arch/arm64/mm/fault.c

   1 /*
   2  * Based on arch/arm/mm/fault.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   5  * Copyright (C) 1995-2004 Russell King
   6  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  */
  20
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/signal.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/hardirq.h>
  25 #include <linux/init.h>
  26 #include <linux/kprobes.h>
  27 #include <linux/uaccess.h>
  28 #include <linux/page-flags.h>
  29 #include <linux/sched.h>
  30 #include <linux/highmem.h>
  31 #include <linux/perf_event.h>
  32
  33 #include <asm/exception.h>
  34 #include <asm/debug-monitors.h>
  35 #include <asm/system_misc.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/tlbflush.h>
  38
  39 static const char *fault_name(unsigned int esr);
  40
  41 /*
  42  * Dump out the page tables associated with 'addr' in mm 'mm'.
  43  */
  44 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
  45 {
  46         pgd_t *pgd;
  47
  48         if (!mm)
  49                 mm = &init_mm;
  50
  51         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
  52         pgd = pgd_offset(mm, addr);
  53         pr_alert("[%08lx] *pgd=%016llx", addr, pgd_val(*pgd));
  54
  55         do {
  56                 pud_t *pud;
  57                 pmd_t *pmd;
  58                 pte_t *pte;
  59
  60                 if (pgd_none(*pgd) || pgd_bad(*pgd))
  61                         break;
  62
  63                 pud = pud_offset(pgd, addr);
  64                 if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
  65                         break;
  66
  67                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
  68                 printk(", *pmd=%016llx", pmd_val(*pmd));
  69                 if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
  70                         break;
  71
  72                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
  73                 printk(", *pte=%016llx", pte_val(*pte));
  74                 pte_unmap(pte);
  75         } while(0);
  76
  77         printk("\n");
  78 }
  79
  80 /*
  81  * The kernel tried to access some page that wasn't present.
  82  */
  83 static void __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  84                               unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
  85 {
  86         /*
  87          * Are we prepared to handle this kernel fault?
  88          */
  89         if (fixup_exception(regs))
  90                 return;
  91
  92         /*
  93          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
  94          */
  95         bust_spinlocks(1);
  96         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
  97                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
  98                  "paging request", addr);
  99
 100         show_pte(mm, addr);
 101         die("Oops", regs, esr);
 102         bust_spinlocks(0);
 103         do_exit(SIGKILL);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Something tried to access memory that isn't in our memory map. User mode
 108  * accesses just cause a SIGSEGV
 109  */
 110 static void __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
 111                             unsigned int esr, unsigned int sig, int code,
 112                             struct pt_regs *regs)
 113 {
 114         struct siginfo si;
 115
 116         if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, sig) &&
 117             printk_ratelimit()) {
 118                 pr_info("%s[%d]: unhandled %s (%d) at 0x%08lx, esr 0x%03x\n",
 119                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), fault_name(esr), sig,
 120                         addr, esr);
 121                 show_pte(tsk->mm, addr);
 122                 show_regs(regs);
 123         }
 124
 125         tsk->thread.fault_address = addr;
 126         si.si_signo = sig;
 127         si.si_errno = 0;
 128         si.si_code = code;
 129         si.si_addr = (void __user *)addr;
 130         force_sig_info(sig, &si, tsk);
 131 }
 132
 133 void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
 134 {
 135         struct task_struct *tsk = current;
 136         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
 137
 138         /*
 139          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
 140          * handle this fault with.
 141          */
 142         if (user_mode(regs))
 143                 __do_user_fault(tsk, addr, esr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
 144         else
 145                 __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
 146 }
 147
 148 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
 149 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
 150
 151 #define ESR_WRITE               (1 << 6)
 152 #define ESR_CM                  (1 << 8)
 153 #define ESR_LNX_EXEC            (1 << 24)
 154
 155 static int __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 156                            unsigned int mm_flags, unsigned long vm_flags,
 157                            struct task_struct *tsk)
 158 {
 159         struct vm_area_struct *vma;
 160         int fault;
 161
 162         vma = find_vma(mm, addr);
 163         fault = VM_FAULT_BADMAP;
 164         if (unlikely(!vma))
 165                 goto out;
 166         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
 167                 goto check_stack;
 168
 169         /*
 170          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so we can handle
 171          * it.
 172          */
 173 good_area:
 174         /*
 175          * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which
 176          * occurred. If we encountered a write or exec fault, we must have
 177          * appropriate permissions, otherwise we allow any permission.
 178          */
 179         if (!(vma->vm_flags & vm_flags)) {
 180                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
 181                 goto out;
 182         }
 183
 184         return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, mm_flags);
 185
 186 check_stack:
 187         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN && !expand_stack(vma, addr))
 188                 goto good_area;
 189 out:
 190         return fault;
 191 }
 192
 193 static int __kprobes do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int esr,
 194                                    struct pt_regs *regs)
 195 {
 196         struct task_struct *tsk;
 197         struct mm_struct *mm;
 198         int fault, sig, code;
 199         unsigned long vm_flags = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
 200         unsigned int mm_flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
 201
 202         if (esr & ESR_LNX_EXEC) {
 203                 vm_flags = VM_EXEC;
 204         } else if ((esr & ESR_WRITE) && !(esr & ESR_CM)) {
 205                 vm_flags = VM_WRITE;
 206                 mm_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 207         }
 208
 209         tsk = current;
 210         mm  = tsk->mm;
 211
 212         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 213         if (interrupts_enabled(regs))
 214                 local_irq_enable();
 215
 216         /*
 217          * If we're in an interrupt or have no user context, we must not take
 218          * the fault.
 219          */
 220         if (in_atomic() || !mm)
 221                 goto no_context;
 222
 223         /*
 224          * As per x86, we may deadlock here. However, since the kernel only
 225          * validly references user space from well defined areas of the code,
 226          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
 227          */
 228         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 229                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
 230                         goto no_context;
 231 retry:
 232                 down_read(&mm->mmap_sem);
 233         } else {
 234                 /*
 235                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in which
 236                  * case, we'll have missed the might_sleep() from down_read().
 237                  */
 238                 might_sleep();
 239 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 240                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
 241                         goto no_context;
 242 #endif
 243         }
 244
 245         fault = __do_page_fault(mm, addr, mm_flags, vm_flags, tsk);
 246
 247         /*
 248          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 249          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
 250          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
 251          */
 252         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current))
 253                 return 0;
 254
 255         /*
 256          * Major/minor page fault accounting is only done on the initial
 257          * attempt. If we go through a retry, it is extremely likely that the
 258          * page will be found in page cache at that point.
 259          */
 260
 261         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
 262         if (mm_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
 263                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
 264                         tsk->maj_flt++;
 265                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs,
 266                                       addr);
 267                 } else {
 268                         tsk->min_flt++;
 269                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs,
 270                                       addr);
 271                 }
 272                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
 273                         /*
 274                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk of
 275                          * starvation.
 276                          */
 277                         mm_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
 278                         goto retry;
 279                 }
 280         }
 281
 282         up_read(&mm->mmap_sem);
 283
 284         /*
 285          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
 286          */
 287         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP |
 288                               VM_FAULT_BADACCESS))))
 289                 return 0;
 290
 291         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 292                 /*
 293                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
 294                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
 295                  * oom-killed).
 296                  */
 297                 pagefault_out_of_memory();
 298                 return 0;
 299         }
 300
 301         /*
 302          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
 303          * handle this fault with.
 304          */
 305         if (!user_mode(regs))
 306                 goto no_context;
 307
 308         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
 309                 /*
 310                  * We had some memory, but were unable to successfully fix up
 311                  * this page fault.
 312                  */
 313                 sig = SIGBUS;
 314                 code = BUS_ADRERR;
 315         } else {
 316                 /*
 317                  * Something tried to access memory that isn't in our memory
 318                  * map.
 319                  */
 320                 sig = SIGSEGV;
 321                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
 322                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
 323         }
 324
 325         __do_user_fault(tsk, addr, esr, sig, code, regs);
 326         return 0;
 327
 328 no_context:
 329         __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * First Level Translation Fault Handler
 335  *
 336  * We enter here because the first level page table doesn't contain a valid
 337  * entry for the address.
 338  *
 339  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are probably
 340  * faulting in the vmalloc() area.
 341  *
 342  * If the init_task's first level page tables contains the relevant entry, we
 343  * copy the it to this task.  If not, we send the process a signal, fixup the
 344  * exception, or oops the kernel.
 345  *
 346  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an interrupt
 347  * or a critical region, and should only copy the information from the master
 348  * page table, nothing more.
 349  */
 350 static int __kprobes do_translation_fault(unsigned long addr,
 351                                           unsigned int esr,
 352                                           struct pt_regs *regs)
 353 {
 354         if (addr < TASK_SIZE)
 355                 return do_page_fault(addr, esr, regs);
 356
 357         do_bad_area(addr, esr, regs);
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 /*
 362  * This abort handler always returns "fault".
 363  */
 364 static int do_bad(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
 365 {
 366         return 1;
 367 }
 368
 369 static struct fault_info {
 370         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs);
 371         int     sig;
 372         int     code;
 373         const char *name;
 374 } fault_info[] = {
 375         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "ttbr address size fault"       },
 376         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 1 address size fault"    },
 377         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 2 address size fault"    },
 378         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 3 address size fault"    },
 379         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "input address range fault"     },
 380         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 1 translation fault"     },
 381         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 2 translation fault"     },
 382         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 3 translation fault"     },
 383         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "reserved access flag fault"    },
 384         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 access flag fault"     },
 385         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 access flag fault"     },
 386         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 access flag fault"     },
 387         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "reserved permission fault"     },
 388         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 permission fault"      },
 389         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 permission fault"      },
 390         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 permission fault"      },
 391         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous external abort"    },
 392         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "asynchronous external abort"   },
 393         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 18"                    },
 394         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 19"                    },
 395         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 396         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 397         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 398         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
 399         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error"      },
 400         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "asynchronous parity error"     },
 401         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 26"                    },
 402         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 27"                    },
 403         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 404         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 405         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 406         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk" },
 407         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 32"                    },
 408         { do_bad,               SIGBUS,  BUS_ADRALN,    "alignment fault"               },
 409         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "debug event"                   },
 410         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 35"                    },
 411         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 36"                    },
 412         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 37"                    },
 413         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 38"                    },
 414         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 39"                    },
 415         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 40"                    },
 416         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 41"                    },
 417         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 42"                    },
 418         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 43"                    },
 419         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 44"                    },
 420         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 45"                    },
 421         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 46"                    },
 422         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 47"                    },
 423         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 48"                    },
 424         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 49"                    },
 425         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 50"                    },
 426         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 51"                    },
 427         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (lockdown abort)" },
 428         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 53"                    },
 429         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 54"                    },
 430         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 55"                    },
 431         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 56"                    },
 432         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 57"                    },
 433         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (coprocessor abort)" },
 434         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 59"                    },
 435         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 60"                    },
 436         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 61"                    },
 437         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 62"                    },
 438         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 63"                    },
 439 };
 440
 441 static const char *fault_name(unsigned int esr)
 442 {
 443         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
 444         return inf->name;
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
 449  */
 450 asmlinkage void __exception do_mem_abort(unsigned long addr, unsigned int esr,
 451                                          struct pt_regs *regs)
 452 {
 453         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
 454         struct siginfo info;
 455
 456         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
 457                 return;
 458
 459         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
 460                  inf->name, esr, addr);
 461
 462         info.si_signo = inf->sig;
 463         info.si_errno = 0;
 464         info.si_code  = inf->code;
 465         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 466         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 467 }
 468
 469 /*
 470  * Handle stack alignment exceptions.
 471  */
 472 asmlinkage void __exception do_sp_pc_abort(unsigned long addr,
 473                                            unsigned int esr,
 474                                            struct pt_regs *regs)
 475 {
 476         struct siginfo info;
 477
 478         info.si_signo = SIGBUS;
 479         info.si_errno = 0;
 480         info.si_code  = BUS_ADRALN;
 481         info.si_addr  = (void __user *)addr;
 482         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 483 }
 484
 485 static struct fault_info debug_fault_info[] = {
 486         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware breakpoint"   },
 487         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware single-step"  },
 488         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware watchpoint"   },
 489         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 3"             },
 490         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch32 BKPT"          },
 491         { do_bad,       SIGTRAP,        0,              "aarch32 vector catch"  },
 492         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch64 BRK"           },
 493         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 7"             },
 494 };
 495
 496 void __init hook_debug_fault_code(int nr,
 497                                   int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
 498                                   int sig, int code, const char *name)
 499 {
 500         BUG_ON(nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(debug_fault_info));
 501
 502         debug_fault_info[nr].fn         = fn;
 503         debug_fault_info[nr].sig        = sig;
 504         debug_fault_info[nr].code       = code;
 505         debug_fault_info[nr].name       = name;
 506 }
 507
 508 asmlinkage int __exception do_debug_exception(unsigned long addr,
 509                                               unsigned int esr,
 510                                               struct pt_regs *regs)
 511 {
 512         const struct fault_info *inf = debug_fault_info + DBG_ESR_EVT(esr);
 513         struct siginfo info;
 514
 515         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
 516                 return 1;
 517
 518         pr_alert("Unhandled debug exception: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
 519                  inf->name, esr, 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         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
 526
 527         return 0;
 528 }