arm64: kernel: Don't toggle PAN on systems with UAO
[cascardo/linux.git] / 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/cpufeature.h>
34 #include <asm/exception.h>
35 #include <asm/debug-monitors.h>
36 #include <asm/esr.h>
37 #include <asm/sysreg.h>
38 #include <asm/system_misc.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41
42 static const char *fault_name(unsigned int esr);
43
44 /*
45  * Dump out the page tables associated with 'addr' in mm 'mm'.
46  */
47 void show_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
48 {
49         pgd_t *pgd;
50
51         if (!mm)
52                 mm = &init_mm;
53
54         pr_alert("pgd = %p\n", mm->pgd);
55         pgd = pgd_offset(mm, addr);
56         pr_alert("[%08lx] *pgd=%016llx", addr, pgd_val(*pgd));
57
58         do {
59                 pud_t *pud;
60                 pmd_t *pmd;
61                 pte_t *pte;
62
63                 if (pgd_none(*pgd) || pgd_bad(*pgd))
64                         break;
65
66                 pud = pud_offset(pgd, addr);
67                 printk(", *pud=%016llx", pud_val(*pud));
68                 if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
69                         break;
70
71                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
72                 printk(", *pmd=%016llx", pmd_val(*pmd));
73                 if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
74                         break;
75
76                 pte = pte_offset_map(pmd, addr);
77                 printk(", *pte=%016llx", pte_val(*pte));
78                 pte_unmap(pte);
79         } while(0);
80
81         printk("\n");
82 }
83
84 /*
85  * The kernel tried to access some page that wasn't present.
86  */
87 static void __do_kernel_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
88                               unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
89 {
90         /*
91          * Are we prepared to handle this kernel fault?
92          */
93         if (fixup_exception(regs))
94                 return;
95
96         /*
97          * No handler, we'll have to terminate things with extreme prejudice.
98          */
99         bust_spinlocks(1);
100         pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address %08lx\n",
101                  (addr < PAGE_SIZE) ? "NULL pointer dereference" :
102                  "paging request", addr);
103
104         show_pte(mm, addr);
105         die("Oops", regs, esr);
106         bust_spinlocks(0);
107         do_exit(SIGKILL);
108 }
109
110 /*
111  * Something tried to access memory that isn't in our memory map. User mode
112  * accesses just cause a SIGSEGV
113  */
114 static void __do_user_fault(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
115                             unsigned int esr, unsigned int sig, int code,
116                             struct pt_regs *regs)
117 {
118         struct siginfo si;
119
120         if (unhandled_signal(tsk, sig) && show_unhandled_signals_ratelimited()) {
121                 pr_info("%s[%d]: unhandled %s (%d) at 0x%08lx, esr 0x%03x\n",
122                         tsk->comm, task_pid_nr(tsk), fault_name(esr), sig,
123                         addr, esr);
124                 show_pte(tsk->mm, addr);
125                 show_regs(regs);
126         }
127
128         tsk->thread.fault_address = addr;
129         tsk->thread.fault_code = esr;
130         si.si_signo = sig;
131         si.si_errno = 0;
132         si.si_code = code;
133         si.si_addr = (void __user *)addr;
134         force_sig_info(sig, &si, tsk);
135 }
136
137 static void do_bad_area(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
138 {
139         struct task_struct *tsk = current;
140         struct mm_struct *mm = tsk->active_mm;
141
142         /*
143          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
144          * handle this fault with.
145          */
146         if (user_mode(regs))
147                 __do_user_fault(tsk, addr, esr, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, regs);
148         else
149                 __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
150 }
151
152 #define VM_FAULT_BADMAP         0x010000
153 #define VM_FAULT_BADACCESS      0x020000
154
155 #define ESR_LNX_EXEC            (1 << 24)
156
157 static int __do_page_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
158                            unsigned int mm_flags, unsigned long vm_flags,
159                            struct task_struct *tsk)
160 {
161         struct vm_area_struct *vma;
162         int fault;
163
164         vma = find_vma(mm, addr);
165         fault = VM_FAULT_BADMAP;
166         if (unlikely(!vma))
167                 goto out;
168         if (unlikely(vma->vm_start > addr))
169                 goto check_stack;
170
171         /*
172          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so we can handle
173          * it.
174          */
175 good_area:
176         /*
177          * Check that the permissions on the VMA allow for the fault which
178          * occurred. If we encountered a write or exec fault, we must have
179          * appropriate permissions, otherwise we allow any permission.
180          */
181         if (!(vma->vm_flags & vm_flags)) {
182                 fault = VM_FAULT_BADACCESS;
183                 goto out;
184         }
185
186         return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, mm_flags);
187
188 check_stack:
189         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN && !expand_stack(vma, addr))
190                 goto good_area;
191 out:
192         return fault;
193 }
194
195 static inline int permission_fault(unsigned int esr)
196 {
197         unsigned int ec       = (esr & ESR_ELx_EC_MASK) >> ESR_ELx_EC_SHIFT;
198         unsigned int fsc_type = esr & ESR_ELx_FSC_TYPE;
199
200         return (ec == ESR_ELx_EC_DABT_CUR && fsc_type == ESR_ELx_FSC_PERM);
201 }
202
203 static int __kprobes do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int esr,
204                                    struct pt_regs *regs)
205 {
206         struct task_struct *tsk;
207         struct mm_struct *mm;
208         int fault, sig, code;
209         unsigned long vm_flags = VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC;
210         unsigned int mm_flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE;
211
212         tsk = current;
213         mm  = tsk->mm;
214
215         /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
216         if (interrupts_enabled(regs))
217                 local_irq_enable();
218
219         /*
220          * If we're in an interrupt or have no user context, we must not take
221          * the fault.
222          */
223         if (faulthandler_disabled() || !mm)
224                 goto no_context;
225
226         if (user_mode(regs))
227                 mm_flags |= FAULT_FLAG_USER;
228
229         if (esr & ESR_LNX_EXEC) {
230                 vm_flags = VM_EXEC;
231         } else if ((esr & ESR_ELx_WNR) && !(esr & ESR_ELx_CM)) {
232                 vm_flags = VM_WRITE;
233                 mm_flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
234         }
235
236         if (permission_fault(esr) && (addr < USER_DS)) {
237                 if (get_thread_info(regs->sp)->addr_limit == KERNEL_DS)
238                         panic("Accessing user space memory with fs=KERNEL_DS");
239
240                 if (!search_exception_tables(regs->pc))
241                         panic("Accessing user space memory outside uaccess.h routines");
242         }
243
244         /*
245          * As per x86, we may deadlock here. However, since the kernel only
246          * validly references user space from well defined areas of the code,
247          * we can bug out early if this is from code which shouldn't.
248          */
249         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
250                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
251                         goto no_context;
252 retry:
253                 down_read(&mm->mmap_sem);
254         } else {
255                 /*
256                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in which
257                  * case, we'll have missed the might_sleep() from down_read().
258                  */
259                 might_sleep();
260 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
261                 if (!user_mode(regs) && !search_exception_tables(regs->pc))
262                         goto no_context;
263 #endif
264         }
265
266         fault = __do_page_fault(mm, addr, mm_flags, vm_flags, tsk);
267
268         /*
269          * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
270          * signal first. We do not need to release the mmap_sem because it
271          * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
272          */
273         if ((fault & VM_FAULT_RETRY) && fatal_signal_pending(current))
274                 return 0;
275
276         /*
277          * Major/minor page fault accounting is only done on the initial
278          * attempt. If we go through a retry, it is extremely likely that the
279          * page will be found in page cache at that point.
280          */
281
282         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);
283         if (mm_flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
284                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
285                         tsk->maj_flt++;
286                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs,
287                                       addr);
288                 } else {
289                         tsk->min_flt++;
290                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs,
291                                       addr);
292                 }
293                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
294                         /*
295                          * Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk of
296                          * starvation.
297                          */
298                         mm_flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
299                         mm_flags |= FAULT_FLAG_TRIED;
300                         goto retry;
301                 }
302         }
303
304         up_read(&mm->mmap_sem);
305
306         /*
307          * Handle the "normal" case first - VM_FAULT_MAJOR / VM_FAULT_MINOR
308          */
309         if (likely(!(fault & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_BADMAP |
310                               VM_FAULT_BADACCESS))))
311                 return 0;
312
313         /*
314          * If we are in kernel mode at this point, we have no context to
315          * handle this fault with.
316          */
317         if (!user_mode(regs))
318                 goto no_context;
319
320         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
321                 /*
322                  * We ran out of memory, call the OOM killer, and return to
323                  * userspace (which will retry the fault, or kill us if we got
324                  * oom-killed).
325                  */
326                 pagefault_out_of_memory();
327                 return 0;
328         }
329
330         if (fault & VM_FAULT_SIGBUS) {
331                 /*
332                  * We had some memory, but were unable to successfully fix up
333                  * this page fault.
334                  */
335                 sig = SIGBUS;
336                 code = BUS_ADRERR;
337         } else {
338                 /*
339                  * Something tried to access memory that isn't in our memory
340                  * map.
341                  */
342                 sig = SIGSEGV;
343                 code = fault == VM_FAULT_BADACCESS ?
344                         SEGV_ACCERR : SEGV_MAPERR;
345         }
346
347         __do_user_fault(tsk, addr, esr, sig, code, regs);
348         return 0;
349
350 no_context:
351         __do_kernel_fault(mm, addr, esr, regs);
352         return 0;
353 }
354
355 /*
356  * First Level Translation Fault Handler
357  *
358  * We enter here because the first level page table doesn't contain a valid
359  * entry for the address.
360  *
361  * If the address is in kernel space (>= TASK_SIZE), then we are probably
362  * faulting in the vmalloc() area.
363  *
364  * If the init_task's first level page tables contains the relevant entry, we
365  * copy the it to this task.  If not, we send the process a signal, fixup the
366  * exception, or oops the kernel.
367  *
368  * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may be in an interrupt
369  * or a critical region, and should only copy the information from the master
370  * page table, nothing more.
371  */
372 static int __kprobes do_translation_fault(unsigned long addr,
373                                           unsigned int esr,
374                                           struct pt_regs *regs)
375 {
376         if (addr < TASK_SIZE)
377                 return do_page_fault(addr, esr, regs);
378
379         do_bad_area(addr, esr, regs);
380         return 0;
381 }
382
383 /*
384  * This abort handler always returns "fault".
385  */
386 static int do_bad(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs)
387 {
388         return 1;
389 }
390
391 static struct fault_info {
392         int     (*fn)(unsigned long addr, unsigned int esr, struct pt_regs *regs);
393         int     sig;
394         int     code;
395         const char *name;
396 } fault_info[] = {
397         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "ttbr address size fault"       },
398         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 1 address size fault"    },
399         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 2 address size fault"    },
400         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "level 3 address size fault"    },
401         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 0 translation fault"     },
402         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 1 translation fault"     },
403         { do_translation_fault, SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 2 translation fault"     },
404         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_MAPERR,   "level 3 translation fault"     },
405         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 8"                     },
406         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 access flag fault"     },
407         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 access flag fault"     },
408         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 access flag fault"     },
409         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 12"                    },
410         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 1 permission fault"      },
411         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 2 permission fault"      },
412         { do_page_fault,        SIGSEGV, SEGV_ACCERR,   "level 3 permission fault"      },
413         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous external abort"    },
414         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 17"                    },
415         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 18"                    },
416         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 19"                    },
417         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
418         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
419         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
420         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous abort (translation table walk)" },
421         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error"      },
422         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 25"                    },
423         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 26"                    },
424         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 27"                    },
425         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk)" },
426         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk)" },
427         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk)" },
428         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "synchronous parity error (translation table walk)" },
429         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 32"                    },
430         { do_bad,               SIGBUS,  BUS_ADRALN,    "alignment fault"               },
431         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 34"                    },
432         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 35"                    },
433         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 36"                    },
434         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 37"                    },
435         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 38"                    },
436         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 39"                    },
437         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 40"                    },
438         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 41"                    },
439         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 42"                    },
440         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 43"                    },
441         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 44"                    },
442         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 45"                    },
443         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 46"                    },
444         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 47"                    },
445         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "TLB conflict abort"            },
446         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 49"                    },
447         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 50"                    },
448         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 51"                    },
449         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (lockdown abort)" },
450         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "implementation fault (unsupported exclusive)" },
451         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 54"                    },
452         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 55"                    },
453         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 56"                    },
454         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 57"                    },
455         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 58"                    },
456         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 59"                    },
457         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 60"                    },
458         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "section domain fault"          },
459         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "page domain fault"             },
460         { do_bad,               SIGBUS,  0,             "unknown 63"                    },
461 };
462
463 static const char *fault_name(unsigned int esr)
464 {
465         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
466         return inf->name;
467 }
468
469 /*
470  * Dispatch a data abort to the relevant handler.
471  */
472 asmlinkage void __exception do_mem_abort(unsigned long addr, unsigned int esr,
473                                          struct pt_regs *regs)
474 {
475         const struct fault_info *inf = fault_info + (esr & 63);
476         struct siginfo info;
477
478         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
479                 return;
480
481         pr_alert("Unhandled fault: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
482                  inf->name, esr, addr);
483
484         info.si_signo = inf->sig;
485         info.si_errno = 0;
486         info.si_code  = inf->code;
487         info.si_addr  = (void __user *)addr;
488         arm64_notify_die("", regs, &info, esr);
489 }
490
491 /*
492  * Handle stack alignment exceptions.
493  */
494 asmlinkage void __exception do_sp_pc_abort(unsigned long addr,
495                                            unsigned int esr,
496                                            struct pt_regs *regs)
497 {
498         struct siginfo info;
499         struct task_struct *tsk = current;
500
501         if (show_unhandled_signals && unhandled_signal(tsk, SIGBUS))
502                 pr_info_ratelimited("%s[%d]: %s exception: pc=%p sp=%p\n",
503                                     tsk->comm, task_pid_nr(tsk),
504                                     esr_get_class_string(esr), (void *)regs->pc,
505                                     (void *)regs->sp);
506
507         info.si_signo = SIGBUS;
508         info.si_errno = 0;
509         info.si_code  = BUS_ADRALN;
510         info.si_addr  = (void __user *)addr;
511         arm64_notify_die("Oops - SP/PC alignment exception", regs, &info, esr);
512 }
513
514 int __init early_brk64(unsigned long addr, unsigned int esr,
515                        struct pt_regs *regs);
516
517 /*
518  * __refdata because early_brk64 is __init, but the reference to it is
519  * clobbered at arch_initcall time.
520  * See traps.c and debug-monitors.c:debug_traps_init().
521  */
522 static struct fault_info __refdata debug_fault_info[] = {
523         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware breakpoint"   },
524         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware single-step"  },
525         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_HWBKPT,    "hardware watchpoint"   },
526         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 3"             },
527         { do_bad,       SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch32 BKPT"          },
528         { do_bad,       SIGTRAP,        0,              "aarch32 vector catch"  },
529         { early_brk64,  SIGTRAP,        TRAP_BRKPT,     "aarch64 BRK"           },
530         { do_bad,       SIGBUS,         0,              "unknown 7"             },
531 };
532
533 void __init hook_debug_fault_code(int nr,
534                                   int (*fn)(unsigned long, unsigned int, struct pt_regs *),
535                                   int sig, int code, const char *name)
536 {
537         BUG_ON(nr < 0 || nr >= ARRAY_SIZE(debug_fault_info));
538
539         debug_fault_info[nr].fn         = fn;
540         debug_fault_info[nr].sig        = sig;
541         debug_fault_info[nr].code       = code;
542         debug_fault_info[nr].name       = name;
543 }
544
545 asmlinkage int __exception do_debug_exception(unsigned long addr,
546                                               unsigned int esr,
547                                               struct pt_regs *regs)
548 {
549         const struct fault_info *inf = debug_fault_info + DBG_ESR_EVT(esr);
550         struct siginfo info;
551
552         if (!inf->fn(addr, esr, regs))
553                 return 1;
554
555         pr_alert("Unhandled debug exception: %s (0x%08x) at 0x%016lx\n",
556                  inf->name, esr, addr);
557
558         info.si_signo = inf->sig;
559         info.si_errno = 0;
560         info.si_code  = inf->code;
561         info.si_addr  = (void __user *)addr;
562         arm64_notify_die("", regs, &info, 0);
563
564         return 0;
565 }
566
567 #ifdef CONFIG_ARM64_PAN
568 void cpu_enable_pan(void *__unused)
569 {
570         config_sctlr_el1(SCTLR_EL1_SPAN, 0);
571 }
572 #endif /* CONFIG_ARM64_PAN */
573
574 #ifdef CONFIG_ARM64_UAO
575 /*
576  * Kernel threads have fs=KERNEL_DS by default, and don't need to call
577  * set_fs(), devtmpfs in particular relies on this behaviour.
578  * We need to enable the feature at runtime (instead of adding it to
579  * PSR_MODE_EL1h) as the feature may not be implemented by the cpu.
580  */
581 void cpu_enable_uao(void *__unused)
582 {
583         asm(SET_PSTATE_UAO(1));
584 }
585 #endif /* CONFIG_ARM64_UAO */