Quelle  fault.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 * Copyright (C) 2009 Sunplus Core Technology Co., Ltd.
 *  Lennox Wu <lennox.wu@sunplusct.com>
 *  Chen Liqin <liqin.chen@sunplusct.com>
 * Copyright (C) 2012 Regents of the University of California
 */


#include <linux/mm.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <linux/signal.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/kprobes.h>
#include <linux/kfence.h>
#include <linux/entry-common.h>

#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/tlbflush.h>

#define CREATE_TRACE_POINTS
#include <trace/events/exceptions.h>

#include "../kernel/head.h"

static void show_pte(unsigned long addr)
{
 pgd_t *pgdp, pgd;
 p4d_t *p4dp, p4d;
 pud_t *pudp, pud;
 pmd_t *pmdp, pmd;
 pte_t *ptep, pte;
 struct mm_struct *mm = current->mm;

 if (!mm)
  mm = &init_mm;

 pr_alert("Current %s pgtable: %luK pagesize, %d-bit VAs, pgdp=0x%016llx\n",
   current->comm, PAGE_SIZE / SZ_1K, VA_BITS,
   mm == &init_mm ? (u64)__pa_symbol(mm->pgd) : virt_to_phys(mm->pgd));

 pgdp = pgd_offset(mm, addr);
 pgd = pgdp_get(pgdp);
 pr_alert("[%016lx] pgd=%016lx", addr, pgd_val(pgd));
 if (pgd_none(pgd) || pgd_bad(pgd) || pgd_leaf(pgd))
  goto out;

 p4dp = p4d_offset(pgdp, addr);
 p4d = p4dp_get(p4dp);
 pr_cont(", p4d=%016lx", p4d_val(p4d));
 if (p4d_none(p4d) || p4d_bad(p4d) || p4d_leaf(p4d))
  goto out;

 pudp = pud_offset(p4dp, addr);
 pud = pudp_get(pudp);
 pr_cont(", pud=%016lx", pud_val(pud));
 if (pud_none(pud) || pud_bad(pud) || pud_leaf(pud))
  goto out;

 pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
 pmd = pmdp_get(pmdp);
 pr_cont(", pmd=%016lx", pmd_val(pmd));
 if (pmd_none(pmd) || pmd_bad(pmd) || pmd_leaf(pmd))
  goto out;

 ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
 if (!ptep)
  goto out;

 pte = ptep_get(ptep);
 pr_cont(", pte=%016lx", pte_val(pte));
 pte_unmap(ptep);
out:
 pr_cont("\n");
}

static void die_kernel_fault(const char *msg, unsigned long addr,
  struct pt_regs *regs)
{
 bust_spinlocks(1);

 pr_alert("Unable to handle kernel %s at virtual address " REG_FMT "\n", msg,
  addr);

 bust_spinlocks(0);
 show_pte(addr);
 die(regs, "Oops");
 make_task_dead(SIGKILL);
}

static inline void no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
{
 const char *msg;

 /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 if (fixup_exception(regs))
  return;

 /*
 * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 * terminate things with extreme prejudice.
 */
 if (addr < PAGE_SIZE)
  msg = "NULL pointer dereference";
 else {
  if (kfence_handle_page_fault(addr, regs->cause == EXC_STORE_PAGE_FAULT, regs))
   return;

  msg = "paging request";
 }

 die_kernel_fault(msg, addr, regs);
}

static inline void mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long addr, vm_fault_t fault)
{
 if (!user_mode(regs)) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }

 if (fault & VM_FAULT_OOM) {
  /*
 * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed).
 */
  pagefault_out_of_memory();
  return;
 } else if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
  /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
  do_trap(regs, SIGBUS, BUS_ADRERR, addr);
  return;
 } else if (fault & VM_FAULT_SIGSEGV) {
  do_trap(regs, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, addr);
  return;
 }

 BUG();
}

static inline void
bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, int code, unsigned long addr)
{
 /*
 * Something tried to access memory that isn't in our memory map.
 * Fix it, but check if it's kernel or user first.
 */
 /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 if (user_mode(regs)) {
  do_trap(regs, SIGSEGV, code, addr);
  return;
 }

 no_context(regs, addr);
}

static inline void
bad_area(struct pt_regs *regs, struct mm_struct *mm, int code,
  unsigned long addr)
{
 mmap_read_unlock(mm);

 bad_area_nosemaphore(regs, code, addr);
}

static inline void vmalloc_fault(struct pt_regs *regs, int code, unsigned long addr)
{
 pgd_t *pgd, *pgd_k;
 pud_t *pud_k;
 p4d_t *p4d_k;
 pmd_t *pmd_k;
 pte_t *pte_k;
 int index;
 unsigned long pfn;

 /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 if (user_mode(regs))
  return do_trap(regs, SIGSEGV, code, addr);

 /*
 * Synchronize this task's top level page-table
 * with the 'reference' page table.
 *
 * Do _not_ use "tsk->active_mm->pgd" here.
 * We might be inside an interrupt in the middle
 * of a task switch.
 */
 index = pgd_index(addr);
 pfn = csr_read(CSR_SATP) & SATP_PPN;
 pgd = (pgd_t *)pfn_to_virt(pfn) + index;
 pgd_k = init_mm.pgd + index;

 if (!pgd_present(pgdp_get(pgd_k))) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }
 set_pgd(pgd, pgdp_get(pgd_k));

 p4d_k = p4d_offset(pgd_k, addr);
 if (!p4d_present(p4dp_get(p4d_k))) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }

 pud_k = pud_offset(p4d_k, addr);
 if (!pud_present(pudp_get(pud_k))) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }
 if (pud_leaf(pudp_get(pud_k)))
  goto flush_tlb;

 /*
 * Since the vmalloc area is global, it is unnecessary
 * to copy individual PTEs
 */
 pmd_k = pmd_offset(pud_k, addr);
 if (!pmd_present(pmdp_get(pmd_k))) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }
 if (pmd_leaf(pmdp_get(pmd_k)))
  goto flush_tlb;

 /*
 * Make sure the actual PTE exists as well to
 * catch kernel vmalloc-area accesses to non-mapped
 * addresses. If we don't do this, this will just
 * silently loop forever.
 */
 pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, addr);
 if (!pte_present(ptep_get(pte_k))) {
  no_context(regs, addr);
  return;
 }

 /*
 * The kernel assumes that TLBs don't cache invalid
 * entries, but in RISC-V, SFENCE.VMA specifies an
 * ordering constraint, not a cache flush; it is
 * necessary even after writing invalid entries.
 */
flush_tlb:
 local_flush_tlb_page(addr);
}

static inline bool access_error(unsigned long cause, struct vm_area_struct *vma)
{
 switch (cause) {
 case EXC_INST_PAGE_FAULT:
  if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC)) {
   return true;
  }
  break;
 case EXC_LOAD_PAGE_FAULT:
  /* Write implies read */
  if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE))) {
   return true;
  }
  break;
 case EXC_STORE_PAGE_FAULT:
  if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
   return true;
  }
  break;
 default:
  panic("%s: unhandled cause %lu", __func__, cause);
 }
 return false;
}

/*
 * This routine handles page faults.  It determines the address and the
 * problem, and then passes it off to one of the appropriate routines.
 */
void handle_page_fault(struct pt_regs *regs)
{
 struct task_struct *tsk;
 struct vm_area_struct *vma;
 struct mm_struct *mm;
 unsigned long addr, cause;
 unsigned int flags = FAULT_FLAG_DEFAULT;
 int code = SEGV_MAPERR;
 vm_fault_t fault;

 cause = regs->cause;
 addr = regs->badaddr;

 tsk = current;
 mm = tsk->mm;

 if (kprobe_page_fault(regs, cause))
  return;

 if (user_mode(regs))
  trace_page_fault_user(addr, regs, cause);
 else
  trace_page_fault_kernel(addr, regs, cause);

 /*
 * Fault-in kernel-space virtual memory on-demand.
 * The 'reference' page table is init_mm.pgd.
 *
 * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 * be in an interrupt or a critical region, and should
 * only copy the information from the master page table,
 * nothing more.
 */
 if ((!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) || !IS_ENABLED(CONFIG_64BIT)) &&
     unlikely(addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END)) {
  vmalloc_fault(regs, code, addr);
  return;
 }

 /* Enable interrupts if they were enabled in the parent context. */
 if (!regs_irqs_disabled(regs))
  local_irq_enable();

 /*
 * If we're in an interrupt, have no user context, or are running
 * in an atomic region, then we must not take the fault.
 */
 if (unlikely(faulthandler_disabled() || !mm)) {
  tsk->thread.bad_cause = cause;
  no_context(regs, addr);
  return;
 }

 if (user_mode(regs))
  flags |= FAULT_FLAG_USER;

 if (!user_mode(regs) && addr < TASK_SIZE && unlikely(!(regs->status & SR_SUM))) {
  if (fixup_exception(regs))
   return;

  die_kernel_fault("access to user memory without uaccess routines", addr, regs);
 }

 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, addr);

 if (cause == EXC_STORE_PAGE_FAULT)
  flags |= FAULT_FLAG_WRITE;
 else if (cause == EXC_INST_PAGE_FAULT)
  flags |= FAULT_FLAG_INSTRUCTION;
 if (!(flags & FAULT_FLAG_USER))
  goto lock_mmap;

 vma = lock_vma_under_rcu(mm, addr);
 if (!vma)
  goto lock_mmap;

 if (unlikely(access_error(cause, vma))) {
  vma_end_read(vma);
  count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_SUCCESS);
  tsk->thread.bad_cause = cause;
  bad_area_nosemaphore(regs, SEGV_ACCERR, addr);
  return;
 }

 fault = handle_mm_fault(vma, addr, flags | FAULT_FLAG_VMA_LOCK, regs);
 if (!(fault & (VM_FAULT_RETRY | VM_FAULT_COMPLETED)))
  vma_end_read(vma);

 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
  count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_SUCCESS);
  goto done;
 }
 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_RETRY);
 if (fault & VM_FAULT_MAJOR)
  flags |= FAULT_FLAG_TRIED;

 if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
  if (!user_mode(regs))
   no_context(regs, addr);
  return;
 }
lock_mmap:

retry:
 vma = lock_mm_and_find_vma(mm, addr, regs);
 if (unlikely(!vma)) {
  tsk->thread.bad_cause = cause;
  bad_area_nosemaphore(regs, code, addr);
  return;
 }

 /*
 * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
 * we can handle it.
 */
 code = SEGV_ACCERR;

 if (unlikely(access_error(cause, vma))) {
  tsk->thread.bad_cause = cause;
  bad_area(regs, mm, code, addr);
  return;
 }

 /*
 * If for any reason at all we could not handle the fault,
 * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
 * the fault.
 */
 fault = handle_mm_fault(vma, addr, flags, regs);

 /*
 * If we need to retry but a fatal signal is pending, handle the
 * signal first. We do not need to release the mmap_lock because it
 * would already be released in __lock_page_or_retry in mm/filemap.c.
 */
 if (fault_signal_pending(fault, regs)) {
  if (!user_mode(regs))
   no_context(regs, addr);
  return;
 }

 /* The fault is fully completed (including releasing mmap lock) */
 if (fault & VM_FAULT_COMPLETED)
  return;

 if (unlikely(fault & VM_FAULT_RETRY)) {
  flags |= FAULT_FLAG_TRIED;

  /*
 * No need to mmap_read_unlock(mm) as we would
 * have already released it in __lock_page_or_retry
 * in mm/filemap.c.
 */
  goto retry;
 }

 mmap_read_unlock(mm);

done:
 if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
  tsk->thread.bad_cause = cause;
  mm_fault_error(regs, addr, fault);
  return;
 }
 return;
}