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