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/signal.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/ptrace.h>
  25 #include <linux/mman.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/interrupt.h>
  28 #include <linux/highmem.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/kprobes.h>
  31
  32 #include <asm/page.h>
  33 #include <asm/pgtable.h>
  34 #include <asm/mmu.h>
  35 #include <asm/mmu_context.h>
  36 #include <asm/system.h>
  37 #include <asm/uaccess.h>
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39 #include <asm/kdebug.h>
  40 #include <asm/siginfo.h>
  41
  42 #ifdef CONFIG_KPROBES
  43 ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
  44
  45 /* Hook to register for page fault notifications */
  46 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  47 {
  48         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
  49 }
  50
  51 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
  52 {
  53         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
  54 }
  55
  56 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  57                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  58 {
  59         struct die_args args = {
  60                 .regs = regs,
  61                 .str = str,
  62                 .err = err,
  63                 .trapnr = trap,
  64                 .signr = sig
  65         };
  66         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
  67 }
  68 #else
  69 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
  70                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
  71 {
  72         return NOTIFY_DONE;
  73 }
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * Check whether the instruction at regs->nip is a store using
  78  * an update addressing form which will update r1.
  79  */
  80 static int store_updates_sp(struct pt_regs *regs)
  81 {
  82         unsigned int inst;
  83
  84         if (get_user(inst, (unsigned int __user *)regs->nip))
  85                 return 0;
  86         /* check for 1 in the rA field */
  87         if (((inst >> 16) & 0x1f) != 1)
  88                 return 0;
  89         /* check major opcode */
  90         switch (inst >> 26) {
  91         case 37:        /* stwu */
  92         case 39:        /* stbu */
  93         case 45:        /* sthu */
  94         case 53:        /* stfsu */
  95         case 55:        /* stfdu */
  96                 return 1;
  97         case 62:        /* std or stdu */
  98                 return (inst & 3) == 1;
  99         case 31:
 100                 /* check minor opcode */
 101                 switch ((inst >> 1) & 0x3ff) {
 102                 case 181:       /* stdux */
 103                 case 183:       /* stwux */
 104                 case 247:       /* stbux */
 105                 case 439:       /* sthux */
 106                 case 695:       /* stfsux */
 107                 case 759:       /* stfdux */
 108                         return 1;
 109                 }
 110         }
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 115 static void do_dabr(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 116                     unsigned long error_code)
 117 {
 118         siginfo_t info;
 119
 120         if (notify_die(DIE_DABR_MATCH, "dabr_match", regs, error_code,
 121                         11, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 122                 return;
 123
 124         if (debugger_dabr_match(regs))
 125                 return;
 126
 127         /* Clear the DABR */
 128         set_dabr(0);
 129
 130         /* Deliver the signal to userspace */
 131         info.si_signo = SIGTRAP;
 132         info.si_errno = 0;
 133         info.si_code = TRAP_HWBKPT;
 134         info.si_addr = (void __user *)address;
 135         force_sig_info(SIGTRAP, &info, current);
 136 }
 137 #endif /* !(CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE)*/
 138
 139 /*
 140  * For 600- and 800-family processors, the error_code parameter is DSISR
 141  * for a data fault, SRR1 for an instruction fault. For 400-family processors
 142  * the error_code parameter is ESR for a data fault, 0 for an instruction
 143  * fault.
 144  * For 64-bit processors, the error_code parameter is
 145  *  - DSISR for a non-SLB data access fault,
 146  *  - SRR1 & 0x08000000 for a non-SLB instruction access fault
 147  *  - 0 any SLB fault.
 148  *
 149  * The return value is 0 if the fault was handled, or the signal
 150  * number if this is a kernel fault that can't be handled here.
 151  */
 152 int __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 153                             unsigned long error_code)
 154 {
 155         struct vm_area_struct * vma;
 156         struct mm_struct *mm = current->mm;
 157         siginfo_t info;
 158         int code = SEGV_MAPERR;
 159         int is_write = 0;
 160         int trap = TRAP(regs);
 161         int is_exec = trap == 0x400;
 162
 163 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 164         /*
 165          * Fortunately the bit assignments in SRR1 for an instruction
 166          * fault and DSISR for a data fault are mostly the same for the
 167          * bits we are interested in.  But there are some bits which
 168          * indicate errors in DSISR but can validly be set in SRR1.
 169          */
 170         if (trap == 0x400)
 171                 error_code &= 0x48200000;
 172         else
 173                 is_write = error_code & DSISR_ISSTORE;
 174 #else
 175         is_write = error_code & ESR_DST;
 176 #endif /* CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE */
 177
 178         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page_fault", regs, error_code,
 179                                 11, SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
 180                 return 0;
 181
 182         if (trap == 0x300) {
 183                 if (debugger_fault_handler(regs))
 184                         return 0;
 185         }
 186
 187         /* On a kernel SLB miss we can only check for a valid exception entry */
 188         if (!user_mode(regs) && (address >= TASK_SIZE))
 189                 return SIGSEGV;
 190
 191 #if !(defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE))
 192         if (error_code & DSISR_DABRMATCH) {
 193                 /* DABR match */
 194                 do_dabr(regs, address, error_code);
 195                 return 0;
 196         }
 197 #endif /* !(CONFIG_4xx || CONFIG_BOOKE)*/
 198
 199         if (in_atomic() || mm == NULL) {
 200                 if (!user_mode(regs))
 201                         return SIGSEGV;
 202                 /* in_atomic() in user mode is really bad,
 203                    as is current->mm == NULL. */
 204                 printk(KERN_EMERG "Page fault in user mode with"
 205                        "in_atomic() = %d mm = %p\n", in_atomic(), mm);
 206                 printk(KERN_EMERG "NIP = %lx  MSR = %lx\n",
 207                        regs->nip, regs->msr);
 208                 die("Weird page fault", regs, SIGSEGV);
 209         }
 210
 211         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
 212          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
 213          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the case of an
 214          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
 215          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
 216          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
 217          * space from well defined areas of code, which are listed in the
 218          * exceptions table.
 219          *
 220          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
 221          * the source reference check when there is a possibility of a deadlock.
 222          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
 223          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
 224          * thus avoiding the deadlock.
 225          */
 226         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 227                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->nip))
 228                         goto bad_area_nosemaphore;
 229
 230                 down_read(&mm->mmap_sem);
 231         }
 232
 233         vma = find_vma(mm, address);
 234         if (!vma)
 235                 goto bad_area;
 236         if (vma->vm_start <= address)
 237                 goto good_area;
 238         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 239                 goto bad_area;
 240
 241         /*
 242          * N.B. The POWER/Open ABI allows programs to access up to
 243          * 288 bytes below the stack pointer.
 244          * The kernel signal delivery code writes up to about 1.5kB
 245          * below the stack pointer (r1) before decrementing it.
 246          * The exec code can write slightly over 640kB to the stack
 247          * before setting the user r1.  Thus we allow the stack to
 248          * expand to 1MB without further checks.
 249          */
 250         if (address + 0x100000 < vma->vm_end) {
 251                 /* get user regs even if this fault is in kernel mode */
 252                 struct pt_regs *uregs = current->thread.regs;
 253                 if (uregs == NULL)
 254                         goto bad_area;
 255
 256                 /*
 257                  * A user-mode access to an address a long way below
 258                  * the stack pointer is only valid if the instruction
 259                  * is one which would update the stack pointer to the
 260                  * address accessed if the instruction completed,
 261                  * i.e. either stwu rs,n(r1) or stwux rs,r1,rb
 262                  * (or the byte, halfword, float or double forms).
 263                  *
 264                  * If we don't check this then any write to the area
 265                  * between the last mapped region and the stack will
 266                  * expand the stack rather than segfaulting.
 267                  */
 268                 if (address + 2048 < uregs->gpr[1]
 269                     && (!user_mode(regs) || !store_updates_sp(regs)))
 270                         goto bad_area;
 271         }
 272         if (expand_stack(vma, address))
 273                 goto bad_area;
 274
 275 good_area:
 276         code = SEGV_ACCERR;
 277 #if defined(CONFIG_6xx)
 278         if (error_code & 0x95700000)
 279                 /* an error such as lwarx to I/O controller space,
 280                    address matching DABR, eciwx, etc. */
 281                 goto bad_area;
 282 #endif /* CONFIG_6xx */
 283 #if defined(CONFIG_8xx)
 284         /* The MPC8xx seems to always set 0x80000000, which is
 285          * "undefined".  Of those that can be set, this is the only
 286          * one which seems bad.
 287          */
 288         if (error_code & 0x10000000)
 289                 /* Guarded storage error. */
 290                 goto bad_area;
 291 #endif /* CONFIG_8xx */
 292
 293         if (is_exec) {
 294 #ifdef CONFIG_PPC64
 295                 /* protection fault */
 296                 if (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 297                         goto bad_area;
 298                 if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 299                         goto bad_area;
 300 #endif
 301 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_BOOKE)
 302                 pte_t *ptep;
 303                 pmd_t *pmdp;
 304
 305                 /* Since 4xx/Book-E supports per-page execute permission,
 306                  * we lazily flush dcache to icache. */
 307                 ptep = NULL;
 308                 if (get_pteptr(mm, address, &ptep, &pmdp)) {
 309                         spinlock_t *ptl = pte_lockptr(mm, pmdp);
 310                         spin_lock(ptl);
 311                         if (pte_present(*ptep)) {
 312                                 struct page *page = pte_page(*ptep);
 313
 314                                 if (!test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
 315                                         flush_dcache_icache_page(page);
 316                                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 317                                 }
 318                                 pte_update(ptep, 0, _PAGE_HWEXEC);
 319                                 _tlbie(address);
 320                                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 321                                 up_read(&mm->mmap_sem);
 322                                 return 0;
 323                         }
 324                         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 325                 }
 326 #endif
 327         /* a write */
 328         } else if (is_write) {
 329                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
 330                         goto bad_area;
 331         /* a read */
 332         } else {
 333                 /* protection fault */
 334                 if (error_code & 0x08000000)
 335                         goto bad_area;
 336                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
 337                         goto bad_area;
 338         }
 339
 340         /*
 341          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
 342          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 343          * the fault.
 344          */
 345  survive:
 346         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, is_write)) {
 347
 348         case VM_FAULT_MINOR:
 349                 current->min_flt++;
 350                 break;
 351         case VM_FAULT_MAJOR:
 352                 current->maj_flt++;
 353                 break;
 354         case VM_FAULT_SIGBUS:
 355                 goto do_sigbus;
 356         case VM_FAULT_OOM:
 357                 goto out_of_memory;
 358         default:
 359                 BUG();
 360         }
 361
 362         up_read(&mm->mmap_sem);
 363         return 0;
 364
 365 bad_area:
 366         up_read(&mm->mmap_sem);
 367
 368 bad_area_nosemaphore:
 369         /* User mode accesses cause a SIGSEGV */
 370         if (user_mode(regs)) {
 371                 _exception(SIGSEGV, regs, code, address);
 372                 return 0;
 373         }
 374
 375         if (is_exec && (error_code & DSISR_PROTFAULT)
 376             && printk_ratelimit())
 377                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute NX-protected"
 378                        " page (%lx) - exploit attempt? (uid: %d)\n",
 379                        address, current->uid);
 380
 381         return SIGSEGV;
 382
 383 /*
 384  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
 385  * us unable to handle the page fault gracefully.
 386  */
 387 out_of_memory:
 388         up_read(&mm->mmap_sem);
 389         if (is_init(current)) {
 390                 yield();
 391                 down_read(&mm->mmap_sem);
 392                 goto survive;
 393         }
 394         printk("VM: killing process %s\n", current->comm);
 395         if (user_mode(regs))
 396                 do_exit(SIGKILL);
 397         return SIGKILL;
 398
 399 do_sigbus:
 400         up_read(&mm->mmap_sem);
 401         if (user_mode(regs)) {
 402                 info.si_signo = SIGBUS;
 403                 info.si_errno = 0;
 404                 info.si_code = BUS_ADRERR;
 405                 info.si_addr = (void __user *)address;
 406                 force_sig_info(SIGBUS, &info, current);
 407                 return 0;
 408         }
 409         return SIGBUS;
 410 }
 411
 412 /*
 413  * bad_page_fault is called when we have a bad access from the kernel.
 414  * It is called from the DSI and ISI handlers in head.S and from some
 415  * of the procedures in traps.c.
 416  */
 417 void bad_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long address, int sig)
 418 {
 419         const struct exception_table_entry *entry;
 420
 421         /* Are we prepared to handle this fault?  */
 422         if ((entry = search_exception_tables(regs->nip)) != NULL) {
 423                 regs->nip = entry->fixup;
 424                 return;
 425         }
 426
 427         /* kernel has accessed a bad area */
 428
 429         switch (regs->trap) {
 430         case 0x300:
 431         case 0x380:
 432                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 433                         "data at address 0x%08lx\n", regs->dar);
 434                 break;
 435         case 0x400:
 436         case 0x480:
 437                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 438                         "instruction fetch\n");
 439                 break;
 440         default:
 441                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request for "
 442                         "unknown fault\n");
 443                 break;
 444         }
 445         printk(KERN_ALERT "Faulting instruction address: 0x%08lx\n",
 446                 regs->nip);
 447
 448         die("Kernel access of bad area", regs, sig);
 449 }