aaaa4d225f7e25ad86c66511fcdf06d598ce9a09
[linux-2.6.git] / arch / i386 / mm / fault.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/mm/fault.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
5  */
6
7 #include <linux/signal.h>
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/errno.h>
11 #include <linux/string.h>
12 #include <linux/types.h>
13 #include <linux/ptrace.h>
14 #include <linux/mman.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/smp_lock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/tty.h>
21 #include <linux/vt_kern.h>              /* For unblank_screen() */
22 #include <linux/highmem.h>
23 #include <linux/module.h>
24 #include <linux/kprobes.h>
25 #include <linux/uaccess.h>
26
27 #include <asm/system.h>
28 #include <asm/desc.h>
29 #include <asm/kdebug.h>
30 #include <asm/segment.h>
31
32 extern void die(const char *,struct pt_regs *,long);
33
34 static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(notify_page_fault_chain);
35
36 int register_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
37 {
38         vmalloc_sync_all();
39         return atomic_notifier_chain_register(&notify_page_fault_chain, nb);
40 }
41 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_page_fault_notifier);
42
43 int unregister_page_fault_notifier(struct notifier_block *nb)
44 {
45         return atomic_notifier_chain_unregister(&notify_page_fault_chain, nb);
46 }
47 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_page_fault_notifier);
48
49 static inline int notify_page_fault(enum die_val val, const char *str,
50                         struct pt_regs *regs, long err, int trap, int sig)
51 {
52         struct die_args args = {
53                 .regs = regs,
54                 .str = str,
55                 .err = err,
56                 .trapnr = trap,
57                 .signr = sig
58         };
59         return atomic_notifier_call_chain(&notify_page_fault_chain, val, &args);
60 }
61
62 /*
63  * Unlock any spinlocks which will prevent us from getting the
64  * message out 
65  */
66 void bust_spinlocks(int yes)
67 {
68         int loglevel_save = console_loglevel;
69
70         if (yes) {
71                 oops_in_progress = 1;
72                 return;
73         }
74 #ifdef CONFIG_VT
75         unblank_screen();
76 #endif
77         oops_in_progress = 0;
78         /*
79          * OK, the message is on the console.  Now we call printk()
80          * without oops_in_progress set so that printk will give klogd
81          * a poke.  Hold onto your hats...
82          */
83         console_loglevel = 15;          /* NMI oopser may have shut the console up */
84         printk(" ");
85         console_loglevel = loglevel_save;
86 }
87
88 /*
89  * Return EIP plus the CS segment base.  The segment limit is also
90  * adjusted, clamped to the kernel/user address space (whichever is
91  * appropriate), and returned in *eip_limit.
92  *
93  * The segment is checked, because it might have been changed by another
94  * task between the original faulting instruction and here.
95  *
96  * If CS is no longer a valid code segment, or if EIP is beyond the
97  * limit, or if it is a kernel address when CS is not a kernel segment,
98  * then the returned value will be greater than *eip_limit.
99  * 
100  * This is slow, but is very rarely executed.
101  */
102 static inline unsigned long get_segment_eip(struct pt_regs *regs,
103                                             unsigned long *eip_limit)
104 {
105         unsigned long eip = regs->eip;
106         unsigned seg = regs->xcs & 0xffff;
107         u32 seg_ar, seg_limit, base, *desc;
108
109         /* Unlikely, but must come before segment checks. */
110         if (unlikely(regs->eflags & VM_MASK)) {
111                 base = seg << 4;
112                 *eip_limit = base + 0xffff;
113                 return base + (eip & 0xffff);
114         }
115
116         /* The standard kernel/user address space limit. */
117         *eip_limit = user_mode(regs) ? USER_DS.seg : KERNEL_DS.seg;
118         
119         /* By far the most common cases. */
120         if (likely(SEGMENT_IS_FLAT_CODE(seg)))
121                 return eip;
122
123         /* Check the segment exists, is within the current LDT/GDT size,
124            that kernel/user (ring 0..3) has the appropriate privilege,
125            that it's a code segment, and get the limit. */
126         __asm__ ("larl %3,%0; lsll %3,%1"
127                  : "=&r" (seg_ar), "=r" (seg_limit) : "0" (0), "rm" (seg));
128         if ((~seg_ar & 0x9800) || eip > seg_limit) {
129                 *eip_limit = 0;
130                 return 1;        /* So that returned eip > *eip_limit. */
131         }
132
133         /* Get the GDT/LDT descriptor base. 
134            When you look for races in this code remember that
135            LDT and other horrors are only used in user space. */
136         if (seg & (1<<2)) {
137                 /* Must lock the LDT while reading it. */
138                 down(&current->mm->context.sem);
139                 desc = current->mm->context.ldt;
140                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
141         } else {
142                 /* Must disable preemption while reading the GDT. */
143                 desc = (u32 *)get_cpu_gdt_table(get_cpu());
144                 desc = (void *)desc + (seg & ~7);
145         }
146
147         /* Decode the code segment base from the descriptor */
148         base = get_desc_base((unsigned long *)desc);
149
150         if (seg & (1<<2)) { 
151                 up(&current->mm->context.sem);
152         } else
153                 put_cpu();
154
155         /* Adjust EIP and segment limit, and clamp at the kernel limit.
156            It's legitimate for segments to wrap at 0xffffffff. */
157         seg_limit += base;
158         if (seg_limit < *eip_limit && seg_limit >= base)
159                 *eip_limit = seg_limit;
160         return eip + base;
161 }
162
163 /* 
164  * Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
165  * Check that here and ignore it.
166  */
167 static int __is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
168
169         unsigned long limit;
170         unsigned char *instr = (unsigned char *)get_segment_eip (regs, &limit);
171         int scan_more = 1;
172         int prefetch = 0; 
173         int i;
174
175         for (i = 0; scan_more && i < 15; i++) { 
176                 unsigned char opcode;
177                 unsigned char instr_hi;
178                 unsigned char instr_lo;
179
180                 if (instr > (unsigned char *)limit)
181                         break;
182                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
183                         break; 
184
185                 instr_hi = opcode & 0xf0; 
186                 instr_lo = opcode & 0x0f; 
187                 instr++;
188
189                 switch (instr_hi) { 
190                 case 0x20:
191                 case 0x30:
192                         /* Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes. */
193                         scan_more = ((instr_lo & 7) == 0x6);
194                         break;
195                         
196                 case 0x60:
197                         /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
198                         scan_more = (instr_lo & 0xC) == 0x4;
199                         break;          
200                 case 0xF0:
201                         /* 0xF0, 0xF2, and 0xF3 are valid prefixes */
202                         scan_more = !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
203                         break;                  
204                 case 0x00:
205                         /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
206                         scan_more = 0;
207                         if (instr > (unsigned char *)limit)
208                                 break;
209                         if (probe_kernel_address(instr, opcode))
210                                 break;
211                         prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
212                                 (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
213                         break;                  
214                 default:
215                         scan_more = 0;
216                         break;
217                 } 
218         }
219         return prefetch;
220 }
221
222 static inline int is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long addr,
223                               unsigned long error_code)
224 {
225         if (unlikely(boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
226                      boot_cpu_data.x86 >= 6)) {
227                 /* Catch an obscure case of prefetch inside an NX page. */
228                 if (nx_enabled && (error_code & 16))
229                         return 0;
230                 return __is_prefetch(regs, addr);
231         }
232         return 0;
233
234
235 static noinline void force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code,
236         unsigned long address, struct task_struct *tsk)
237 {
238         siginfo_t info;
239
240         info.si_signo = si_signo;
241         info.si_errno = 0;
242         info.si_code = si_code;
243         info.si_addr = (void __user *)address;
244         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
245 }
246
247 fastcall void do_invalid_op(struct pt_regs *, unsigned long);
248
249 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
250 {
251         unsigned index = pgd_index(address);
252         pgd_t *pgd_k;
253         pud_t *pud, *pud_k;
254         pmd_t *pmd, *pmd_k;
255
256         pgd += index;
257         pgd_k = init_mm.pgd + index;
258
259         if (!pgd_present(*pgd_k))
260                 return NULL;
261
262         /*
263          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
264          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
265          * set_pud.
266          */
267
268         pud = pud_offset(pgd, address);
269         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
270         if (!pud_present(*pud_k))
271                 return NULL;
272
273         pmd = pmd_offset(pud, address);
274         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
275         if (!pmd_present(*pmd_k))
276                 return NULL;
277         if (!pmd_present(*pmd))
278                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
279         else
280                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
281         return pmd_k;
282 }
283
284 /*
285  * Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
286  *
287  * This assumes no large pages in there.
288  */
289 static inline int vmalloc_fault(unsigned long address)
290 {
291         unsigned long pgd_paddr;
292         pmd_t *pmd_k;
293         pte_t *pte_k;
294         /*
295          * Synchronize this task's top level page-table
296          * with the 'reference' page table.
297          *
298          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
299          * an interrupt in the middle of a task switch..
300          */
301         pgd_paddr = read_cr3();
302         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
303         if (!pmd_k)
304                 return -1;
305         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
306         if (!pte_present(*pte_k))
307                 return -1;
308         return 0;
309 }
310
311 /*
312  * This routine handles page faults.  It determines the address,
313  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
314  * routines.
315  *
316  * error_code:
317  *      bit 0 == 0 means no page found, 1 means protection fault
318  *      bit 1 == 0 means read, 1 means write
319  *      bit 2 == 0 means kernel, 1 means user-mode
320  *      bit 3 == 1 means use of reserved bit detected
321  *      bit 4 == 1 means fault was an instruction fetch
322  */
323 fastcall void __kprobes do_page_fault(struct pt_regs *regs,
324                                       unsigned long error_code)
325 {
326         struct task_struct *tsk;
327         struct mm_struct *mm;
328         struct vm_area_struct * vma;
329         unsigned long address;
330         unsigned long page;
331         int write, si_code;
332
333         /* get the address */
334         address = read_cr2();
335
336         tsk = current;
337
338         si_code = SEGV_MAPERR;
339
340         /*
341          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
342          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
343          *
344          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
345          * be in an interrupt or a critical region, and should
346          * only copy the information from the master page table,
347          * nothing more.
348          *
349          * This verifies that the fault happens in kernel space
350          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
351          * protection error (error_code & 9) == 0.
352          */
353         if (unlikely(address >= TASK_SIZE)) {
354                 if (!(error_code & 0x0000000d) && vmalloc_fault(address) >= 0)
355                         return;
356                 if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
357                                                 SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
358                         return;
359                 /*
360                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
361                  * fault we could otherwise deadlock.
362                  */
363                 goto bad_area_nosemaphore;
364         }
365
366         if (notify_page_fault(DIE_PAGE_FAULT, "page fault", regs, error_code, 14,
367                                         SIGSEGV) == NOTIFY_STOP)
368                 return;
369
370         /* It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the vmalloc
371            fault has been handled. */
372         if (regs->eflags & (X86_EFLAGS_IF|VM_MASK))
373                 local_irq_enable();
374
375         mm = tsk->mm;
376
377         /*
378          * If we're in an interrupt, have no user context or are running in an
379          * atomic region then we must not take the fault..
380          */
381         if (in_atomic() || !mm)
382                 goto bad_area_nosemaphore;
383
384         /* When running in the kernel we expect faults to occur only to
385          * addresses in user space.  All other faults represent errors in the
386          * kernel and should generate an OOPS.  Unfortunatly, in the case of an
387          * erroneous fault occurring in a code path which already holds mmap_sem
388          * we will deadlock attempting to validate the fault against the
389          * address space.  Luckily the kernel only validly references user
390          * space from well defined areas of code, which are listed in the
391          * exceptions table.
392          *
393          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
394          * the source reference check when there is a possibilty of a deadlock.
395          * Attempt to lock the address space, if we cannot we then validate the
396          * source.  If this is invalid we can skip the address space check,
397          * thus avoiding the deadlock.
398          */
399         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
400                 if ((error_code & 4) == 0 &&
401                     !search_exception_tables(regs->eip))
402                         goto bad_area_nosemaphore;
403                 down_read(&mm->mmap_sem);
404         }
405
406         vma = find_vma(mm, address);
407         if (!vma)
408                 goto bad_area;
409         if (vma->vm_start <= address)
410                 goto good_area;
411         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
412                 goto bad_area;
413         if (error_code & 4) {
414                 /*
415                  * Accessing the stack below %esp is always a bug.
416                  * The large cushion allows instructions like enter
417                  * and pusha to work.  ("enter $65535,$31" pushes
418                  * 32 pointers and then decrements %esp by 65535.)
419                  */
420                 if (address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->esp)
421                         goto bad_area;
422         }
423         if (expand_stack(vma, address))
424                 goto bad_area;
425 /*
426  * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
427  * we can handle it..
428  */
429 good_area:
430         si_code = SEGV_ACCERR;
431         write = 0;
432         switch (error_code & 3) {
433                 default:        /* 3: write, present */
434                                 /* fall through */
435                 case 2:         /* write, not present */
436                         if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
437                                 goto bad_area;
438                         write++;
439                         break;
440                 case 1:         /* read, present */
441                         goto bad_area;
442                 case 0:         /* read, not present */
443                         if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
444                                 goto bad_area;
445         }
446
447  survive:
448         /*
449          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
450          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
451          * the fault.
452          */
453         switch (handle_mm_fault(mm, vma, address, write)) {
454                 case VM_FAULT_MINOR:
455                         tsk->min_flt++;
456                         break;
457                 case VM_FAULT_MAJOR:
458                         tsk->maj_flt++;
459                         break;
460                 case VM_FAULT_SIGBUS:
461                         goto do_sigbus;
462                 case VM_FAULT_OOM:
463                         goto out_of_memory;
464                 default:
465                         BUG();
466         }
467
468         /*
469          * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
470          */
471         if (regs->eflags & VM_MASK) {
472                 unsigned long bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
473                 if (bit < 32)
474                         tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
475         }
476         up_read(&mm->mmap_sem);
477         return;
478
479 /*
480  * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
481  * Fix it, but check if it's kernel or user first..
482  */
483 bad_area:
484         up_read(&mm->mmap_sem);
485
486 bad_area_nosemaphore:
487         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
488         if (error_code & 4) {
489                 /* 
490                  * Valid to do another page fault here because this one came 
491                  * from user space.
492                  */
493                 if (is_prefetch(regs, address, error_code))
494                         return;
495
496                 tsk->thread.cr2 = address;
497                 /* Kernel addresses are always protection faults */
498                 tsk->thread.error_code = error_code | (address >= TASK_SIZE);
499                 tsk->thread.trap_no = 14;
500                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
501                 return;
502         }
503
504 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
505         /*
506          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround.
507          */
508         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
509                 unsigned long nr;
510                 
511                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
512
513                 if (nr == 6) {
514                         do_invalid_op(regs, 0);
515                         return;
516                 }
517         }
518 #endif
519
520 no_context:
521         /* Are we prepared to handle this kernel fault?  */
522         if (fixup_exception(regs))
523                 return;
524
525         /* 
526          * Valid to do another page fault here, because if this fault
527          * had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have 
528          * handled it.
529          */
530         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
531                 return;
532
533 /*
534  * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
535  * terminate things with extreme prejudice.
536  */
537
538         bust_spinlocks(1);
539
540         if (oops_may_print()) {
541         #ifdef CONFIG_X86_PAE
542                 if (error_code & 16) {
543                         pte_t *pte = lookup_address(address);
544
545                         if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec_kernel(*pte))
546                                 printk(KERN_CRIT "kernel tried to execute "
547                                         "NX-protected page - exploit attempt? "
548                                         "(uid: %d)\n", current->uid);
549                 }
550         #endif
551                 if (address < PAGE_SIZE)
552                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel NULL "
553                                         "pointer dereference");
554                 else
555                         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel paging"
556                                         " request");
557                 printk(" at virtual address %08lx\n",address);
558                 printk(KERN_ALERT " printing eip:\n");
559                 printk("%08lx\n", regs->eip);
560         }
561         page = read_cr3();
562         page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> 22];
563         if (oops_may_print())
564                 printk(KERN_ALERT "*pde = %08lx\n", page);
565         /*
566          * We must not directly access the pte in the highpte
567          * case, the page table might be allocated in highmem.
568          * And lets rather not kmap-atomic the pte, just in case
569          * it's allocated already.
570          */
571 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
572         if ((page & 1) && oops_may_print()) {
573                 page &= PAGE_MASK;
574                 address &= 0x003ff000;
575                 page = ((unsigned long *) __va(page))[address >> PAGE_SHIFT];
576                 printk(KERN_ALERT "*pte = %08lx\n", page);
577         }
578 #endif
579         tsk->thread.cr2 = address;
580         tsk->thread.trap_no = 14;
581         tsk->thread.error_code = error_code;
582         die("Oops", regs, error_code);
583         bust_spinlocks(0);
584         do_exit(SIGKILL);
585
586 /*
587  * We ran out of memory, or some other thing happened to us that made
588  * us unable to handle the page fault gracefully.
589  */
590 out_of_memory:
591         up_read(&mm->mmap_sem);
592         if (is_init(tsk)) {
593                 yield();
594                 down_read(&mm->mmap_sem);
595                 goto survive;
596         }
597         printk("VM: killing process %s\n", tsk->comm);
598         if (error_code & 4)
599                 do_exit(SIGKILL);
600         goto no_context;
601
602 do_sigbus:
603         up_read(&mm->mmap_sem);
604
605         /* Kernel mode? Handle exceptions or die */
606         if (!(error_code & 4))
607                 goto no_context;
608
609         /* User space => ok to do another page fault */
610         if (is_prefetch(regs, address, error_code))
611                 return;
612
613         tsk->thread.cr2 = address;
614         tsk->thread.error_code = error_code;
615         tsk->thread.trap_no = 14;
616         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
617 }
618
619 #ifndef CONFIG_X86_PAE
620 void vmalloc_sync_all(void)
621 {
622         /*
623          * Note that races in the updates of insync and start aren't
624          * problematic: insync can only get set bits added, and updates to
625          * start are only improving performance (without affecting correctness
626          * if undone).
627          */
628         static DECLARE_BITMAP(insync, PTRS_PER_PGD);
629         static unsigned long start = TASK_SIZE;
630         unsigned long address;
631
632         BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE & ~PGDIR_MASK);
633         for (address = start; address >= TASK_SIZE; address += PGDIR_SIZE) {
634                 if (!test_bit(pgd_index(address), insync)) {
635                         unsigned long flags;
636                         struct page *page;
637
638                         spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
639                         for (page = pgd_list; page; page =
640                                         (struct page *)page->index)
641                                 if (!vmalloc_sync_one(page_address(page),
642                                                                 address)) {
643                                         BUG_ON(page != pgd_list);
644                                         break;
645                                 }
646                         spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
647                         if (!page)
648                                 set_bit(pgd_index(address), insync);
649                 }
650                 if (address == start && test_bit(pgd_index(address), insync))
651                         start = address + PGDIR_SIZE;
652         }
653 }
654 #endif