78a5fff857bea0906cb6748baf6ef450b259b538
[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_counter.h>         /* perf_swcounter_event         */
14
15 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
16 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
17 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
18
19 /*
20  * Page fault error code bits:
21  *
22  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
23  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
24  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
25  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
26  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
27  */
28 enum x86_pf_error_code {
29
30         PF_PROT         =               1 << 0,
31         PF_WRITE        =               1 << 1,
32         PF_USER         =               1 << 2,
33         PF_RSVD         =               1 << 3,
34         PF_INSTR        =               1 << 4,
35 };
36
37 /*
38  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
39  * handled by mmiotrace:
40  */
41 static inline int kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
42 {
43         if (unlikely(is_kmmio_active()))
44                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
45                         return -1;
46         return 0;
47 }
48
49 static inline int notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
50 {
51         int ret = 0;
52
53         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
54         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
55                 preempt_disable();
56                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
57                         ret = 1;
58                 preempt_enable();
59         }
60
61         return ret;
62 }
63
64 /*
65  * Prefetch quirks:
66  *
67  * 32-bit mode:
68  *
69  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
70  *   Check that here and ignore it.
71  *
72  * 64-bit mode:
73  *
74  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
75  *   Check that here and ignore it.
76  *
77  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
78  */
79 static inline int
80 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
81                       unsigned char opcode, int *prefetch)
82 {
83         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
84         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
85
86         switch (instr_hi) {
87         case 0x20:
88         case 0x30:
89                 /*
90                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
91                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
92                  * opcode if some of these prefixes are present so
93                  * X86_64 will never get here anyway
94                  */
95                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
96 #ifdef CONFIG_X86_64
97         case 0x40:
98                 /*
99                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
100                  * Need to figure out under what instruction mode the
101                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
102                  * but for now it's good enough to assume that long
103                  * mode only uses well known segments or kernel.
104                  */
105                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
106 #endif
107         case 0x60:
108                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
109                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
110         case 0xF0:
111                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
112                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
113         case 0x00:
114                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
115                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
116                         return 0;
117
118                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
119                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
120                 return 0;
121         default:
122                 return 0;
123         }
124 }
125
126 static int
127 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
128 {
129         unsigned char *max_instr;
130         unsigned char *instr;
131         int prefetch = 0;
132
133         /*
134          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
135          * do not ignore the fault:
136          */
137         if (error_code & PF_INSTR)
138                 return 0;
139
140         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
141         max_instr = instr + 15;
142
143         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
144                 return 0;
145
146         while (instr < max_instr) {
147                 unsigned char opcode;
148
149                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
150                         break;
151
152                 instr++;
153
154                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
155                         break;
156         }
157         return prefetch;
158 }
159
160 static void
161 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
162                      struct task_struct *tsk)
163 {
164         siginfo_t info;
165
166         info.si_signo   = si_signo;
167         info.si_errno   = 0;
168         info.si_code    = si_code;
169         info.si_addr    = (void __user *)address;
170
171         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
172 }
173
174 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
175 LIST_HEAD(pgd_list);
176
177 #ifdef CONFIG_X86_32
178 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
179 {
180         unsigned index = pgd_index(address);
181         pgd_t *pgd_k;
182         pud_t *pud, *pud_k;
183         pmd_t *pmd, *pmd_k;
184
185         pgd += index;
186         pgd_k = init_mm.pgd + index;
187
188         if (!pgd_present(*pgd_k))
189                 return NULL;
190
191         /*
192          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
193          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
194          * set_pud.
195          */
196         pud = pud_offset(pgd, address);
197         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
198         if (!pud_present(*pud_k))
199                 return NULL;
200
201         pmd = pmd_offset(pud, address);
202         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
203         if (!pmd_present(*pmd_k))
204                 return NULL;
205
206         if (!pmd_present(*pmd))
207                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
208         else
209                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
210
211         return pmd_k;
212 }
213
214 void vmalloc_sync_all(void)
215 {
216         unsigned long address;
217
218         if (SHARED_KERNEL_PMD)
219                 return;
220
221         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
222              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
223              address += PMD_SIZE) {
224
225                 unsigned long flags;
226                 struct page *page;
227
228                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
229                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
230                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
231                                 break;
232                 }
233                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
234         }
235 }
236
237 /*
238  * 32-bit:
239  *
240  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
241  */
242 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
243 {
244         unsigned long pgd_paddr;
245         pmd_t *pmd_k;
246         pte_t *pte_k;
247
248         /* Make sure we are in vmalloc area: */
249         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
250                 return -1;
251
252         /*
253          * Synchronize this task's top level page-table
254          * with the 'reference' page table.
255          *
256          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
257          * an interrupt in the middle of a task switch..
258          */
259         pgd_paddr = read_cr3();
260         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
261         if (!pmd_k)
262                 return -1;
263
264         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
265         if (!pte_present(*pte_k))
266                 return -1;
267
268         return 0;
269 }
270
271 /*
272  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
273  */
274 static inline void
275 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
276                  struct task_struct *tsk)
277 {
278         unsigned long bit;
279
280         if (!v8086_mode(regs))
281                 return;
282
283         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
284         if (bit < 32)
285                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
286 }
287
288 static void dump_pagetable(unsigned long address)
289 {
290         __typeof__(pte_val(__pte(0))) page;
291
292         page = read_cr3();
293         page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[address >> PGDIR_SHIFT];
294
295 #ifdef CONFIG_X86_PAE
296         printk("*pdpt = %016Lx ", page);
297         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
298             && page & _PAGE_PRESENT) {
299                 page &= PAGE_MASK;
300                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PMD_SHIFT)
301                                                         & (PTRS_PER_PMD - 1)];
302                 printk(KERN_CONT "*pde = %016Lx ", page);
303                 page &= ~_PAGE_NX;
304         }
305 #else
306         printk("*pde = %08lx ", page);
307 #endif
308
309         /*
310          * We must not directly access the pte in the highpte
311          * case if the page table is located in highmem.
312          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
313          * it's allocated already:
314          */
315         if ((page >> PAGE_SHIFT) < max_low_pfn
316             && (page & _PAGE_PRESENT)
317             && !(page & _PAGE_PSE)) {
318
319                 page &= PAGE_MASK;
320                 page = ((__typeof__(page) *) __va(page))[(address >> PAGE_SHIFT)
321                                                         & (PTRS_PER_PTE - 1)];
322                 printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(page)*2, (u64)page);
323         }
324
325         printk("\n");
326 }
327
328 #else /* CONFIG_X86_64: */
329
330 void vmalloc_sync_all(void)
331 {
332         unsigned long address;
333
334         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
335              address += PGDIR_SIZE) {
336
337                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
338                 unsigned long flags;
339                 struct page *page;
340
341                 if (pgd_none(*pgd_ref))
342                         continue;
343
344                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
345                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
346                         pgd_t *pgd;
347                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
348                         if (pgd_none(*pgd))
349                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
350                         else
351                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
352                 }
353                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
354         }
355 }
356
357 /*
358  * 64-bit:
359  *
360  *   Handle a fault on the vmalloc area
361  *
362  * This assumes no large pages in there.
363  */
364 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
365 {
366         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
367         pud_t *pud, *pud_ref;
368         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
369         pte_t *pte, *pte_ref;
370
371         /* Make sure we are in vmalloc area: */
372         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
373                 return -1;
374
375         /*
376          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
377          * happen within a race in page table update. In the later
378          * case just flush:
379          */
380         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
381         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
382         if (pgd_none(*pgd_ref))
383                 return -1;
384
385         if (pgd_none(*pgd))
386                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
387         else
388                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
389
390         /*
391          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
392          * are shared:
393          */
394
395         pud = pud_offset(pgd, address);
396         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
397         if (pud_none(*pud_ref))
398                 return -1;
399
400         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
401                 BUG();
402
403         pmd = pmd_offset(pud, address);
404         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
405         if (pmd_none(*pmd_ref))
406                 return -1;
407
408         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
409                 BUG();
410
411         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
412         if (!pte_present(*pte_ref))
413                 return -1;
414
415         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
416
417         /*
418          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
419          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
420          * that:
421          */
422         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
423                 BUG();
424
425         return 0;
426 }
427
428 static const char errata93_warning[] =
429 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
430 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
431 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
432 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
433
434 /*
435  * No vm86 mode in 64-bit mode:
436  */
437 static inline void
438 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
439                  struct task_struct *tsk)
440 {
441 }
442
443 static int bad_address(void *p)
444 {
445         unsigned long dummy;
446
447         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
448 }
449
450 static void dump_pagetable(unsigned long address)
451 {
452         pgd_t *pgd;
453         pud_t *pud;
454         pmd_t *pmd;
455         pte_t *pte;
456
457         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
458
459         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
460
461         pgd += pgd_index(address);
462         if (bad_address(pgd))
463                 goto bad;
464
465         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
466
467         if (!pgd_present(*pgd))
468                 goto out;
469
470         pud = pud_offset(pgd, address);
471         if (bad_address(pud))
472                 goto bad;
473
474         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
475         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
476                 goto out;
477
478         pmd = pmd_offset(pud, address);
479         if (bad_address(pmd))
480                 goto bad;
481
482         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
483         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
484                 goto out;
485
486         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
487         if (bad_address(pte))
488                 goto bad;
489
490         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
491 out:
492         printk("\n");
493         return;
494 bad:
495         printk("BAD\n");
496 }
497
498 #endif /* CONFIG_X86_64 */
499
500 /*
501  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
502  *
503  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
504  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
505  *
506  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
507  *
508  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
509  * Try to work around it here.
510  *
511  * Note we only handle faults in kernel here.
512  * Does nothing on 32-bit.
513  */
514 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
515 {
516 #ifdef CONFIG_X86_64
517         if (address != regs->ip)
518                 return 0;
519
520         if ((address >> 32) != 0)
521                 return 0;
522
523         address |= 0xffffffffUL << 32;
524         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
525             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
526                 printk_once(errata93_warning);
527                 regs->ip = address;
528                 return 1;
529         }
530 #endif
531         return 0;
532 }
533
534 /*
535  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
536  * to illegal addresses >4GB.
537  *
538  * We catch this in the page fault handler because these addresses
539  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
540  * segment in LDT is compatibility mode.
541  */
542 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
543 {
544 #ifdef CONFIG_X86_64
545         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
546                 return 1;
547 #endif
548         return 0;
549 }
550
551 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
552 {
553 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
554         unsigned long nr;
555
556         /*
557          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
558          */
559         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
560                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
561
562                 if (nr == 6) {
563                         do_invalid_op(regs, 0);
564                         return 1;
565                 }
566         }
567 #endif
568         return 0;
569 }
570
571 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
572 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
573
574 static void
575 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
576                 unsigned long address)
577 {
578         if (!oops_may_print())
579                 return;
580
581         if (error_code & PF_INSTR) {
582                 unsigned int level;
583
584                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
585
586                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
587                         printk(nx_warning, current_uid());
588         }
589
590         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
591         if (address < PAGE_SIZE)
592                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
593         else
594                 printk(KERN_CONT "paging request");
595
596         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
597         printk(KERN_ALERT "IP:");
598         printk_address(regs->ip, 1);
599
600         dump_pagetable(address);
601 }
602
603 static noinline void
604 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
605             unsigned long address)
606 {
607         struct task_struct *tsk;
608         unsigned long flags;
609         int sig;
610
611         flags = oops_begin();
612         tsk = current;
613         sig = SIGKILL;
614
615         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
616                tsk->comm, address);
617         dump_pagetable(address);
618
619         tsk->thread.cr2         = address;
620         tsk->thread.trap_no     = 14;
621         tsk->thread.error_code  = error_code;
622
623         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
624                 sig = 0;
625
626         oops_end(flags, regs, sig);
627 }
628
629 static noinline void
630 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
631            unsigned long address)
632 {
633         struct task_struct *tsk = current;
634         unsigned long *stackend;
635         unsigned long flags;
636         int sig;
637
638         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
639         if (fixup_exception(regs))
640                 return;
641
642         /*
643          * 32-bit:
644          *
645          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
646          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
647          *   handled it.
648          *
649          * 64-bit:
650          *
651          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
652          */
653         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
654                 return;
655
656         if (is_errata93(regs, address))
657                 return;
658
659         /*
660          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
661          * terminate things with extreme prejudice:
662          */
663         flags = oops_begin();
664
665         show_fault_oops(regs, error_code, address);
666
667         stackend = end_of_stack(tsk);
668         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
669                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
670
671         tsk->thread.cr2         = address;
672         tsk->thread.trap_no     = 14;
673         tsk->thread.error_code  = error_code;
674
675         sig = SIGKILL;
676         if (__die("Oops", regs, error_code))
677                 sig = 0;
678
679         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
680         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
681
682         oops_end(flags, regs, sig);
683 }
684
685 /*
686  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
687  * sysctl is set:
688  */
689 static inline void
690 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
691                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
692 {
693         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
694                 return;
695
696         if (!printk_ratelimit())
697                 return;
698
699         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
700                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
701                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
702                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
703
704         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
705
706         printk(KERN_CONT "\n");
707 }
708
709 static void
710 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
711                        unsigned long address, int si_code)
712 {
713         struct task_struct *tsk = current;
714
715         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
716         if (error_code & PF_USER) {
717                 /*
718                  * It's possible to have interrupts off here:
719                  */
720                 local_irq_enable();
721
722                 /*
723                  * Valid to do another page fault here because this one came
724                  * from user space:
725                  */
726                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
727                         return;
728
729                 if (is_errata100(regs, address))
730                         return;
731
732                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
733                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
734
735                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
736                 tsk->thread.cr2         = address;
737                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
738                 tsk->thread.trap_no     = 14;
739
740                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
741
742                 return;
743         }
744
745         if (is_f00f_bug(regs, address))
746                 return;
747
748         no_context(regs, error_code, address);
749 }
750
751 static noinline void
752 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
753                      unsigned long address)
754 {
755         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
756 }
757
758 static void
759 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
760            unsigned long address, int si_code)
761 {
762         struct mm_struct *mm = current->mm;
763
764         /*
765          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
766          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
767          */
768         up_read(&mm->mmap_sem);
769
770         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
771 }
772
773 static noinline void
774 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
775 {
776         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
777 }
778
779 static noinline void
780 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
781                       unsigned long address)
782 {
783         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
784 }
785
786 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
787 static void
788 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
789               unsigned long address)
790 {
791         /*
792          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
793          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
794          */
795         up_read(&current->mm->mmap_sem);
796
797         pagefault_out_of_memory();
798 }
799
800 static void
801 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
802 {
803         struct task_struct *tsk = current;
804         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
805
806         up_read(&mm->mmap_sem);
807
808         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
809         if (!(error_code & PF_USER))
810                 no_context(regs, error_code, address);
811
812         /* User-space => ok to do another page fault: */
813         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
814                 return;
815
816         tsk->thread.cr2         = address;
817         tsk->thread.error_code  = error_code;
818         tsk->thread.trap_no     = 14;
819
820         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
821 }
822
823 static noinline void
824 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
825                unsigned long address, unsigned int fault)
826 {
827         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
828                 out_of_memory(regs, error_code, address);
829         } else {
830                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
831                         do_sigbus(regs, error_code, address);
832                 else
833                         BUG();
834         }
835 }
836
837 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
838 {
839         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
840                 return 0;
841
842         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
843                 return 0;
844
845         return 1;
846 }
847
848 /*
849  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
850  *
851  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
852  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
853  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
854  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
855  * on other processors.
856  *
857  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
858  * increasing the permissions on a page.
859  */
860 static noinline int
861 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
862 {
863         pgd_t *pgd;
864         pud_t *pud;
865         pmd_t *pmd;
866         pte_t *pte;
867         int ret;
868
869         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
870         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
871                 return 0;
872
873         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
874         if (!pgd_present(*pgd))
875                 return 0;
876
877         pud = pud_offset(pgd, address);
878         if (!pud_present(*pud))
879                 return 0;
880
881         if (pud_large(*pud))
882                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
883
884         pmd = pmd_offset(pud, address);
885         if (!pmd_present(*pmd))
886                 return 0;
887
888         if (pmd_large(*pmd))
889                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
890
891         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
892         if (!pte_present(*pte))
893                 return 0;
894
895         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
896         if (!ret)
897                 return 0;
898
899         /*
900          * Make sure we have permissions in PMD.
901          * If not, then there's a bug in the page tables:
902          */
903         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
904         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
905
906         return ret;
907 }
908
909 int show_unhandled_signals = 1;
910
911 static inline int
912 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
913 {
914         if (write) {
915                 /* write, present and write, not present: */
916                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
917                         return 1;
918                 return 0;
919         }
920
921         /* read, present: */
922         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
923                 return 1;
924
925         /* read, not present: */
926         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
927                 return 1;
928
929         return 0;
930 }
931
932 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
933 {
934         return address >= TASK_SIZE_MAX;
935 }
936
937 /*
938  * This routine handles page faults.  It determines the address,
939  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
940  * routines.
941  */
942 dotraplinkage void __kprobes
943 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
944 {
945         struct vm_area_struct *vma;
946         struct task_struct *tsk;
947         unsigned long address;
948         struct mm_struct *mm;
949         int write;
950         int fault;
951
952         tsk = current;
953         mm = tsk->mm;
954
955         /* Get the faulting address: */
956         address = read_cr2();
957
958         /*
959          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
960          * both a tracked kernel page and a userspace page.
961          */
962         if (kmemcheck_active(regs))
963                 kmemcheck_hide(regs);
964         prefetchw(&mm->mmap_sem);
965
966         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
967                 return;
968
969         /*
970          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
971          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
972          *
973          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
974          * be in an interrupt or a critical region, and should
975          * only copy the information from the master page table,
976          * nothing more.
977          *
978          * This verifies that the fault happens in kernel space
979          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
980          * protection error (error_code & 9) == 0.
981          */
982         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
983                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
984                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
985                                 return;
986
987                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
988                                 return;
989                 }
990
991                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
992                 if (spurious_fault(error_code, address))
993                         return;
994
995                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
996                 if (notify_page_fault(regs))
997                         return;
998                 /*
999                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1000                  * fault we could otherwise deadlock:
1001                  */
1002                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1003
1004                 return;
1005         }
1006
1007         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1008         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1009                 return;
1010         /*
1011          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1012          * vmalloc fault has been handled.
1013          *
1014          * User-mode registers count as a user access even for any
1015          * potential system fault or CPU buglet:
1016          */
1017         if (user_mode_vm(regs)) {
1018                 local_irq_enable();
1019                 error_code |= PF_USER;
1020         } else {
1021                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1022                         local_irq_enable();
1023         }
1024
1025         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1026                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1027
1028         perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1029
1030         /*
1031          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1032          * in an atomic region then we must not take the fault:
1033          */
1034         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1035                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1036                 return;
1037         }
1038
1039         /*
1040          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1041          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1042          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1043          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1044          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1045          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1046          * references user space from well defined areas of code, which are
1047          * listed in the exceptions table.
1048          *
1049          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1050          * the source reference check when there is a possibility of a
1051          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1052          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1053          * space check, thus avoiding the deadlock:
1054          */
1055         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1056                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1057                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1058                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1059                         return;
1060                 }
1061                 down_read(&mm->mmap_sem);
1062         } else {
1063                 /*
1064                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1065                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1066                  * down_read():
1067                  */
1068                 might_sleep();
1069         }
1070
1071         vma = find_vma(mm, address);
1072         if (unlikely(!vma)) {
1073                 bad_area(regs, error_code, address);
1074                 return;
1075         }
1076         if (likely(vma->vm_start <= address))
1077                 goto good_area;
1078         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1079                 bad_area(regs, error_code, address);
1080                 return;
1081         }
1082         if (error_code & PF_USER) {
1083                 /*
1084                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1085                  * The large cushion allows instructions like enter
1086                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1087                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1088                  */
1089                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1090                         bad_area(regs, error_code, address);
1091                         return;
1092                 }
1093         }
1094         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1095                 bad_area(regs, error_code, address);
1096                 return;
1097         }
1098
1099         /*
1100          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1101          * we can handle it..
1102          */
1103 good_area:
1104         write = error_code & PF_WRITE;
1105
1106         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1107                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1108                 return;
1109         }
1110
1111         /*
1112          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1113          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1114          * the fault:
1115          */
1116         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1117
1118         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1119                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1120                 return;
1121         }
1122
1123         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1124                 tsk->maj_flt++;
1125                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1126                                      regs, address);
1127         } else {
1128                 tsk->min_flt++;
1129                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1130                                      regs, address);
1131         }
1132
1133         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1134
1135         up_read(&mm->mmap_sem);
1136 }