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