arch/powerpc/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Derived from "arch/i386/mm/fault.c"
   6  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
   7  *
   8  *  Modified by Cort Dougan and Paul Mackerras.
   9  *
  10  *  Modified for PPC64 by Dave Engebretsen (engebret@ibm.com)
  11  *
  12  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  13  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  14  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  15  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  16  */
  17
  18 #include <linux/config.h>
  19 #include <linux/signal.h>
  20 #include <linux/sched.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/string.h>
  24 #include <linux/types.h>
  25 #include <linux/ptrace.h>
  26 #include <linux/mman.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/interrupt.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30 #include <linux/module.h>
  31 #include <linux/kprobes.h>
  32
  33 #include <asm/page.h>
  34 #include <asm/pgtable.h>
  35 #include <asm/mmu.h>
  36 #include <asm/mmu_context.h>
  37 #include <asm/system.h>
  38 #include <asm/uaccess.h>
  39 #include <asm/tlbflush.h>
  40 #include <asm/kdebug.h>
  41 #include <asm/siginfo.h>
  42
  43 #ifdef CONFIG_KPROBES
  44 ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
  45
  46 /* Hook to register for page fault notifications */
  47 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  48 {
  49         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
  50 }
  51
  52 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  53 {
  54         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
  55 }
  56
  57 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  58                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  59 {
  60         struct die_args args = {
  61                 .regs = regs,
  62                 .str = str,
  63                 .err = err,
  64                 .trapnr = trap,
  65                 .signr = sig
  66         };
  67         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
  68 }
  69 #else
  70 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  71                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  72 {
  73         return NOTIFY_DONE;
  74 }
  75 #endif
  76
  77 /*
  78  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  79  * an update addressing form which will update r1.
  80  */
  81 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  82 {
  83         unsigned int inst;
  84
  85         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  86                 return 0;
  87         /* check for 1 in the rA field */
  88         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  89                 return 0;
  90         /* check major opcode */
  91         switch (inst >> 26) {
  92         case 37:        /* stwu */
  93         case 39:        /* stbu */
  94         case 45:        /* sthu */
  95         case 53:        /* stfsu */
  96         case 55:        /* stfdu */
  97                 return 1;
  98         case 62:        /* std or stdu */
  99                 return (inst & 3) == 1;
 100         case 31:
 101                 /* check minor opcode */
 102                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
 103                 case 181:       /* stdux */
 104                 case 183:       /* stwux */
 105                 case 247:       /* stbux */
 106                 case 439:       /* sthux */
 107                 case 695:       /* stfsux */
 108                 case 759:       /* stfdux */
 109                         return 1;
 110                 }
 111         }
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 116 static void do_dabr(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 117                     unsigned long error_code)
 118 {
 119         siginfo_t info;
 120
 121         if (notify_die(DIE_DABR_MATCH, "dabr_match", regs, error_code,
 122                         11, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 123                 return;
 124
 125         if (debugger_dabr_match(regs))
 126                 return;
 127
 128         /* Clear the DABR */
 129         set_dabr(0);
 130
 131         /* Deliver the signal to userspace */
 132         info.si_signo = SIGTRAP;
 133         info.si_errno = 0;
 134         info.si_code = TRAP_HWBKPT;
 135         info.si_addr = (void __user *)address;
 136         force_sig_info(SIGTRAP, &info, current);
 137 }
 138 #endif /* !(CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE)*/
 139
 140 /*
 141  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 142  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 143  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 144  * fault.
 145  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 146  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 147  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 148  *  - 0 any SLB fault.
 149  *
 150  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 151  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 152  */
 153 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 154                             unsigned long error_code)
 155 {
 156         struct vm_area_struct * vma;
 157         struct mm_struct *mm = current->mm;
 158         siginfo_t info;
 159         int code = SEGV_MAPERR;
 160         int is_write = 0;
 161         int trap = TRAP(regs);
 162         int is_exec = trap == 0x400;
 163
 164 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 165         /*
 166          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 167          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 168          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 169          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 170          */
 171         if (trap == 0x400)
 172                 error_code &= 0x48200000;
 173         else
 174                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 175 #else
 176         is_write = error_code & ESR_DST;
 177 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 178
 179         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page_fault", regs, error_code,
 180                                 11, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 181                 return 0;
 182
 183         if (trap == 0x300) {
 184                 if (debugger_fault_handler(regs))
 185                         return 0;
 186         }
 187
 188         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 189         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE))
 190                 return SIGSEGV;
 191
 192 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 193         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 194                 /* DABR match */
 195                 do_dabr(regs, address, error_code);
 196                 return 0;
 197         }
 198 #endif /* !(CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE)*/
 199
 200         if (in_atomic() || mm == NULL) {
 201                 if (!user_mode(regs))
 202                         return SIGSEGV;
 203                 /* in_atomic() in user mode is really bad,
 204                    as is current->mm == NULL. */
 205                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with"
 206                        "in_atomic() = %d mm = %p\n", in_atomic(), mm);
 207                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 208                        regs->nip, regs->msr);
 209                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 210         }
 211
 212         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 213          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 214          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 215          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 216          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 217          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 218          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 219          * exceptions table.
 220          *
 221          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 222          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 223          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 224          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 225          * thus avoiding the deadlock.
 226          */
 227         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 228                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 229                         goto bad_area_nosemaphore;
 230
 231                 down_read(&mm->mmap_sem);
 232         }
 233
 234         vma = find_vma(mm, address);
 235         if (!vma)
 236                 goto bad_area;
 237         if (vma->vm_start <= address)
 238                 goto good_area;
 239         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 240                 goto bad_area;
 241
 242         /*
 243          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 244          * 288 bytes below the stack pointer.
 245          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 246          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 247          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 248          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 249          * expand to 1MB without further checks.
 250          */
 251         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 252                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 253                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 254                 if (uregs == NULL)
 255                         goto bad_area;
 256
 257                 /*
 258                  * A user-mode access to an address a long way below
 259                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 260                  * is one which would update the stack pointer to the
 261                  * address accessed if the instruction completed,
 262                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 263                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 264                  *
 265                  * If we don't check this then any write to the area
 266                  * between the last mapped region and the stack will
 267                  * expand the stack rather than segfaulting.
 268                  */
 269                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1]
 270                     && (!user_mode(regs) || !store_updates_sp(regs)))
 271                         goto bad_area;
 272         }
 273         if (expand_stack(vma, address))
 274                 goto bad_area;
 275
 276 good_area:
 277         code = SEGV_ACCERR;
 278 #if defined(CONFIG_6xx)
 279         if (error_code & 0x95700000)
 280                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 281                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 282                 goto bad_area;
 283 #endif /* CONFIG_6xx */
 284 #if defined(CONFIG_8xx)
 285         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 286          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 287          * one which seems bad.
 288          */
 289         if (error_code & 0x10000000)
 290                 /* Guarded storage error. */
 291                 goto bad_area;
 292 #endif /* CONFIG_8xx */
 293
 294         if (is_exec) {
 295 #ifdef CONFIG_PPC64
 296                 /* protection fault */
 297                 if (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 298                         goto bad_area;
 299                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 300                         goto bad_area;
 301 #endif
 302 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
 303                 pte_t *ptep;
 304                 pmd_t *pmdp;
 305
 306                 /* Since 4xx/Book-E supports per-page execute permission,
 307                  * we lazily flush dcache to icache. */
 308                 ptep = NULL;
 309                 if (get_pteptr(mm, address, &ptep, &pmdp)) {
 310                         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmdp);
 311                         spin_lock(ptl);
 312                         if (pte_present(*ptep)) {
 313                                 struct page *page = pte_page(*ptep);
 314
 315                                 if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
 316                                         flush_dcache_icache_page(page);
 317                                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 318                                 }
 319                                 pte_update(ptep, 0, _PAGE_HWEXEC);
 320                                 _tlbie(address);
 321                                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 322                                 up_read(&mm->mmap_sem);
 323                                 return 0;
 324                         }
 325                         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 326                 }
 327 #endif
 328         /* a write */
 329         } else if (is_write) {
 330                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 331                         goto bad_area;
 332         /* a read */
 333         } else {
 334                 /* protection fault */
 335                 if (error_code & 0x08000000)
 336                         goto bad_area;
 337                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
 338                         goto bad_area;
 339         }
 340
 341         /*
 342          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 343          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 344          * the fault.
 345          */
 346  survive:
 347         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, is_write)) {
 348
 349         case VM_FAULT_MINOR:
 350                 current->min_flt++;
 351                 break;
 352         case VM_FAULT_MAJOR:
 353                 current->maj_flt++;
 354                 break;
 355         case VM_FAULT_SIGBUS:
 356                 goto do_sigbus;
 357         case VM_FAULT_OOM:
 358                 goto out_of_memory;
 359         default:
 360                 BUG();
 361         }
 362
 363         up_read(&mm->mmap_sem);
 364         return 0;
 365
 366 bad_area:
 367         up_read(&mm->mmap_sem);
 368
 369 bad_area_nosemaphore:
 370         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 371         if (user_mode(regs)) {
 372                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 373                 return 0;
 374         }
 375
 376         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 377             && printk_ratelimit())
 378                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 379                        " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 380                        address, current->uid);
 381
 382         return SIGSEGV;
 383
 384 /*
 385  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 386  * us unable to handle the page fault gracefully.
 387  */
 388 out_of_memory:
 389         up_read(&mm->mmap_sem);
 390         if (current->pid == 1) {
 391                 yield();
 392                 down_read(&mm->mmap_sem);
 393                 goto survive;
 394         }
 395         printk("VM: killing process %s\n", current->comm);
 396         if (user_mode(regs))
 397                 do_exit(SIGKILL);
 398         return SIGKILL;
 399
 400 do_sigbus:
 401         up_read(&mm->mmap_sem);
 402         if (user_mode(regs)) {
 403                 info.si_signo = SIGBUS;
 404                 info.si_errno = 0;
 405                 info.si_code = BUS_ADRERR;
 406                 info.si_addr = (void __user *)address;
 407                 force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 408                 return 0;
 409         }
 410         return SIGBUS;
 411 }
 412
 413 /*
 414  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 415  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 416  * of the procedures in traps.c.
 417  */
 418 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 419 {
 420         const struct exception_table_entry *entry;
 421
 422         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 423         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 424                 regs->nip = entry->fixup;
 425                 return;
 426         }
 427
 428         /* kernel has accessed a bad area */
 429
 430         printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for ");
 431         switch (regs->trap) {
 432                 case 0x300:
 433                 case 0x380:
 434                         printk("data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 435                         break;
 436                 case 0x400:
 437                 case 0x480:
 438                         printk("instruction fetch\n");
 439                         break;
 440                 default:
 441                         printk("unknown fault\n");
 442         }
 443         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 444                 regs->nip);
 445
 446         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 447 }