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 235 }
 236
 237 #ifdef CONFIG_MMU
 238 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 239 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 240
 241 /*
 242  * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which occurred.
 243  * If we encountered a write fault, we must have write permission, otherwise
 244  * we allow any permission.
 245  */
 246 static inline bool access_error(unsigned int fsr, struct vm_area_struct *vma)
 247 {
 248         unsigned int mask = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 249
 250         if (fsr & FSR_WRITE)
 251                 mask = VM_WRITE;
 252         if (fsr & FSR_LNX_PF)
 253                 mask = VM_EXEC;
 254
 255         return vma->vm_flags & mask ? false : true;
 256 }
 257
 258 static int __kprobes
 259 __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, unsigned int fsr,
 260                 struct task_struct *tsk)
 261 {
 262         struct vm_area_struct *vma;
 263         int fault;
 264
 265         vma = find_vma(mm, addr);
 266         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 267         if (unlikely(!vma))
 268                 goto out;
 269         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 270                 goto check_stack;
 271
 272         /*
 273          * Ok, we have a good vm_area for this
 274          * memory access, so we can handle it.
 275          */
 276 good_area:
 277         if (access_error(fsr, vma)) {
 278                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 279                 goto out;
 280         }
 281
 282         /*
 283          * If for any reason at all we couldn't handle the fault, make
 284          * sure we exit gracefully rather than endlessly redo the fault.
 285          */
 286         fault = handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, (fsr & FSR_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
 287         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR))
 288                 return fault;
 289         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 290                 tsk->maj_flt++;
 291         else
 292                 tsk->min_flt++;
 293         return fault;
 294
 295 check_stack:
 296         /* Don't allow expansion below FIRST_USER_ADDRESS */
 297         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN &&
 298             addr >= FIRST_USER_ADDRESS && !expand_stack(vma, addr))
 299                 goto good_area;
 300 out:
 301         return fault;
 302 }
 303
 304 static int __kprobes
 305 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 306 {
 307         struct task_struct *tsk;
 308         struct mm_struct *mm;
 309         int fault, sig, code;
 310
 311         if (notify_page_fault(regs, fsr))
 312                 return 0;
 313
 314         tsk = current;
 315         mm  = tsk->mm;
 316
 317         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 318         if (interrupts_enabled(regs))
 319                 local_irq_enable();
 320
 321         /*
 322          * If we're in an interrupt or have no user
 323          * context, we must not take the fault..
 324          */
 325         if (in_atomic() || !mm)
 326                 goto no_context;
 327
 328         /*
 329          * As per x86, we may deadlock here.  However, since the kernel only
 330          * validly references user space from well defined areas of the code,
 331          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 332          */
 333         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 334                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 335                         goto no_context;
 336                 down_read(&mm->mmap_sem);
 337         } else {
 338                 /*
 339                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
 340                  * which case, we'll have missed the might_sleep() from
 341                  * down_read()
 342                  */
 343                 might_sleep();
 344 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 345                 if (!user_mode(regs) &&
 346                     !search_exception_tables(regs->ARM_pc))
 347                         goto no_context;
 348 #endif
 349         }
 350
 351         fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, tsk);
 352         up_read(&mm->mmap_sem);
 353
 354         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 355         if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
 356                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, addr);
 357         else if (fault & VM_FAULT_MINOR)
 358                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, addr);
 359
 360         /*
 361          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 362          */
 363         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP | VM_FAULT_BADACCESS))))
 364                 return 0;
 365
 366         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 367                 /*
 368                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 369                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we
 370                  * got oom-killed)
 371                  */
 372                 pagefault_out_of_memory();
 373                 return 0;
 374         }
 375
 376         /*
 377          * If we are in kernel mode at this point, we
 378          * have no context to handle this fault with.
 379          */
 380         if (!user_mode(regs))
 381                 goto no_context;
 382
 383         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 384                 /*
 385                  * We had some memory, but were unable to
 386                  * successfully fix up this page fault.
 387                  */
 388                 sig = SIGBUS;
 389                 code = BUS_ADRERR;
 390         } else {
 391                 /*
 392                  * Something tried to access memory that
 393                  * isn't in our memory map..
 394                  */
 395                 sig = SIGSEGV;
 396                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 397                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 398         }
 399
 400         __do_user_fault(tsk, addr, fsr, sig, code, regs);
 401         return 0;
 402
 403 no_context:
 404         __do_kernel_fault(mm, addr, fsr, regs);
 405         return 0;
 406 }
 407 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 408 static int
 409 do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 410 {
 411         return 0;
 412 }
 413 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 414
 415 /*
 416  * First Level Translation Fault Handler
 417  *
 418  * We enter here because the first level page table doesn't contain
 419  * a valid entry for the address.
 420  *
 421  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are
 422  * probably faulting in the vmalloc() area.
 423  *
 424  * If the init_task's first level page tables contains the relevant
 425  * entry, we copy the it to this task.  If not, we send the process
 426  * a signal, fixup the exception, or oops the kernel.
 427  *
 428  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an
 429  * interrupt or a critical region, and should only copy the information
 430  * from the master page table, nothing more.
 431  */
 432 #ifdef CONFIG_MMU
 433 static int __kprobes
 434 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 435                      struct pt_regs *regs)
 436 {
 437         unsigned int index;
 438         pgd_t *pgd, *pgd_k;
 439         pud_t *pud, *pud_k;
 440         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 441
 442         if (addr < TASK_SIZE)
 443                 return do_page_fault(addr, fsr, regs);
 444
 445         if (user_mode(regs))
 446                 goto bad_area;
 447
 448         index = pgd_index(addr);
 449
 450         /*
 451          * FIXME: CP15 C1 is write only on ARMv3 architectures.
 452          */
 453         pgd = cpu_get_pgd() + index;
 454         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 455
 456         if (pgd_none(*pgd_k))
 457                 goto bad_area;
 458         if (!pgd_present(*pgd))
 459                 set_pgd(pgd, *pgd_k);
 460
 461         pud = pud_offset(pgd, addr);
 462         pud_k = pud_offset(pgd_k, addr);
 463
 464         if (pud_none(*pud_k))
 465                 goto bad_area;
 466         if (!pud_present(*pud))
 467                 set_pud(pud, *pud_k);
 468
 469         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 470         pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 471
 472 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 473         /*
 474          * Only one hardware entry per PMD with LPAE.
 475          */
 476         index = 0;
 477 #else
 478         /*
 479          * On ARM one Linux PGD entry contains two hardware entries (see page
 480          * tables layout in pgtable.h). We normally guarantee that we always
 481          * fill both L1 entries. But create_mapping() doesn't follow the rule.
 482          * It can create inidividual L1 entries, so here we have to call
 483          * pmd_none() check for the entry really corresponded to address, not
 484          * for the first of pair.
 485          */
 486         index = (addr >> SECTION_SHIFT) & 1;
 487 #endif
 488         if (pmd_none(pmd_k[index]))
 489                 goto bad_area;
 490
 491         copy_pmd(pmd, pmd_k);
 492         return 0;
 493
 494 bad_area:
 495         do_bad_area(addr, fsr, regs);
 496         return 0;
 497 }
 498 #else                                   /* CONFIG_MMU */
 499 static int
 500 do_translation_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr,
 501                      struct pt_regs *regs)
 502 {
 503         return 0;
 504 }
 505 #endif                                  /* CONFIG_MMU */
 506
 507 /*
 508  * This abort handler always returns "fault".
 509  */
 510 static int
 511 do_bad(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 512 {
 513         return 1;
 514 }
 515
 516 struct fsr_info {
 517         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs);
 518         int     sig;
 519         int     code;
 520         const char *name;
 521 };
 522
 523 /* FSR definition */
 524 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
 525 #include "fsr-3level.c"
 526 #else
 527 #include "fsr-2level.c"
 528 #endif
 529
 530 void __init
 531 hook_fault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 532                 int sig, int code, const char *name)
 533 {
 534         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(fsr_info))
 535                 BUG();
 536
 537         fsr_info[nr].fn   = fn;
 538         fsr_info[nr].sig  = sig;
 539         fsr_info[nr].code = code;
 540         fsr_info[nr].name = name;
 541 }
 542
 543 /*
 544  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 545  */
 546 asmlinkage void __exception
 547 do_DataAbort(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
 548 {
 549         const struct fsr_info *inf = fsr_info + fsr_fs(fsr);
 550         struct siginfo info;
 551
 552         if (!inf->fn(addr, fsr & ~FSR_LNX_PF, regs))
 553                 return;
 554
 555         printk(KERN_ALERT "Unhandled fault: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 556                 inf->name, fsr, addr);
 557
 558         info.si_signo = inf->sig;
 559         info.si_errno = 0;
 560         info.si_code  = inf->code;
 561         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 562         arm_notify_die("", regs, &info, fsr, 0);
 563 }
 564
 565 void __init
 566 hook_ifault_code(int nr, int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 567                  int sig, int code, const char *name)
 568 {
 569         if (nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(ifsr_info))
 570                 BUG();
 571
 572         ifsr_info[nr].fn   = fn;
 573         ifsr_info[nr].sig  = sig;
 574         ifsr_info[nr].code = code;
 575         ifsr_info[nr].name = name;
 576 }
 577
 578 asmlinkage void __exception
 579 do_PrefetchAbort(unsigned long addr, unsigned int ifsr, struct pt_regs *regs)
 580 {
 581         const struct fsr_info *inf = ifsr_info + fsr_fs(ifsr);
 582         struct siginfo info;
 583
 584         if (!inf->fn(addr, ifsr | FSR_LNX_PF, regs))
 585                 return;
 586
 587         printk(KERN_ALERT "Unhandled prefetch abort: %s (0x%03x) at 0x%08lx\n",
 588                 inf->name, ifsr, addr);
 589
 590         info.si_signo = inf->sig;
 591         info.si_errno = 0;
 592         info.si_code  = inf->code;
 593         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 594         arm_notify_die("", regs, &info, ifsr, 0);
 595 }
 596
 597 #ifndef CONFIG_ARM_LPAE
 598 static int __init exceptions_init(void)
 599 {
 600         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv6) {
 601                 hook_fault_code(4, do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 602                                 "I-cache maintenance fault");
 603         }
 604
 605         if (cpu_architecture() >= CPU_ARCH_ARMv7) {
 606                 /*
 607                  * TODO: Access flag faults introduced in ARMv6K.
 608                  * Runtime check for 'K' extension is needed
 609                  */
 610                 hook_fault_code(3, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 611                                 "section access flag fault");
 612                 hook_fault_code(6, do_bad, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,
 613                                 "section access flag fault");
 614         }
 615
 616         return 0;
 617 }
 618
 619 arch_initcall(exceptions_init);
 620 #endif