bd6fe96cc16d1f5cf0814aae900425a7dc39fecc
[linux-2.6.git] / arch / i386 / mm / fault.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/fault.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
5  */
6
7 #include <linux/signal.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/errno.h>
11 #include <linux/string.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/smp_lock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/tty.h>
21 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/kprobes.h>
25
26 #include <asm/system.h>
27 #include <asm/uaccess.h>
28 #include <asm/desc.h>
29 #include <asm/kdebug.h>
30
31 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
32
33 /*
34  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
35  * message out 
36  */
37 void bust_spinlocks(int yes)
38 {
39         int loglevel_save = console_loglevel;
40
41         if (yes) {
42                 oops_in_progress = 1;
43                 return;
44         }
45 #ifdef CONFIG_VT
46         unblank_screen();
47 #endif
48         oops_in_progress = 0;
49         /*
50          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
51          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
52          * a poke.  Hold onto your hats...
53          */
54         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
55         printk(" ");
56         console_loglevel = loglevel_save;
57 }
58
59 /*
60  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
61  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
62  * appropriate), and returned in *eip_limit.
63  *
64  * The segment is checked, because it might have been changed by another
65  * task between the original faulting instruction and here.
66  *
67  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
68  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
69  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
70  * 
71  * This is slow, but is very rarely executed.
72  */
73 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
74                                             unsigned long *eip_limit)
75 {
76         unsigned long eip = regs->eip;
77         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
78         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
79
80         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
81         if (unlikely(regs->eflags & VM_MASK)) {
82                 base = seg << 4;
83                 *eip_limit = base + 0xffff;
84                 return base + (eip & 0xffff);
85         }
86
87         /* The standard kernel/user address space limit. */
88         *eip_limit = (seg & 3) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
89         
90         /* By far the most common cases. */
91         if (likely(seg == __USER_CS || seg == __KERNEL_CS))
92                 return eip;
93
94         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
95            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
96            that it's a code segment, and get the limit. */
97         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
98                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
99         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
100                 *eip_limit = 0;
101                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
102         }
103
104         /* Get the GDT/LDT descriptor base. 
105            When you look for races in this code remember that
106            LDT and other horrors are only used in user space. */
107         if (seg & (1<<2)) {
108                 /* Must lock the LDT while reading it. */
109                 down(&current->mm->context.sem);
110                 desc = current->mm->context.ldt;
111                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
112         } else {
113                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
114                 desc = (u32 *)get_cpu_gdt_table(get_cpu());
115                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
116         }
117
118         /* Decode the code segment base from the descriptor */
119         base = get_desc_base((unsigned long *)desc);
120
121         if (seg & (1<<2)) { 
122                 up(&current->mm->context.sem);
123         } else
124                 put_cpu();
125
126         /* Adjust EIP and segment limit, and clamp at the kernel limit.
127            It's legitimate for segments to wrap at 0xffffffff. */
128         seg_limit += base;
129         if (seg_limit < *eip_limit && seg_limit >= base)
130                 *eip_limit = seg_limit;
131         return eip + base;
132 }
133
134 /* 
135  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
136  * Check that here and ignore it.
137  */
138 static int __is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
139
140         unsigned long limit;
141         unsigned long instr = get_segment_eip (regs, &limit);
142         int scan_more = 1;
143         int prefetch = 0; 
144         int i;
145
146         for (i = 0; scan_more && i < 15; i++) { 
147                 unsigned char opcode;
148                 unsigned char instr_hi;
149                 unsigned char instr_lo;
150
151                 if (instr > limit)
152                         break;
153                 if (__get_user(opcode, (unsigned char __user *) instr))
154                         break; 
155
156                 instr_hi = opcode & 0xf0; 
157                 instr_lo = opcode & 0x0f; 
158                 instr++;
159
160                 switch (instr_hi) { 
161                 case 0x20:
162                 case 0x30:
163                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes. */
164                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
165                         break;
166                         
167                 case 0x60:
168                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
169                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
170                         break;          
171                 case 0xF0:
172                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes */
173                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
174                         break;                  
175                 case 0x00:
176                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
177                         scan_more = 0;
178                         if (instr > limit)
179                                 break;
180                         if (__get_user(opcode, (unsigned char __user *) instr))
181                                 break;
182                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
183                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
184                         break;                  
185                 default:
186                         scan_more = 0;
187                         break;
188                 } 
189         }
190         return prefetch;
191 }
192
193 static inline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
194                               unsigned long error_code)
195 {
196         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
197                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
198                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
199                 if (nx_enabled && (error_code & 16))
200                         return 0;
201                 return __is_prefetch(regs, addr);
202         }
203         return 0;
204
205
206 static noinline void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
207         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
208 {
209         siginfo_t info;
210
211         info.si_signo = si_signo;
212         info.si_errno = 0;
213         info.si_code = si_code;
214         info.si_addr = (void __user *)address;
215         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
216 }
217
218 fastcall void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
219
220 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
221 {
222         unsigned index = pgd_index(address);
223         pgd_t *pgd_k;
224         pud_t *pud, *pud_k;
225         pmd_t *pmd, *pmd_k;
226
227         pgd += index;
228         pgd_k = init_mm.pgd + index;
229
230         if (!pgd_present(*pgd_k))
231                 return NULL;
232
233         /*
234          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
235          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
236          * set_pud.
237          */
238
239         pud = pud_offset(pgd, address);
240         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
241         if (!pud_present(*pud_k))
242                 return NULL;
243
244         pmd = pmd_offset(pud, address);
245         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
246         if (!pmd_present(*pmd_k))
247                 return NULL;
248         if (!pmd_present(*pmd))
249                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
250         else
251                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
252         return pmd_k;
253 }
254
255 /*
256  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
257  *
258  * This assumes no large pages in there.
259  */
260 static inline int vmalloc_fault(unsigned long address)
261 {
262         unsigned long pgd_paddr;
263         pmd_t *pmd_k;
264         pte_t *pte_k;
265         /*
266          * Synchronize this task's top level page-table
267          * with the 'reference' page table.
268          *
269          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
270          * an interrupt in the middle of a task switch..
271          */
272         pgd_paddr = read_cr3();
273         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
274         if (!pmd_k)
275                 return -1;
276         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
277         if (!pte_present(*pte_k))
278                 return -1;
279         return 0;
280 }
281
282 /*
283  * This routine handles page faults.  It determines the address,
284  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
285  * routines.
286  *
287  * error_code:
288  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
289  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
290  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
291  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
292  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
293  */
294 fastcall void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs,
295                                       unsigned long error_code)
296 {
297         struct task_struct *tsk;
298         struct mm_struct *mm;
299         struct vm_area_struct * vma;
300         unsigned long address;
301         unsigned long page;
302         int write, si_code;
303
304         /* get the address */
305         address = read_cr2();
306
307         tsk = current;
308
309         si_code = SEGV_MAPERR;
310
311         /*
312          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
313          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
314          *
315          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
316          * be in an interrupt or a critical region, and should
317          * only copy the information from the master page table,
318          * nothing more.
319          *
320          * This verifies that the fault happens in kernel space
321          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
322          * protection error (error_code & 9) == 0.
323          */
324         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
325                 if (!(error_code & 0x0000000d) && vmalloc_fault(address) >= 0)
326                         return;
327                 if (notify_die(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
328                                                 SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
329                         return;
330                 /*
331                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
332                  * fault we could otherwise deadlock.
333                  */
334                 goto bad_area_nosemaphore;
335         }
336
337         if (notify_die(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
338                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
339                 return;
340
341         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
342            fault has been handled. */
343         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
344                 local_irq_enable();
345
346         mm = tsk->mm;
347
348         /*
349          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
350          * atomic region then we must not take the fault..
351          */
352         if (in_atomic() || !mm)
353                 goto bad_area_nosemaphore;
354
355         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
356          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
357          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
358          * erroneous fault occuring in a code path which already holds mmap_sem
359          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
360          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
361          * space from well defined areas of code, which are listed in the
362          * exceptions table.
363          *
364          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
365          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
366          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
367          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
368          * thus avoiding the deadlock.
369          */
370         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
371                 if ((error_code & 4) == 0 &&
372                     !search_exception_tables(regs->eip))
373                         goto bad_area_nosemaphore;
374                 down_read(&mm->mmap_sem);
375         }
376
377         vma = find_vma(mm, address);
378         if (!vma)
379                 goto bad_area;
380         if (vma->vm_start <= address)
381                 goto good_area;
382         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
383                 goto bad_area;
384         if (error_code & 4) {
385                 /*
386                  * Accessing the stack below %esp is always a bug.
387                  * The large cushion allows instructions like enter
388                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
389                  * 32 pointers and then decrements %esp by 65535.)
390                  */
391                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->esp)
392                         goto bad_area;
393         }
394         if (expand_stack(vma, address))
395                 goto bad_area;
396 /*
397  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
398  * we can handle it..
399  */
400 good_area:
401         si_code = SEGV_ACCERR;
402         write = 0;
403         switch (error_code & 3) {
404                 default:        /* 3: write, present */
405 #ifdef TEST_VERIFY_AREA
406                         if (regs->cs == KERNEL_CS)
407                                 printk("WP fault at %08lx\n", regs->eip);
408 #endif
409                         /* fall through */
410                 case 2:         /* write, not present */
411                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
412                                 goto bad_area;
413                         write++;
414                         break;
415                 case 1:         /* read, present */
416                         goto bad_area;
417                 case 0:         /* read, not present */
418                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
419                                 goto bad_area;
420         }
421
422  survive:
423         /*
424          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
425          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
426          * the fault.
427          */
428         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
429                 case VM_FAULT_MINOR:
430                         tsk->min_flt++;
431                         break;
432                 case VM_FAULT_MAJOR:
433                         tsk->maj_flt++;
434                         break;
435                 case VM_FAULT_SIGBUS:
436                         goto do_sigbus;
437                 case VM_FAULT_OOM:
438                         goto out_of_memory;
439                 default:
440                         BUG();
441         }
442
443         /*
444          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
445          */
446         if (regs->eflags & VM_MASK) {
447                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
448                 if (bit < 32)
449                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
450         }
451         up_read(&mm->mmap_sem);
452         return;
453
454 /*
455  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
456  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
457  */
458 bad_area:
459         up_read(&mm->mmap_sem);
460
461 bad_area_nosemaphore:
462         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
463         if (error_code & 4) {
464                 /* 
465                  * Valid to do another page fault here because this one came 
466                  * from user space.
467                  */
468                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
469                         return;
470
471                 tsk->thread.cr2 = address;
472                 /* Kernel addresses are always protection faults */
473                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
474                 tsk->thread.trap_no = 14;
475                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
476                 return;
477         }
478
479 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
480         /*
481          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
482          */
483         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
484                 unsigned long nr;
485                 
486                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
487
488                 if (nr == 6) {
489                         do_invalid_op(regs, 0);
490                         return;
491                 }
492         }
493 #endif
494
495 no_context:
496         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
497         if (fixup_exception(regs))
498                 return;
499
500         /* 
501          * Valid to do another page fault here, because if this fault
502          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have 
503          * handled it.
504          */
505         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
506                 return;
507
508 /*
509  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
510  * terminate things with extreme prejudice.
511  */
512
513         bust_spinlocks(1);
514
515         if (oops_may_print()) {
516         #ifdef CONFIG_X86_PAE
517                 if (error_code & 16) {
518                         pte_t *pte = lookup_address(address);
519
520                         if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
521                                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
522                                         "NX-protected page - exploit attempt? "
523                                         "(uid: %d)\n", current->uid);
524                 }
525         #endif
526                 if (address < PAGE_SIZE)
527                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel NULL "
528                                         "pointer dereference");
529                 else
530                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel paging"
531                                         " request");
532                 printk(" at virtual address %08lx\n",address);
533                 printk(KERN_ALERT " printing eip:\n");
534                 printk("%08lx\n", regs->eip);
535         }
536         page = read_cr3();
537         page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> 22];
538         if (oops_may_print())
539                 printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
540         /*
541          * We must not directly access the pte in the highpte
542          * case, the page table might be allocated in highmem.
543          * And lets rather not kmap-atomic the pte, just in case
544          * it's allocated already.
545          */
546 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
547         if ((page & 1) && oops_may_print()) {
548                 page &= PAGE_MASK;
549                 address &= 0x003ff000;
550                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
551                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
552         }
553 #endif
554         tsk->thread.cr2 = address;
555         tsk->thread.trap_no = 14;
556         tsk->thread.error_code = error_code;
557         die("Oops", regs, error_code);
558         bust_spinlocks(0);
559         do_exit(SIGKILL);
560
561 /*
562  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
563  * us unable to handle the page fault gracefully.
564  */
565 out_of_memory:
566         up_read(&mm->mmap_sem);
567         if (tsk->pid == 1) {
568                 yield();
569                 down_read(&mm->mmap_sem);
570                 goto survive;
571         }
572         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
573         if (error_code & 4)
574                 do_exit(SIGKILL);
575         goto no_context;
576
577 do_sigbus:
578         up_read(&mm->mmap_sem);
579
580         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
581         if (!(error_code & 4))
582                 goto no_context;
583
584         /* User space => ok to do another page fault */
585         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
586                 return;
587
588         tsk->thread.cr2 = address;
589         tsk->thread.error_code = error_code;
590         tsk->thread.trap_no = 14;
591         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
592 }
593
594 #ifndef CONFIG_X86_PAE
595 void vmalloc_sync_all(void)
596 {
597         /*
598          * Note that races in the updates of insync and start aren't
599          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
600          * start are only improving performance (without affecting correctness
601          * if undone).
602          */
603         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
604         static unsigned long start = TASK_SIZE;
605         unsigned long address;
606
607         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
608         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
609                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
610                         unsigned long flags;
611                         struct page *page;
612
613                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
614                         for (page = pgd_list; page; page =
615                                         (struct page *)page->index)
616                                 if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
617                                                                 address)) {
618                                         BUG_ON(page != pgd_list);
619                                         break;
620                                 }
621                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
622                         if (!page)
623                                 set_bit(pgd_index(address), insync);
624                 }
625                 if (address == start && test_bit(pgd_index(address), insync))
626                         start = address + PGDIR_SIZE;
627         }
628 }
629 #endif