Merge branch 'x86-mm-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 bool low_pfn(unsigned long pfn)
289 {
290         return pfn < max_low_pfn;
291 }
292
293 static void dump_pagetable(unsigned long address)
294 {
295         pgd_t *base = __va(read_cr3());
296         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
297         pmd_t *pmd;
298         pte_t *pte;
299
300 #ifdef CONFIG_X86_PAE
301         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
302         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
303                 goto out;
304 #endif
305         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
306         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
307
308         /*
309          * We must not directly access the pte in the highpte
310          * case if the page table is located in highmem.
311          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
312          * it's allocated already:
313          */
314         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
315                 goto out;
316
317         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
318         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
319 out:
320         printk("\n");
321 }
322
323 #else /* CONFIG_X86_64: */
324
325 void vmalloc_sync_all(void)
326 {
327         unsigned long address;
328
329         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
330              address += PGDIR_SIZE) {
331
332                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
333                 unsigned long flags;
334                 struct page *page;
335
336                 if (pgd_none(*pgd_ref))
337                         continue;
338
339                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
340                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
341                         pgd_t *pgd;
342                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
343                         if (pgd_none(*pgd))
344                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
345                         else
346                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
347                 }
348                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
349         }
350 }
351
352 /*
353  * 64-bit:
354  *
355  *   Handle a fault on the vmalloc area
356  *
357  * This assumes no large pages in there.
358  */
359 static noinline int vmalloc_fault(unsigned long address)
360 {
361         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
362         pud_t *pud, *pud_ref;
363         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
364         pte_t *pte, *pte_ref;
365
366         /* Make sure we are in vmalloc area: */
367         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
368                 return -1;
369
370         /*
371          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
372          * happen within a race in page table update. In the later
373          * case just flush:
374          */
375         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
376         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
377         if (pgd_none(*pgd_ref))
378                 return -1;
379
380         if (pgd_none(*pgd))
381                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
382         else
383                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
384
385         /*
386          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
387          * are shared:
388          */
389
390         pud = pud_offset(pgd, address);
391         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
392         if (pud_none(*pud_ref))
393                 return -1;
394
395         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
396                 BUG();
397
398         pmd = pmd_offset(pud, address);
399         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
400         if (pmd_none(*pmd_ref))
401                 return -1;
402
403         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
404                 BUG();
405
406         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
407         if (!pte_present(*pte_ref))
408                 return -1;
409
410         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
411
412         /*
413          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
414          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
415          * that:
416          */
417         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
418                 BUG();
419
420         return 0;
421 }
422
423 static const char errata93_warning[] =
424 KERN_ERR 
425 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
426 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
427 "******* Please consider a BIOS update.\n"
428 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
429
430 /*
431  * No vm86 mode in 64-bit mode:
432  */
433 static inline void
434 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
435                  struct task_struct *tsk)
436 {
437 }
438
439 static int bad_address(void *p)
440 {
441         unsigned long dummy;
442
443         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
444 }
445
446 static void dump_pagetable(unsigned long address)
447 {
448         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
449         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
450         pud_t *pud;
451         pmd_t *pmd;
452         pte_t *pte;
453
454         if (bad_address(pgd))
455                 goto bad;
456
457         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
458
459         if (!pgd_present(*pgd))
460                 goto out;
461
462         pud = pud_offset(pgd, address);
463         if (bad_address(pud))
464                 goto bad;
465
466         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
467         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
468                 goto out;
469
470         pmd = pmd_offset(pud, address);
471         if (bad_address(pmd))
472                 goto bad;
473
474         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
475         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
476                 goto out;
477
478         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
479         if (bad_address(pte))
480                 goto bad;
481
482         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
483 out:
484         printk("\n");
485         return;
486 bad:
487         printk("BAD\n");
488 }
489
490 #endif /* CONFIG_X86_64 */
491
492 /*
493  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
494  *
495  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
496  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
497  *
498  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
499  *
500  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
501  * Try to work around it here.
502  *
503  * Note we only handle faults in kernel here.
504  * Does nothing on 32-bit.
505  */
506 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
507 {
508 #ifdef CONFIG_X86_64
509         if (address != regs->ip)
510                 return 0;
511
512         if ((address >> 32) != 0)
513                 return 0;
514
515         address |= 0xffffffffUL << 32;
516         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
517             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
518                 printk_once(errata93_warning);
519                 regs->ip = address;
520                 return 1;
521         }
522 #endif
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
528  * to illegal addresses >4GB.
529  *
530  * We catch this in the page fault handler because these addresses
531  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
532  * segment in LDT is compatibility mode.
533  */
534 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
535 {
536 #ifdef CONFIG_X86_64
537         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
538                 return 1;
539 #endif
540         return 0;
541 }
542
543 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
544 {
545 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
546         unsigned long nr;
547
548         /*
549          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
550          */
551         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
552                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
553
554                 if (nr == 6) {
555                         do_invalid_op(regs, 0);
556                         return 1;
557                 }
558         }
559 #endif
560         return 0;
561 }
562
563 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
564 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
565
566 static void
567 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
568                 unsigned long address)
569 {
570         if (!oops_may_print())
571                 return;
572
573         if (error_code & PF_INSTR) {
574                 unsigned int level;
575
576                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
577
578                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
579                         printk(nx_warning, current_uid());
580         }
581
582         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
583         if (address < PAGE_SIZE)
584                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
585         else
586                 printk(KERN_CONT "paging request");
587
588         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
589         printk(KERN_ALERT "IP:");
590         printk_address(regs->ip, 1);
591
592         dump_pagetable(address);
593 }
594
595 static noinline void
596 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
597             unsigned long address)
598 {
599         struct task_struct *tsk;
600         unsigned long flags;
601         int sig;
602
603         flags = oops_begin();
604         tsk = current;
605         sig = SIGKILL;
606
607         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
608                tsk->comm, address);
609         dump_pagetable(address);
610
611         tsk->thread.cr2         = address;
612         tsk->thread.trap_no     = 14;
613         tsk->thread.error_code  = error_code;
614
615         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
616                 sig = 0;
617
618         oops_end(flags, regs, sig);
619 }
620
621 static noinline void
622 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
623            unsigned long address)
624 {
625         struct task_struct *tsk = current;
626         unsigned long *stackend;
627         unsigned long flags;
628         int sig;
629
630         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
631         if (fixup_exception(regs))
632                 return;
633
634         /*
635          * 32-bit:
636          *
637          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
638          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
639          *   handled it.
640          *
641          * 64-bit:
642          *
643          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
644          */
645         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
646                 return;
647
648         if (is_errata93(regs, address))
649                 return;
650
651         /*
652          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
653          * terminate things with extreme prejudice:
654          */
655         flags = oops_begin();
656
657         show_fault_oops(regs, error_code, address);
658
659         stackend = end_of_stack(tsk);
660         if (*stackend != STACK_END_MAGIC)
661                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
662
663         tsk->thread.cr2         = address;
664         tsk->thread.trap_no     = 14;
665         tsk->thread.error_code  = error_code;
666
667         sig = SIGKILL;
668         if (__die("Oops", regs, error_code))
669                 sig = 0;
670
671         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
672         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
673
674         oops_end(flags, regs, sig);
675 }
676
677 /*
678  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
679  * sysctl is set:
680  */
681 static inline void
682 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
683                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
684 {
685         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
686                 return;
687
688         if (!printk_ratelimit())
689                 return;
690
691         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
692                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
693                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
694                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
695
696         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
697
698         printk(KERN_CONT "\n");
699 }
700
701 static void
702 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
703                        unsigned long address, int si_code)
704 {
705         struct task_struct *tsk = current;
706
707         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
708         if (error_code & PF_USER) {
709                 /*
710                  * It's possible to have interrupts off here:
711                  */
712                 local_irq_enable();
713
714                 /*
715                  * Valid to do another page fault here because this one came
716                  * from user space:
717                  */
718                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
719                         return;
720
721                 if (is_errata100(regs, address))
722                         return;
723
724                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
725                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
726
727                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
728                 tsk->thread.cr2         = address;
729                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
730                 tsk->thread.trap_no     = 14;
731
732                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
733
734                 return;
735         }
736
737         if (is_f00f_bug(regs, address))
738                 return;
739
740         no_context(regs, error_code, address);
741 }
742
743 static noinline void
744 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
745                      unsigned long address)
746 {
747         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
748 }
749
750 static void
751 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
752            unsigned long address, int si_code)
753 {
754         struct mm_struct *mm = current->mm;
755
756         /*
757          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
758          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
759          */
760         up_read(&mm->mmap_sem);
761
762         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
763 }
764
765 static noinline void
766 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
767 {
768         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
769 }
770
771 static noinline void
772 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
773                       unsigned long address)
774 {
775         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
776 }
777
778 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
779 static void
780 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
781               unsigned long address)
782 {
783         /*
784          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
785          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
786          */
787         up_read(&current->mm->mmap_sem);
788
789         pagefault_out_of_memory();
790 }
791
792 static void
793 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
794 {
795         struct task_struct *tsk = current;
796         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
797
798         up_read(&mm->mmap_sem);
799
800         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
801         if (!(error_code & PF_USER))
802                 no_context(regs, error_code, address);
803
804         /* User-space => ok to do another page fault: */
805         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
806                 return;
807
808         tsk->thread.cr2         = address;
809         tsk->thread.error_code  = error_code;
810         tsk->thread.trap_no     = 14;
811
812         force_sig_info_fault(SIGBUS, BUS_ADRERR, address, tsk);
813 }
814
815 static noinline void
816 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
817                unsigned long address, unsigned int fault)
818 {
819         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
820                 out_of_memory(regs, error_code, address);
821         } else {
822                 if (fault & VM_FAULT_SIGBUS)
823                         do_sigbus(regs, error_code, address);
824                 else
825                         BUG();
826         }
827 }
828
829 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
830 {
831         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
832                 return 0;
833
834         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
835                 return 0;
836
837         return 1;
838 }
839
840 /*
841  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
842  *
843  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
844  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
845  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
846  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
847  * on other processors.
848  *
849  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
850  * increasing the permissions on a page.
851  */
852 static noinline int
853 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
854 {
855         pgd_t *pgd;
856         pud_t *pud;
857         pmd_t *pmd;
858         pte_t *pte;
859         int ret;
860
861         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
862         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
863                 return 0;
864
865         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
866         if (!pgd_present(*pgd))
867                 return 0;
868
869         pud = pud_offset(pgd, address);
870         if (!pud_present(*pud))
871                 return 0;
872
873         if (pud_large(*pud))
874                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
875
876         pmd = pmd_offset(pud, address);
877         if (!pmd_present(*pmd))
878                 return 0;
879
880         if (pmd_large(*pmd))
881                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
882
883         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
884         if (!pte_present(*pte))
885                 return 0;
886
887         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
888         if (!ret)
889                 return 0;
890
891         /*
892          * Make sure we have permissions in PMD.
893          * If not, then there's a bug in the page tables:
894          */
895         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
896         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
897
898         return ret;
899 }
900
901 int show_unhandled_signals = 1;
902
903 static inline int
904 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
905 {
906         if (write) {
907                 /* write, present and write, not present: */
908                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
909                         return 1;
910                 return 0;
911         }
912
913         /* read, present: */
914         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
915                 return 1;
916
917         /* read, not present: */
918         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
919                 return 1;
920
921         return 0;
922 }
923
924 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
925 {
926         return address >= TASK_SIZE_MAX;
927 }
928
929 /*
930  * This routine handles page faults.  It determines the address,
931  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
932  * routines.
933  */
934 dotraplinkage void __kprobes
935 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
936 {
937         struct vm_area_struct *vma;
938         struct task_struct *tsk;
939         unsigned long address;
940         struct mm_struct *mm;
941         int write;
942         int fault;
943
944         tsk = current;
945         mm = tsk->mm;
946
947         /* Get the faulting address: */
948         address = read_cr2();
949
950         /*
951          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
952          * both a tracked kernel page and a userspace page.
953          */
954         if (kmemcheck_active(regs))
955                 kmemcheck_hide(regs);
956         prefetchw(&mm->mmap_sem);
957
958         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
959                 return;
960
961         /*
962          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
963          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
964          *
965          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
966          * be in an interrupt or a critical region, and should
967          * only copy the information from the master page table,
968          * nothing more.
969          *
970          * This verifies that the fault happens in kernel space
971          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
972          * protection error (error_code & 9) == 0.
973          */
974         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
975                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
976                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
977                                 return;
978
979                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
980                                 return;
981                 }
982
983                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
984                 if (spurious_fault(error_code, address))
985                         return;
986
987                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
988                 if (notify_page_fault(regs))
989                         return;
990                 /*
991                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
992                  * fault we could otherwise deadlock:
993                  */
994                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
995
996                 return;
997         }
998
999         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1000         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1001                 return;
1002         /*
1003          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1004          * vmalloc fault has been handled.
1005          *
1006          * User-mode registers count as a user access even for any
1007          * potential system fault or CPU buglet:
1008          */
1009         if (user_mode_vm(regs)) {
1010                 local_irq_enable();
1011                 error_code |= PF_USER;
1012         } else {
1013                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1014                         local_irq_enable();
1015         }
1016
1017         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1018                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1019
1020         perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1021
1022         /*
1023          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1024          * in an atomic region then we must not take the fault:
1025          */
1026         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1027                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1028                 return;
1029         }
1030
1031         /*
1032          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1033          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1034          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1035          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1036          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1037          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1038          * references user space from well defined areas of code, which are
1039          * listed in the exceptions table.
1040          *
1041          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1042          * the source reference check when there is a possibility of a
1043          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1044          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1045          * space check, thus avoiding the deadlock:
1046          */
1047         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1048                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1049                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1050                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1051                         return;
1052                 }
1053                 down_read(&mm->mmap_sem);
1054         } else {
1055                 /*
1056                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1057                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1058                  * down_read():
1059                  */
1060                 might_sleep();
1061         }
1062
1063         vma = find_vma(mm, address);
1064         if (unlikely(!vma)) {
1065                 bad_area(regs, error_code, address);
1066                 return;
1067         }
1068         if (likely(vma->vm_start <= address))
1069                 goto good_area;
1070         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1071                 bad_area(regs, error_code, address);
1072                 return;
1073         }
1074         if (error_code & PF_USER) {
1075                 /*
1076                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1077                  * The large cushion allows instructions like enter
1078                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1079                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1080                  */
1081                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1082                         bad_area(regs, error_code, address);
1083                         return;
1084                 }
1085         }
1086         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1087                 bad_area(regs, error_code, address);
1088                 return;
1089         }
1090
1091         /*
1092          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1093          * we can handle it..
1094          */
1095 good_area:
1096         write = error_code & PF_WRITE;
1097
1098         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1099                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1100                 return;
1101         }
1102
1103         /*
1104          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1105          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1106          * the fault:
1107          */
1108         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1109
1110         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1111                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1112                 return;
1113         }
1114
1115         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1116                 tsk->maj_flt++;
1117                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1118                                      regs, address);
1119         } else {
1120                 tsk->min_flt++;
1121                 perf_swcounter_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1122                                      regs, address);
1123         }
1124
1125         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1126
1127         up_read(&mm->mmap_sem);
1128 }