perf: Remove the nmi parameter from the swevent and overflow interface
[linux-2.6.git] / arch / x86 / mm / fault.c
1 /*
2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
4  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
5  */
6 #include <linux/magic.h>                /* STACK_END_MAGIC              */
7 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
8 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
9 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
10 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
11 #include <linux/kprobes.h>              /* __kprobes, ...               */
12 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
13 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
14 #include <linux/hugetlb.h>              /* hstate_index_to_shift        */
15 #include <linux/prefetch.h>             /* prefetchw                    */
16
17 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
18 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
19 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
20
21 /*
22  * Page fault error code bits:
23  *
24  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
25  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
26  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
27  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
28  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
29  */
30 enum x86_pf_error_code {
31
32         PF_PROT         =               1 << 0,
33         PF_WRITE        =               1 << 1,
34         PF_USER         =               1 << 2,
35         PF_RSVD         =               1 << 3,
36         PF_INSTR        =               1 << 4,
37 };
38
39 /*
40  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
41  * handled by mmiotrace:
42  */
43 static inline int __kprobes
44 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
45 {
46         if (unlikely(is_kmmio_active()))
47                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
48                         return -1;
49         return 0;
50 }
51
52 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
53 {
54         int ret = 0;
55
56         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
57         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
58                 preempt_disable();
59                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
60                         ret = 1;
61                 preempt_enable();
62         }
63
64         return ret;
65 }
66
67 /*
68  * Prefetch quirks:
69  *
70  * 32-bit mode:
71  *
72  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
73  *   Check that here and ignore it.
74  *
75  * 64-bit mode:
76  *
77  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
78  *   Check that here and ignore it.
79  *
80  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
81  */
82 static inline int
83 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
84                       unsigned char opcode, int *prefetch)
85 {
86         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
87         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
88
89         switch (instr_hi) {
90         case 0x20:
91         case 0x30:
92                 /*
93                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
94                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
95                  * opcode if some of these prefixes are present so
96                  * X86_64 will never get here anyway
97                  */
98                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
99 #ifdef CONFIG_X86_64
100         case 0x40:
101                 /*
102                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
103                  * Need to figure out under what instruction mode the
104                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
105                  * but for now it's good enough to assume that long
106                  * mode only uses well known segments or kernel.
107                  */
108                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
109 #endif
110         case 0x60:
111                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
112                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
113         case 0xF0:
114                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
115                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
116         case 0x00:
117                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
118                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
119                         return 0;
120
121                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
122                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
123                 return 0;
124         default:
125                 return 0;
126         }
127 }
128
129 static int
130 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
131 {
132         unsigned char *max_instr;
133         unsigned char *instr;
134         int prefetch = 0;
135
136         /*
137          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
138          * do not ignore the fault:
139          */
140         if (error_code & PF_INSTR)
141                 return 0;
142
143         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
144         max_instr = instr + 15;
145
146         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
147                 return 0;
148
149         while (instr < max_instr) {
150                 unsigned char opcode;
151
152                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
153                         break;
154
155                 instr++;
156
157                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
158                         break;
159         }
160         return prefetch;
161 }
162
163 static void
164 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
165                      struct task_struct *tsk, int fault)
166 {
167         unsigned lsb = 0;
168         siginfo_t info;
169
170         info.si_signo   = si_signo;
171         info.si_errno   = 0;
172         info.si_code    = si_code;
173         info.si_addr    = (void __user *)address;
174         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)
175                 lsb = hstate_index_to_shift(VM_FAULT_GET_HINDEX(fault)); 
176         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON)
177                 lsb = PAGE_SHIFT;
178         info.si_addr_lsb = lsb;
179
180         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
181 }
182
183 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
184 LIST_HEAD(pgd_list);
185
186 #ifdef CONFIG_X86_32
187 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
188 {
189         unsigned index = pgd_index(address);
190         pgd_t *pgd_k;
191         pud_t *pud, *pud_k;
192         pmd_t *pmd, *pmd_k;
193
194         pgd += index;
195         pgd_k = init_mm.pgd + index;
196
197         if (!pgd_present(*pgd_k))
198                 return NULL;
199
200         /*
201          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
202          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
203          * set_pud.
204          */
205         pud = pud_offset(pgd, address);
206         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
207         if (!pud_present(*pud_k))
208                 return NULL;
209
210         pmd = pmd_offset(pud, address);
211         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
212         if (!pmd_present(*pmd_k))
213                 return NULL;
214
215         if (!pmd_present(*pmd))
216                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
217         else
218                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
219
220         return pmd_k;
221 }
222
223 void vmalloc_sync_all(void)
224 {
225         unsigned long address;
226
227         if (SHARED_KERNEL_PMD)
228                 return;
229
230         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
231              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
232              address += PMD_SIZE) {
233                 struct page *page;
234
235                 spin_lock(&pgd_lock);
236                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
237                         spinlock_t *pgt_lock;
238                         pmd_t *ret;
239
240                         /* the pgt_lock only for Xen */
241                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
242
243                         spin_lock(pgt_lock);
244                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
245                         spin_unlock(pgt_lock);
246
247                         if (!ret)
248                                 break;
249                 }
250                 spin_unlock(&pgd_lock);
251         }
252 }
253
254 /*
255  * 32-bit:
256  *
257  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
258  */
259 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
260 {
261         unsigned long pgd_paddr;
262         pmd_t *pmd_k;
263         pte_t *pte_k;
264
265         /* Make sure we are in vmalloc area: */
266         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
267                 return -1;
268
269         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
270
271         /*
272          * Synchronize this task's top level page-table
273          * with the 'reference' page table.
274          *
275          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
276          * an interrupt in the middle of a task switch..
277          */
278         pgd_paddr = read_cr3();
279         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
280         if (!pmd_k)
281                 return -1;
282
283         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
284         if (!pte_present(*pte_k))
285                 return -1;
286
287         return 0;
288 }
289
290 /*
291  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
292  */
293 static inline void
294 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
295                  struct task_struct *tsk)
296 {
297         unsigned long bit;
298
299         if (!v8086_mode(regs))
300                 return;
301
302         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
303         if (bit < 32)
304                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
305 }
306
307 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
308 {
309         return pfn < max_low_pfn;
310 }
311
312 static void dump_pagetable(unsigned long address)
313 {
314         pgd_t *base = __va(read_cr3());
315         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
316         pmd_t *pmd;
317         pte_t *pte;
318
319 #ifdef CONFIG_X86_PAE
320         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
321         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
322                 goto out;
323 #endif
324         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
325         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
326
327         /*
328          * We must not directly access the pte in the highpte
329          * case if the page table is located in highmem.
330          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
331          * it's allocated already:
332          */
333         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
334                 goto out;
335
336         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
337         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
338 out:
339         printk("\n");
340 }
341
342 #else /* CONFIG_X86_64: */
343
344 void vmalloc_sync_all(void)
345 {
346         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
347 }
348
349 /*
350  * 64-bit:
351  *
352  *   Handle a fault on the vmalloc area
353  *
354  * This assumes no large pages in there.
355  */
356 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
357 {
358         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
359         pud_t *pud, *pud_ref;
360         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
361         pte_t *pte, *pte_ref;
362
363         /* Make sure we are in vmalloc area: */
364         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
365                 return -1;
366
367         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
368
369         /*
370          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
371          * happen within a race in page table update. In the later
372          * case just flush:
373          */
374         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
375         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
376         if (pgd_none(*pgd_ref))
377                 return -1;
378
379         if (pgd_none(*pgd))
380                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
381         else
382                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
383
384         /*
385          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
386          * are shared:
387          */
388
389         pud = pud_offset(pgd, address);
390         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
391         if (pud_none(*pud_ref))
392                 return -1;
393
394         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
395                 BUG();
396
397         pmd = pmd_offset(pud, address);
398         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
399         if (pmd_none(*pmd_ref))
400                 return -1;
401
402         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
403                 BUG();
404
405         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
406         if (!pte_present(*pte_ref))
407                 return -1;
408
409         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
410
411         /*
412          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
413          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
414          * that:
415          */
416         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
417                 BUG();
418
419         return 0;
420 }
421
422 static const char errata93_warning[] =
423 KERN_ERR 
424 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
425 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
426 "******* Please consider a BIOS update.\n"
427 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
428
429 /*
430  * No vm86 mode in 64-bit mode:
431  */
432 static inline void
433 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
434                  struct task_struct *tsk)
435 {
436 }
437
438 static int bad_address(void *p)
439 {
440         unsigned long dummy;
441
442         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
443 }
444
445 static void dump_pagetable(unsigned long address)
446 {
447         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
448         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
449         pud_t *pud;
450         pmd_t *pmd;
451         pte_t *pte;
452
453         if (bad_address(pgd))
454                 goto bad;
455
456         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
457
458         if (!pgd_present(*pgd))
459                 goto out;
460
461         pud = pud_offset(pgd, address);
462         if (bad_address(pud))
463                 goto bad;
464
465         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
466         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
467                 goto out;
468
469         pmd = pmd_offset(pud, address);
470         if (bad_address(pmd))
471                 goto bad;
472
473         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
474         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
475                 goto out;
476
477         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
478         if (bad_address(pte))
479                 goto bad;
480
481         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
482 out:
483         printk("\n");
484         return;
485 bad:
486         printk("BAD\n");
487 }
488
489 #endif /* CONFIG_X86_64 */
490
491 /*
492  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
493  *
494  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
495  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
496  *
497  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
498  *
499  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
500  * Try to work around it here.
501  *
502  * Note we only handle faults in kernel here.
503  * Does nothing on 32-bit.
504  */
505 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
506 {
507 #ifdef CONFIG_X86_64
508         if (address != regs->ip)
509                 return 0;
510
511         if ((address >> 32) != 0)
512                 return 0;
513
514         address |= 0xffffffffUL << 32;
515         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
516             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
517                 printk_once(errata93_warning);
518                 regs->ip = address;
519                 return 1;
520         }
521 #endif
522         return 0;
523 }
524
525 /*
526  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
527  * to illegal addresses >4GB.
528  *
529  * We catch this in the page fault handler because these addresses
530  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
531  * segment in LDT is compatibility mode.
532  */
533 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
534 {
535 #ifdef CONFIG_X86_64
536         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
537                 return 1;
538 #endif
539         return 0;
540 }
541
542 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
543 {
544 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
545         unsigned long nr;
546
547         /*
548          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
549          */
550         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
551                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
552
553                 if (nr == 6) {
554                         do_invalid_op(regs, 0);
555                         return 1;
556                 }
557         }
558 #endif
559         return 0;
560 }
561
562 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
563 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
564
565 static void
566 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
567                 unsigned long address)
568 {
569         if (!oops_may_print())
570                 return;
571
572         if (error_code & PF_INSTR) {
573                 unsigned int level;
574
575                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
576
577                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
578                         printk(nx_warning, current_uid());
579         }
580
581         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
582         if (address < PAGE_SIZE)
583                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
584         else
585                 printk(KERN_CONT "paging request");
586
587         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
588         printk(KERN_ALERT "IP:");
589         printk_address(regs->ip, 1);
590
591         dump_pagetable(address);
592 }
593
594 static noinline void
595 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
596             unsigned long address)
597 {
598         struct task_struct *tsk;
599         unsigned long flags;
600         int sig;
601
602         flags = oops_begin();
603         tsk = current;
604         sig = SIGKILL;
605
606         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
607                tsk->comm, address);
608         dump_pagetable(address);
609
610         tsk->thread.cr2         = address;
611         tsk->thread.trap_no     = 14;
612         tsk->thread.error_code  = error_code;
613
614         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
615                 sig = 0;
616
617         oops_end(flags, regs, sig);
618 }
619
620 static noinline void
621 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
622            unsigned long address)
623 {
624         struct task_struct *tsk = current;
625         unsigned long *stackend;
626         unsigned long flags;
627         int sig;
628
629         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
630         if (fixup_exception(regs))
631                 return;
632
633         /*
634          * 32-bit:
635          *
636          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
637          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
638          *   handled it.
639          *
640          * 64-bit:
641          *
642          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
643          */
644         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
645                 return;
646
647         if (is_errata93(regs, address))
648                 return;
649
650         /*
651          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
652          * terminate things with extreme prejudice:
653          */
654         flags = oops_begin();
655
656         show_fault_oops(regs, error_code, address);
657
658         stackend = end_of_stack(tsk);
659         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
660                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
661
662         tsk->thread.cr2         = address;
663         tsk->thread.trap_no     = 14;
664         tsk->thread.error_code  = error_code;
665
666         sig = SIGKILL;
667         if (__die("Oops", regs, error_code))
668                 sig = 0;
669
670         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
671         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
672
673         oops_end(flags, regs, sig);
674 }
675
676 /*
677  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
678  * sysctl is set:
679  */
680 static inline void
681 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
682                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
683 {
684         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
685                 return;
686
687         if (!printk_ratelimit())
688                 return;
689
690         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
691                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
692                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
693                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
694
695         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
696
697         printk(KERN_CONT "\n");
698 }
699
700 static void
701 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
702                        unsigned long address, int si_code)
703 {
704         struct task_struct *tsk = current;
705
706         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
707         if (error_code & PF_USER) {
708                 /*
709                  * It's possible to have interrupts off here:
710                  */
711                 local_irq_enable();
712
713                 /*
714                  * Valid to do another page fault here because this one came
715                  * from user space:
716                  */
717                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
718                         return;
719
720                 if (is_errata100(regs, address))
721                         return;
722
723                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
724                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
725
726                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
727                 tsk->thread.cr2         = address;
728                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
729                 tsk->thread.trap_no     = 14;
730
731                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk, 0);
732
733                 return;
734         }
735
736         if (is_f00f_bug(regs, address))
737                 return;
738
739         no_context(regs, error_code, address);
740 }
741
742 static noinline void
743 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
744                      unsigned long address)
745 {
746         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
747 }
748
749 static void
750 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
751            unsigned long address, int si_code)
752 {
753         struct mm_struct *mm = current->mm;
754
755         /*
756          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
757          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
758          */
759         up_read(&mm->mmap_sem);
760
761         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
762 }
763
764 static noinline void
765 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
766 {
767         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
768 }
769
770 static noinline void
771 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
772                       unsigned long address)
773 {
774         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
775 }
776
777 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
778 static void
779 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
780               unsigned long address)
781 {
782         /*
783          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
784          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
785          */
786         up_read(&current->mm->mmap_sem);
787
788         pagefault_out_of_memory();
789 }
790
791 static void
792 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
793           unsigned int fault)
794 {
795         struct task_struct *tsk = current;
796         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
797         int code = BUS_ADRERR;
798
799         up_read(&mm->mmap_sem);
800
801         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
802         if (!(error_code & PF_USER)) {
803                 no_context(regs, error_code, address);
804                 return;
805         }
806
807         /* User-space => ok to do another page fault: */
808         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
809                 return;
810
811         tsk->thread.cr2         = address;
812         tsk->thread.error_code  = error_code;
813         tsk->thread.trap_no     = 14;
814
815 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
816         if (fault & (VM_FAULT_HWPOISON|VM_FAULT_HWPOISON_LARGE)) {
817                 printk(KERN_ERR
818         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
819                         tsk->comm, tsk->pid, address);
820                 code = BUS_MCEERR_AR;
821         }
822 #endif
823         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk, fault);
824 }
825
826 static noinline int
827 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
828                unsigned long address, unsigned int fault)
829 {
830         /*
831          * Pagefault was interrupted by SIGKILL. We have no reason to
832          * continue pagefault.
833          */
834         if (fatal_signal_pending(current)) {
835                 if (!(fault & VM_FAULT_RETRY))
836                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
837                 if (!(error_code & PF_USER))
838                         no_context(regs, error_code, address);
839                 return 1;
840         }
841         if (!(fault & VM_FAULT_ERROR))
842                 return 0;
843
844         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
845                 /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
846                 if (!(error_code & PF_USER)) {
847                         up_read(&current->mm->mmap_sem);
848                         no_context(regs, error_code, address);
849                         return 1;
850                 }
851
852                 out_of_memory(regs, error_code, address);
853         } else {
854                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON|
855                              VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
856                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
857                 else
858                         BUG();
859         }
860         return 1;
861 }
862
863 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
864 {
865         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
866                 return 0;
867
868         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
869                 return 0;
870
871         return 1;
872 }
873
874 /*
875  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
876  *
877  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
878  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
879  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
880  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
881  * on other processors.
882  *
883  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
884  * increasing the permissions on a page.
885  */
886 static noinline __kprobes int
887 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
888 {
889         pgd_t *pgd;
890         pud_t *pud;
891         pmd_t *pmd;
892         pte_t *pte;
893         int ret;
894
895         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
896         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
897                 return 0;
898
899         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
900         if (!pgd_present(*pgd))
901                 return 0;
902
903         pud = pud_offset(pgd, address);
904         if (!pud_present(*pud))
905                 return 0;
906
907         if (pud_large(*pud))
908                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
909
910         pmd = pmd_offset(pud, address);
911         if (!pmd_present(*pmd))
912                 return 0;
913
914         if (pmd_large(*pmd))
915                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
916
917         /*
918          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
919          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
920          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
921          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
922          */
923         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
924         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
925                 return 0;
926
927         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
928         if (!ret)
929                 return 0;
930
931         /*
932          * Make sure we have permissions in PMD.
933          * If not, then there's a bug in the page tables:
934          */
935         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
936         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
937
938         return ret;
939 }
940
941 int show_unhandled_signals = 1;
942
943 static inline int
944 access_error(unsigned long error_code, struct vm_area_struct *vma)
945 {
946         if (error_code & PF_WRITE) {
947                 /* write, present and write, not present: */
948                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
949                         return 1;
950                 return 0;
951         }
952
953         /* read, present: */
954         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
955                 return 1;
956
957         /* read, not present: */
958         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
959                 return 1;
960
961         return 0;
962 }
963
964 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
965 {
966         return address >= TASK_SIZE_MAX;
967 }
968
969 /*
970  * This routine handles page faults.  It determines the address,
971  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
972  * routines.
973  */
974 dotraplinkage void __kprobes
975 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
976 {
977         struct vm_area_struct *vma;
978         struct task_struct *tsk;
979         unsigned long address;
980         struct mm_struct *mm;
981         int fault;
982         int write = error_code & PF_WRITE;
983         unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_KILLABLE |
984                                         (write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
985
986         tsk = current;
987         mm = tsk->mm;
988
989         /* Get the faulting address: */
990         address = read_cr2();
991
992         /*
993          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
994          * both a tracked kernel page and a userspace page.
995          */
996         if (kmemcheck_active(regs))
997                 kmemcheck_hide(regs);
998         prefetchw(&mm->mmap_sem);
999
1000         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
1001                 return;
1002
1003         /*
1004          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
1005          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
1006          *
1007          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
1008          * be in an interrupt or a critical region, and should
1009          * only copy the information from the master page table,
1010          * nothing more.
1011          *
1012          * This verifies that the fault happens in kernel space
1013          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
1014          * protection error (error_code & 9) == 0.
1015          */
1016         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
1017                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
1018                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
1019                                 return;
1020
1021                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
1022                                 return;
1023                 }
1024
1025                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1026                 if (spurious_fault(error_code, address))
1027                         return;
1028
1029                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1030                 if (notify_page_fault(regs))
1031                         return;
1032                 /*
1033                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1034                  * fault we could otherwise deadlock:
1035                  */
1036                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1037
1038                 return;
1039         }
1040
1041         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1042         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1043                 return;
1044         /*
1045          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1046          * vmalloc fault has been handled.
1047          *
1048          * User-mode registers count as a user access even for any
1049          * potential system fault or CPU buglet:
1050          */
1051         if (user_mode_vm(regs)) {
1052                 local_irq_enable();
1053                 error_code |= PF_USER;
1054         } else {
1055                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1056                         local_irq_enable();
1057         }
1058
1059         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1060                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1061
1062         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, regs, address);
1063
1064         /*
1065          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1066          * in an atomic region then we must not take the fault:
1067          */
1068         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1069                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1070                 return;
1071         }
1072
1073         /*
1074          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1075          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1076          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1077          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1078          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1079          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1080          * references user space from well defined areas of code, which are
1081          * listed in the exceptions table.
1082          *
1083          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1084          * the source reference check when there is a possibility of a
1085          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1086          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1087          * space check, thus avoiding the deadlock:
1088          */
1089         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1090                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1091                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1092                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1093                         return;
1094                 }
1095 retry:
1096                 down_read(&mm->mmap_sem);
1097         } else {
1098                 /*
1099                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1100                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1101                  * down_read():
1102                  */
1103                 might_sleep();
1104         }
1105
1106         vma = find_vma(mm, address);
1107         if (unlikely(!vma)) {
1108                 bad_area(regs, error_code, address);
1109                 return;
1110         }
1111         if (likely(vma->vm_start <= address))
1112                 goto good_area;
1113         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1114                 bad_area(regs, error_code, address);
1115                 return;
1116         }
1117         if (error_code & PF_USER) {
1118                 /*
1119                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1120                  * The large cushion allows instructions like enter
1121                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1122                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1123                  */
1124                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1125                         bad_area(regs, error_code, address);
1126                         return;
1127                 }
1128         }
1129         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1130                 bad_area(regs, error_code, address);
1131                 return;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1136          * we can handle it..
1137          */
1138 good_area:
1139         if (unlikely(access_error(error_code, vma))) {
1140                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1141                 return;
1142         }
1143
1144         /*
1145          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1146          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1147          * the fault:
1148          */
1149         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, flags);
1150
1151         if (unlikely(fault & (VM_FAULT_RETRY|VM_FAULT_ERROR))) {
1152                 if (mm_fault_error(regs, error_code, address, fault))
1153                         return;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * Major/minor page fault accounting is only done on the
1158          * initial attempt. If we go through a retry, it is extremely
1159          * likely that the page will be found in page cache at that point.
1160          */
1161         if (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) {
1162                 if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1163                         tsk->maj_flt++;
1164                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1,
1165                                       regs, address);
1166                 } else {
1167                         tsk->min_flt++;
1168                         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1,
1169                                       regs, address);
1170                 }
1171                 if (fault & VM_FAULT_RETRY) {
1172                         /* Clear FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY to avoid any risk
1173                          * of starvation. */
1174                         flags &= ~FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
1175                         goto retry;
1176                 }
1177         }
1178
1179         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1180
1181         up_read(&mm->mmap_sem);
1182 }