typo fixes: occuring -> occurring
[linux-2.6.git] / arch / x86_64 / mm / fault.c
1 /*
2  *  linux/arch/x86-64/mm/fault.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
5  *  Copyright (C) 2001,2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
6  */
7
8 #include <linux/config.h>
9 #include <linux/signal.h>
10 #include <linux/sched.h>
11 #include <linux/kernel.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/string.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/ptrace.h>
16 #include <linux/mman.h>
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/smp.h>
19 #include <linux/smp_lock.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/tty.h>
23 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/kprobes.h>
27
28 #include <asm/system.h>
29 #include <asm/uaccess.h>
30 #include <asm/pgalloc.h>
31 #include <asm/smp.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/proto.h>
34 #include <asm/kdebug.h>
35 #include <asm-generic/sections.h>
36
37 /* Page fault error code bits */
38 #define PF_PROT (1<<0)          /* or no page found */
39 #define PF_WRITE        (1<<1)
40 #define PF_USER (1<<2)
41 #define PF_RSVD (1<<3)
42 #define PF_INSTR        (1<<4)
43
44 #ifdef CONFIG_KPROBES
45 ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
46
47 /* Hook to register for page fault notifications */
48 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
49 {
50         vmalloc_sync_all();
51         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
52 }
53
54 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
55 {
56         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
57 }
58
59 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
60                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
61 {
62         struct die_args args = {
63                 .regs = regs,
64                 .str = str,
65                 .err = err,
66                 .trapnr = trap,
67                 .signr = sig
68         };
69         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
70 }
71 #else
72 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
73                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
74 {
75         return NOTIFY_DONE;
76 }
77 #endif
78
79 void bust_spinlocks(int yes)
80 {
81         int loglevel_save = console_loglevel;
82         if (yes) {
83                 oops_in_progress = 1;
84         } else {
85 #ifdef CONFIG_VT
86                 unblank_screen();
87 #endif
88                 oops_in_progress = 0;
89                 /*
90                  * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
91                  * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
92                  * a poke.  Hold onto your hats...
93                  */
94                 console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
95                 printk(" ");
96                 console_loglevel = loglevel_save;
97         }
98 }
99
100 /* Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
101    Check that here and ignore.
102    Opcode checker based on code by Richard Brunner */
103 static noinline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
104                                 unsigned long error_code)
105
106         unsigned char *instr;
107         int scan_more = 1;
108         int prefetch = 0; 
109         unsigned char *max_instr;
110
111         /* If it was a exec fault ignore */
112         if (error_code & PF_INSTR)
113                 return 0;
114         
115         instr = (unsigned char *)convert_rip_to_linear(current, regs);
116         max_instr = instr + 15;
117
118         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
119                 return 0;
120
121         while (scan_more && instr < max_instr) { 
122                 unsigned char opcode;
123                 unsigned char instr_hi;
124                 unsigned char instr_lo;
125
126                 if (__get_user(opcode, instr))
127                         break; 
128
129                 instr_hi = opcode & 0xf0; 
130                 instr_lo = opcode & 0x0f; 
131                 instr++;
132
133                 switch (instr_hi) { 
134                 case 0x20:
135                 case 0x30:
136                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86
137                            prefixes.  In long mode, the CPU will signal
138                            invalid opcode if some of these prefixes are
139                            present so we will never get here anyway */
140                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
141                         break;
142                         
143                 case 0x40:
144                         /* In AMD64 long mode, 0x40 to 0x4F are valid REX prefixes
145                            Need to figure out under what instruction mode the
146                            instruction was issued ... */
147                         /* Could check the LDT for lm, but for now it's good
148                            enough to assume that long mode only uses well known
149                            segments or kernel. */
150                         scan_more = (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
151                         break;
152                         
153                 case 0x60:
154                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
155                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
156                         break;          
157                 case 0xF0:
158                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
159                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
160                         break;                  
161                 case 0x00:
162                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
163                         scan_more = 0;
164                         if (__get_user(opcode, instr)) 
165                                 break;
166                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
167                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
168                         break;                  
169                 default:
170                         scan_more = 0;
171                         break;
172                 } 
173         }
174         return prefetch;
175 }
176
177 static int bad_address(void *p) 
178
179         unsigned long dummy;
180         return __get_user(dummy, (unsigned long *)p);
181
182
183 void dump_pagetable(unsigned long address)
184 {
185         pgd_t *pgd;
186         pud_t *pud;
187         pmd_t *pmd;
188         pte_t *pte;
189
190         asm("movq %%cr3,%0" : "=r" (pgd));
191
192         pgd = __va((unsigned long)pgd & PHYSICAL_PAGE_MASK); 
193         pgd += pgd_index(address);
194         if (bad_address(pgd)) goto bad;
195         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
196         if (!pgd_present(*pgd)) goto ret; 
197
198         pud = pud_offset(pgd, address);
199         if (bad_address(pud)) goto bad;
200         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
201         if (!pud_present(*pud)) goto ret;
202
203         pmd = pmd_offset(pud, address);
204         if (bad_address(pmd)) goto bad;
205         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
206         if (!pmd_present(*pmd)) goto ret;        
207
208         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
209         if (bad_address(pte)) goto bad;
210         printk("PTE %lx", pte_val(*pte)); 
211 ret:
212         printk("\n");
213         return;
214 bad:
215         printk("BAD\n");
216 }
217
218 static const char errata93_warning[] = 
219 KERN_ERR "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
220 KERN_ERR "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
221 KERN_ERR "******* Please consider a BIOS update.\n"
222 KERN_ERR "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
223
224 /* Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
225    BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
226    to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8. 
227    A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this. 
228    The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
229    Try to work around it here.
230    Note we only handle faults in kernel here. */
231
232 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address) 
233 {
234         static int warned;
235         if (address != regs->rip)
236                 return 0;
237         if ((address >> 32) != 0) 
238                 return 0;
239         address |= 0xffffffffUL << 32;
240         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) || 
241             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) { 
242                 if (!warned) {
243                         printk(errata93_warning);               
244                         warned = 1;
245                 }
246                 regs->rip = address;
247                 return 1;
248         }
249         return 0;
250
251
252 int unhandled_signal(struct task_struct *tsk, int sig)
253 {
254         if (tsk->pid == 1)
255                 return 1;
256         if (tsk->ptrace & PT_PTRACED)
257                 return 0;
258         return (tsk->sighand->action[sig-1].sa.sa_handler == SIG_IGN) ||
259                 (tsk->sighand->action[sig-1].sa.sa_handler == SIG_DFL);
260 }
261
262 static noinline void pgtable_bad(unsigned long address, struct pt_regs *regs,
263                                  unsigned long error_code)
264 {
265         unsigned long flags = oops_begin();
266         struct task_struct *tsk;
267
268         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
269                current->comm, address);
270         dump_pagetable(address);
271         tsk = current;
272         tsk->thread.cr2 = address;
273         tsk->thread.trap_no = 14;
274         tsk->thread.error_code = error_code;
275         __die("Bad pagetable", regs, error_code);
276         oops_end(flags);
277         do_exit(SIGKILL);
278 }
279
280 /*
281  * Handle a fault on the vmalloc area
282  *
283  * This assumes no large pages in there.
284  */
285 static int vmalloc_fault(unsigned long address)
286 {
287         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
288         pud_t *pud, *pud_ref;
289         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
290         pte_t *pte, *pte_ref;
291
292         /* Copy kernel mappings over when needed. This can also
293            happen within a race in page table update. In the later
294            case just flush. */
295
296         pgd = pgd_offset(current->mm ?: &init_mm, address);
297         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
298         if (pgd_none(*pgd_ref))
299                 return -1;
300         if (pgd_none(*pgd))
301                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
302         else
303                 BUG_ON(pgd_page(*pgd) != pgd_page(*pgd_ref));
304
305         /* Below here mismatches are bugs because these lower tables
306            are shared */
307
308         pud = pud_offset(pgd, address);
309         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
310         if (pud_none(*pud_ref))
311                 return -1;
312         if (pud_none(*pud) || pud_page(*pud) != pud_page(*pud_ref))
313                 BUG();
314         pmd = pmd_offset(pud, address);
315         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
316         if (pmd_none(*pmd_ref))
317                 return -1;
318         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
319                 BUG();
320         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
321         if (!pte_present(*pte_ref))
322                 return -1;
323         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
324         /* Don't use pte_page here, because the mappings can point
325            outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
326            that. */
327         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
328                 BUG();
329         return 0;
330 }
331
332 int page_fault_trace = 0;
333 int exception_trace = 1;
334
335 /*
336  * This routine handles page faults.  It determines the address,
337  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
338  * routines.
339  */
340 asmlinkage void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs,
341                                         unsigned long error_code)
342 {
343         struct task_struct *tsk;
344         struct mm_struct *mm;
345         struct vm_area_struct * vma;
346         unsigned long address;
347         const struct exception_table_entry *fixup;
348         int write;
349         unsigned long flags;
350         siginfo_t info;
351
352         tsk = current;
353         mm = tsk->mm;
354         prefetchw(&mm->mmap_sem);
355
356         /* get the address */
357         __asm__("movq %%cr2,%0":"=r" (address));
358
359         info.si_code = SEGV_MAPERR;
360
361
362         /*
363          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
364          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
365          *
366          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
367          * be in an interrupt or a critical region, and should
368          * only copy the information from the master page table,
369          * nothing more.
370          *
371          * This verifies that the fault happens in kernel space
372          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
373          * protection error (error_code & 9) == 0.
374          */
375         if (unlikely(address >= TASK_SIZE64)) {
376                 /*
377                  * Don't check for the module range here: its PML4
378                  * is always initialized because it's shared with the main
379                  * kernel text. Only vmalloc may need PML4 syncups.
380                  */
381                 if (!(error_code & (PF_RSVD|PF_USER|PF_PROT)) &&
382                       ((address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))) {
383                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
384                                 return;
385                 }
386                 if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
387                                                 SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
388                         return;
389                 /*
390                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
391                  * fault we could otherwise deadlock.
392                  */
393                 goto bad_area_nosemaphore;
394         }
395
396         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
397                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
398                 return;
399
400         if (likely(regs->eflags & X86_EFLAGS_IF))
401                 local_irq_enable();
402
403         if (unlikely(page_fault_trace))
404                 printk("pagefault rip:%lx rsp:%lx cs:%lu ss:%lu address %lx error %lx\n",
405                        regs->rip,regs->rsp,regs->cs,regs->ss,address,error_code); 
406
407         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
408                 pgtable_bad(address, regs, error_code);
409
410         /*
411          * If we're in an interrupt or have no user
412          * context, we must not take the fault..
413          */
414         if (unlikely(in_atomic() || !mm))
415                 goto bad_area_nosemaphore;
416
417  again:
418         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
419          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
420          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
421          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
422          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
423          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
424          * space from well defined areas of code, which are listed in the
425          * exceptions table.
426          *
427          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
428          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
429          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
430          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
431          * thus avoiding the deadlock.
432          */
433         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
434                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
435                     !search_exception_tables(regs->rip))
436                         goto bad_area_nosemaphore;
437                 down_read(&mm->mmap_sem);
438         }
439
440         vma = find_vma(mm, address);
441         if (!vma)
442                 goto bad_area;
443         if (likely(vma->vm_start <= address))
444                 goto good_area;
445         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
446                 goto bad_area;
447         if (error_code & 4) {
448                 /* Allow userspace just enough access below the stack pointer
449                  * to let the 'enter' instruction work.
450                  */
451                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->rsp)
452                         goto bad_area;
453         }
454         if (expand_stack(vma, address))
455                 goto bad_area;
456 /*
457  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
458  * we can handle it..
459  */
460 good_area:
461         info.si_code = SEGV_ACCERR;
462         write = 0;
463         switch (error_code & (PF_PROT|PF_WRITE)) {
464                 default:        /* 3: write, present */
465                         /* fall through */
466                 case PF_WRITE:          /* write, not present */
467                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
468                                 goto bad_area;
469                         write++;
470                         break;
471                 case PF_PROT:           /* read, present */
472                         goto bad_area;
473                 case 0:                 /* read, not present */
474                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
475                                 goto bad_area;
476         }
477
478         /*
479          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
480          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
481          * the fault.
482          */
483         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
484         case VM_FAULT_MINOR:
485                 tsk->min_flt++;
486                 break;
487         case VM_FAULT_MAJOR:
488                 tsk->maj_flt++;
489                 break;
490         case VM_FAULT_SIGBUS:
491                 goto do_sigbus;
492         default:
493                 goto out_of_memory;
494         }
495
496         up_read(&mm->mmap_sem);
497         return;
498
499 /*
500  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
501  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
502  */
503 bad_area:
504         up_read(&mm->mmap_sem);
505
506 bad_area_nosemaphore:
507         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
508         if (error_code & PF_USER) {
509                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
510                         return;
511
512                 /* Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode
513                    occasionally jumps to illegal addresses >4GB.  We
514                    catch this here in the page fault handler because
515                    these addresses are not reachable. Just detect this
516                    case and return.  Any code segment in LDT is
517                    compatibility mode. */
518                 if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) &&
519                     (address >> 32))
520                         return;
521
522                 if (exception_trace && unhandled_signal(tsk, SIGSEGV)) {
523                         printk(
524                        "%s%s[%d]: segfault at %016lx rip %016lx rsp %016lx error %lx\n",
525                                         tsk->pid > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
526                                         tsk->comm, tsk->pid, address, regs->rip,
527                                         regs->rsp, error_code);
528                 }
529        
530                 tsk->thread.cr2 = address;
531                 /* Kernel addresses are always protection faults */
532                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
533                 tsk->thread.trap_no = 14;
534                 info.si_signo = SIGSEGV;
535                 info.si_errno = 0;
536                 /* info.si_code has been set above */
537                 info.si_addr = (void __user *)address;
538                 force_sig_info(SIGSEGV, &info, tsk);
539                 return;
540         }
541
542 no_context:
543         
544         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
545         fixup = search_exception_tables(regs->rip);
546         if (fixup) {
547                 regs->rip = fixup->fixup;
548                 return;
549         }
550
551         /* 
552          * Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
553          */
554
555         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
556                 return;
557
558         if (is_errata93(regs, address))
559                 return; 
560
561 /*
562  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
563  * terminate things with extreme prejudice.
564  */
565
566         flags = oops_begin();
567
568         if (address < PAGE_SIZE)
569                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel NULL pointer dereference");
570         else
571                 printk(KERN_ALERT "Unable to handle kernel paging request");
572         printk(" at %016lx RIP: \n" KERN_ALERT,address);
573         printk_address(regs->rip);
574         printk("\n");
575         dump_pagetable(address);
576         tsk->thread.cr2 = address;
577         tsk->thread.trap_no = 14;
578         tsk->thread.error_code = error_code;
579         __die("Oops", regs, error_code);
580         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
581         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
582         oops_end(flags);
583         do_exit(SIGKILL);
584
585 /*
586  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
587  * us unable to handle the page fault gracefully.
588  */
589 out_of_memory:
590         up_read(&mm->mmap_sem);
591         if (current->pid == 1) { 
592                 yield();
593                 goto again;
594         }
595         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
596         if (error_code & 4)
597                 do_exit(SIGKILL);
598         goto no_context;
599
600 do_sigbus:
601         up_read(&mm->mmap_sem);
602
603         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
604         if (!(error_code & PF_USER))
605                 goto no_context;
606
607         tsk->thread.cr2 = address;
608         tsk->thread.error_code = error_code;
609         tsk->thread.trap_no = 14;
610         info.si_signo = SIGBUS;
611         info.si_errno = 0;
612         info.si_code = BUS_ADRERR;
613         info.si_addr = (void __user *)address;
614         force_sig_info(SIGBUS, &info, tsk);
615         return;
616 }
617
618 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
619 struct page *pgd_list;
620
621 void vmalloc_sync_all(void)
622 {
623         /* Note that races in the updates of insync and start aren't 
624            problematic:
625            insync can only get set bits added, and updates to start are only
626            improving performance (without affecting correctness if undone). */
627         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
628         static unsigned long start = VMALLOC_START & PGDIR_MASK;
629         unsigned long address;
630
631         for (address = start; address <= VMALLOC_END; address += PGDIR_SIZE) {
632                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
633                         const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
634                         struct page *page;
635
636                         if (pgd_none(*pgd_ref))
637                                 continue;
638                         spin_lock(&pgd_lock);
639                         for (page = pgd_list; page;
640                              page = (struct page *)page->index) {
641                                 pgd_t *pgd;
642                                 pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
643                                 if (pgd_none(*pgd))
644                                         set_pgd(pgd, *pgd_ref);
645                                 else
646                                         BUG_ON(pgd_page(*pgd) != pgd_page(*pgd_ref));
647                         }
648                         spin_unlock(&pgd_lock);
649                         set_bit(pgd_index(address), insync);
650                 }
651                 if (address == start)
652                         start = address + PGDIR_SIZE;
653         }
654         /* Check that there is no need to do the same for the modules area. */
655         BUILD_BUG_ON(!(MODULES_VADDR > __START_KERNEL));
656         BUILD_BUG_ON(!(((MODULES_END - 1) & PGDIR_MASK) == 
657                                 (__START_KERNEL & PGDIR_MASK)));
658 }
659
660 static int __init enable_pagefaulttrace(char *str)
661 {
662         page_fault_trace = 1;
663         return 1;
664 }
665 __setup("pagefaulttrace", enable_pagefaulttrace);