85307cc6e45f951b80a7d49d19cc873b779bd595
[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 
430 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
431 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
432 "******* Please consider a BIOS update.\n"
433 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
434
435 /*
436  * No vm86 mode in 64-bit mode:
437  */
438 static inline void
439 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
440                  struct task_struct *tsk)
441 {
442 }
443
444 static int bad_address(void *p)
445 {
446         unsigned long dummy;
447
448         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
449 }
450
451 static void dump_pagetable(unsigned long address)
452 {
453         pgd_t *pgd;
454         pud_t *pud;
455         pmd_t *pmd;
456         pte_t *pte;
457
458         pgd = (pgd_t *)read_cr3();
459
460         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK);
461
462         pgd += pgd_index(address);
463         if (bad_address(pgd))
464                 goto bad;
465
466         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
467
468         if (!pgd_present(*pgd))
469                 goto out;
470
471         pud = pud_offset(pgd, address);
472         if (bad_address(pud))
473                 goto bad;
474
475         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
476         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
477                 goto out;
478
479         pmd = pmd_offset(pud, address);
480         if (bad_address(pmd))
481                 goto bad;
482
483         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
484         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
485                 goto out;
486
487         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
488         if (bad_address(pte))
489                 goto bad;
490
491         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
492 out:
493         printk("\n");
494         return;
495 bad:
496         printk("BAD\n");
497 }
498
499 #endif /* CONFIG_X86_64 */
500
501 /*
502  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
503  *
504  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
505  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
506  *
507  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
508  *
509  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
510  * Try to work around it here.
511  *
512  * Note we only handle faults in kernel here.
513  * Does nothing on 32-bit.
514  */
515 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
516 {
517 #ifdef CONFIG_X86_64
518         if (address != regs->ip)
519                 return 0;
520
521         if ((address >> 32) != 0)
522                 return 0;
523
524         address |= 0xffffffffUL << 32;
525         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
526             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
527                 printk_once(errata93_warning);
528                 regs->ip = address;
529                 return 1;
530         }
531 #endif
532         return 0;
533 }
534
535 /*
536  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
537  * to illegal addresses >4GB.
538  *
539  * We catch this in the page fault handler because these addresses
540  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
541  * segment in LDT is compatibility mode.
542  */
543 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
544 {
545 #ifdef CONFIG_X86_64
546         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
547                 return 1;
548 #endif
549         return 0;
550 }
551
552 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
553 {
554 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
555         unsigned long nr;
556
557         /*
558          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
559          */
560         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
561                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
562
563                 if (nr == 6) {
564                         do_invalid_op(regs, 0);
565                         return 1;
566                 }
567         }
568 #endif
569         return 0;
570 }
571
572 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
573 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
574
575 static void
576 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
577                 unsigned long address)
578 {
579         if (!oops_may_print())
580                 return;
581
582         if (error_code & PF_INSTR) {
583                 unsigned int level;
584
585                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
586
587                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
588                         printk(nx_warning, current_uid());
589         }
590
591         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
592         if (address < PAGE_SIZE)
593                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
594         else
595                 printk(KERN_CONT "paging request");
596
597         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
598         printk(KERN_ALERT "IP:");
599         printk_address(regs->ip, 1);
600
601         dump_pagetable(address);
602 }
603
604 static noinline void
605 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
606             unsigned long address)
607 {
608         struct task_struct *tsk;
609         unsigned long flags;
610         int sig;
611
612         flags = oops_begin();
613         tsk = current;
614         sig = SIGKILL;
615
616         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
617                tsk->comm, address);
618         dump_pagetable(address);
619
620         tsk->thread.cr2         = address;
621         tsk->thread.trap_no     = 14;
622         tsk->thread.error_code  = error_code;
623
624         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
625                 sig = 0;
626
627         oops_end(flags, regs, sig);
628 }
629
630 static noinline void
631 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
632            unsigned long address)
633 {
634         struct task_struct *tsk = current;
635         unsigned long *stackend;
636         unsigned long flags;
637         int sig;
638
639         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
640         if (fixup_exception(regs))
641                 return;
642
643         /*
644          * 32-bit:
645          *
646          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
647          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
648          *   handled it.
649          *
650          * 64-bit:
651          *
652          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
653          */
654         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
655                 return;
656
657         if (is_errata93(regs, address))
658                 return;
659
660         /*
661          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
662          * terminate things with extreme prejudice:
663          */
664         flags = oops_begin();
665
666         show_fault_oops(regs, error_code, address);
667
668         stackend = end_of_stack(tsk);
669         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
670                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
671
672         tsk->thread.cr2         = address;
673         tsk->thread.trap_no     = 14;
674         tsk->thread.error_code  = error_code;
675
676         sig = SIGKILL;
677         if (__die("Oops", regs, error_code))
678                 sig = 0;
679
680         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
681         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
682
683         oops_end(flags, regs, sig);
684 }
685
686 /*
687  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
688  * sysctl is set:
689  */
690 static inline void
691 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
692                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
693 {
694         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
695                 return;
696
697         if (!printk_ratelimit())
698                 return;
699
700         printk(KERN_CONT "%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
701                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
702                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
703                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
704
705         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
706
707         printk(KERN_CONT "\n");
708 }
709
710 static void
711 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
712                        unsigned long address, int si_code)
713 {
714         struct task_struct *tsk = current;
715
716         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
717         if (error_code & PF_USER) {
718                 /*
719                  * It's possible to have interrupts off here:
720                  */
721                 local_irq_enable();
722
723                 /*
724                  * Valid to do another page fault here because this one came
725                  * from user space:
726                  */
727                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
728                         return;
729
730                 if (is_errata100(regs, address))
731                         return;
732
733                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
734                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
735
736                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
737                 tsk->thread.cr2         = address;
738                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
739                 tsk->thread.trap_no     = 14;
740
741                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
742
743                 return;
744         }
745
746         if (is_f00f_bug(regs, address))
747                 return;
748
749         no_context(regs, error_code, address);
750 }
751
752 static noinline void
753 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
754                      unsigned long address)
755 {
756         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
757 }
758
759 static void
760 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
761            unsigned long address, int si_code)
762 {
763         struct mm_struct *mm = current->mm;
764
765         /*
766          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
767          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
768          */
769         up_read(&mm->mmap_sem);
770
771         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
772 }
773
774 static noinline void
775 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
776 {
777         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
778 }
779
780 static noinline void
781 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
782                       unsigned long address)
783 {
784         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
785 }
786
787 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
788 static void
789 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
790               unsigned long address)
791 {
792         /*
793          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
794          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
795          */
796         up_read(&current->mm->mmap_sem);
797
798         pagefault_out_of_memory();
799 }
800
801 static void
802 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
803 {
804         struct task_struct *tsk = current;
805         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
806
807         up_read(&mm->mmap_sem);
808
809         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
810         if (!(error_code & PF_USER))
811                 no_context(regs, error_code, address);
812
813         /* User-space => ok to do another page fault: */
814         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
815                 return;
816
817         tsk->thread.cr2         = address;
818         tsk->thread.error_code  = error_code;
819         tsk->thread.trap_no     = 14;
820
821         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
822 }
823
824 static noinline void
825 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
826                unsigned long address, unsigned int fault)
827 {
828         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
829                 out_of_memory(regs, error_code, address);
830         } else {
831                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
832                         do_sigbus(regs, error_code, address);
833                 else
834                         BUG();
835         }
836 }
837
838 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
839 {
840         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
841                 return 0;
842
843         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
844                 return 0;
845
846         return 1;
847 }
848
849 /*
850  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
851  *
852  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
853  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
854  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
855  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
856  * on other processors.
857  *
858  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
859  * increasing the permissions on a page.
860  */
861 static noinline int
862 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
863 {
864         pgd_t *pgd;
865         pud_t *pud;
866         pmd_t *pmd;
867         pte_t *pte;
868         int ret;
869
870         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
871         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
872                 return 0;
873
874         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
875         if (!pgd_present(*pgd))
876                 return 0;
877
878         pud = pud_offset(pgd, address);
879         if (!pud_present(*pud))
880                 return 0;
881
882         if (pud_large(*pud))
883                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
884
885         pmd = pmd_offset(pud, address);
886         if (!pmd_present(*pmd))
887                 return 0;
888
889         if (pmd_large(*pmd))
890                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
891
892         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
893         if (!pte_present(*pte))
894                 return 0;
895
896         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
897         if (!ret)
898                 return 0;
899
900         /*
901          * Make sure we have permissions in PMD.
902          * If not, then there's a bug in the page tables:
903          */
904         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
905         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
906
907         return ret;
908 }
909
910 int show_unhandled_signals = 1;
911
912 static inline int
913 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
914 {
915         if (write) {
916                 /* write, present and write, not present: */
917                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
918                         return 1;
919                 return 0;
920         }
921
922         /* read, present: */
923         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
924                 return 1;
925
926         /* read, not present: */
927         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
928                 return 1;
929
930         return 0;
931 }
932
933 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
934 {
935         return address >= TASK_SIZE_MAX;
936 }
937
938 /*
939  * This routine handles page faults.  It determines the address,
940  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
941  * routines.
942  */
943 dotraplinkage void __kprobes
944 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
945 {
946         struct vm_area_struct *vma;
947         struct task_struct *tsk;
948         unsigned long address;
949         struct mm_struct *mm;
950         int write;
951         int fault;
952
953         tsk = current;
954         mm = tsk->mm;
955
956         /* Get the faulting address: */
957         address = read_cr2();
958
959         /*
960          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
961          * both a tracked kernel page and a userspace page.
962          */
963         if (kmemcheck_active(regs))
964                 kmemcheck_hide(regs);
965         prefetchw(&mm->mmap_sem);
966
967         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
968                 return;
969
970         /*
971          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
972          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
973          *
974          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
975          * be in an interrupt or a critical region, and should
976          * only copy the information from the master page table,
977          * nothing more.
978          *
979          * This verifies that the fault happens in kernel space
980          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
981          * protection error (error_code & 9) == 0.
982          */
983         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
984                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
985                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
986                                 return;
987
988                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
989                                 return;
990                 }
991
992                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
993                 if (spurious_fault(error_code, address))
994                         return;
995
996                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
997                 if (notify_page_fault(regs))
998                         return;
999                 /*
1000                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1001                  * fault we could otherwise deadlock:
1002                  */
1003                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1004
1005                 return;
1006         }
1007
1008         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1009         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1010                 return;
1011         /*
1012          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1013          * vmalloc fault has been handled.
1014          *
1015          * User-mode registers count as a user access even for any
1016          * potential system fault or CPU buglet:
1017          */
1018         if (user_mode_vm(regs)) {
1019                 local_irq_enable();
1020                 error_code |= PF_USER;
1021         } else {
1022                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1023                         local_irq_enable();
1024         }
1025
1026         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1027                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1028
1029         perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1030
1031         /*
1032          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1033          * in an atomic region then we must not take the fault:
1034          */
1035         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1036                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1037                 return;
1038         }
1039
1040         /*
1041          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1042          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1043          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1044          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1045          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1046          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1047          * references user space from well defined areas of code, which are
1048          * listed in the exceptions table.
1049          *
1050          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1051          * the source reference check when there is a possibility of a
1052          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1053          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1054          * space check, thus avoiding the deadlock:
1055          */
1056         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1057                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1058                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1059                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1060                         return;
1061                 }
1062                 down_read(&mm->mmap_sem);
1063         } else {
1064                 /*
1065                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1066                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1067                  * down_read():
1068                  */
1069                 might_sleep();
1070         }
1071
1072         vma = find_vma(mm, address);
1073         if (unlikely(!vma)) {
1074                 bad_area(regs, error_code, address);
1075                 return;
1076         }
1077         if (likely(vma->vm_start <= address))
1078                 goto good_area;
1079         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1080                 bad_area(regs, error_code, address);
1081                 return;
1082         }
1083         if (error_code & PF_USER) {
1084                 /*
1085                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1086                  * The large cushion allows instructions like enter
1087                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1088                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1089                  */
1090                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1091                         bad_area(regs, error_code, address);
1092                         return;
1093                 }
1094         }
1095         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1096                 bad_area(regs, error_code, address);
1097                 return;
1098         }
1099
1100         /*
1101          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1102          * we can handle it..
1103          */
1104 good_area:
1105         write = error_code & PF_WRITE;
1106
1107         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1108                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1109                 return;
1110         }
1111
1112         /*
1113          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1114          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1115          * the fault:
1116          */
1117         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1118
1119         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1120                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1121                 return;
1122         }
1123
1124         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1125                 tsk->maj_flt++;
1126                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1127                                      regs, address);
1128         } else {
1129                 tsk->min_flt++;
1130                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1131                                      regs, address);
1132         }
1133
1134         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1135
1136         up_read(&mm->mmap_sem);
1137 }