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