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