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_event.h>           /* perf_sw_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 __kprobes
  42 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  43 {
  44         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  45                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  46                         return -1;
  47         return 0;
  48 }
  49
  50 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  51 {
  52         int ret = 0;
  53
  54         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  55         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  56                 preempt_disable();
  57                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  58                         ret = 1;
  59                 preempt_enable();
  60         }
  61
  62         return ret;
  63 }
  64
  65 /*
  66  * Prefetch quirks:
  67  *
  68  * 32-bit mode:
  69  *
  70  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  71  *   Check that here and ignore it.
  72  *
  73  * 64-bit mode:
  74  *
  75  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  76  *   Check that here and ignore it.
  77  *
  78  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  79  */
  80 static inline int
  81 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  82                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  83 {
  84         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  85         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  86
  87         switch (instr_hi) {
  88         case 0x20:
  89         case 0x30:
  90                 /*
  91                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  92                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
  93                  * opcode if some of these prefixes are present so
  94                  * X86_64 will never get here anyway
  95                  */
  96                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
  97 #ifdef CONFIG_X86_64
  98         case 0x40:
  99                 /*
 100                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 101                  * Need to figure out under what instruction mode the
 102                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 103                  * but for now it's good enough to assume that long
 104                  * mode only uses well known segments or kernel.
 105                  */
 106                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 107 #endif
 108         case 0x60:
 109                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 110                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 111         case 0xF0:
 112                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 113                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 114         case 0x00:
 115                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 116                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 117                         return 0;
 118
 119                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 120                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 121                 return 0;
 122         default:
 123                 return 0;
 124         }
 125 }
 126
 127 static int
 128 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 129 {
 130         unsigned char *max_instr;
 131         unsigned char *instr;
 132         int prefetch = 0;
 133
 134         /*
 135          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 136          * do not ignore the fault:
 137          */
 138         if (error_code & PF_INSTR)
 139                 return 0;
 140
 141         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 142         max_instr = instr + 15;
 143
 144         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 145                 return 0;
 146
 147         while (instr < max_instr) {
 148                 unsigned char opcode;
 149
 150                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 151                         break;
 152
 153                 instr++;
 154
 155                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 156                         break;
 157         }
 158         return prefetch;
 159 }
 160
 161 static void
 162 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 163                      struct task_struct *tsk)
 164 {
 165         siginfo_t info;
 166
 167         info.si_signo   = si_signo;
 168         info.si_errno   = 0;
 169         info.si_code    = si_code;
 170         info.si_addr    = (void __user *)address;
 171         info.si_addr_lsb = si_code == BUS_MCEERR_AR ? PAGE_SHIFT : 0;
 172
 173         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 174 }
 175
 176 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 177 LIST_HEAD(pgd_list);
 178
 179 #ifdef CONFIG_X86_32
 180 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 181 {
 182         unsigned index = pgd_index(address);
 183         pgd_t *pgd_k;
 184         pud_t *pud, *pud_k;
 185         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 186
 187         pgd += index;
 188         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 189
 190         if (!pgd_present(*pgd_k))
 191                 return NULL;
 192
 193         /*
 194          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 195          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 196          * set_pud.
 197          */
 198         pud = pud_offset(pgd, address);
 199         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 200         if (!pud_present(*pud_k))
 201                 return NULL;
 202
 203         pmd = pmd_offset(pud, address);
 204         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 205         if (!pmd_present(*pmd_k))
 206                 return NULL;
 207
 208         if (!pmd_present(*pmd))
 209                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 210         else
 211                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 212
 213         return pmd_k;
 214 }
 215
 216 void vmalloc_sync_all(void)
 217 {
 218         unsigned long address;
 219
 220         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 221                 return;
 222
 223         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 224              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 225              address += PMD_SIZE) {
 226
 227                 unsigned long flags;
 228                 struct page *page;
 229
 230                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 231                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 232                         if (!vmalloc_sync_one(page_address(page), address))
 233                                 break;
 234                 }
 235                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 236         }
 237 }
 238
 239 /*
 240  * 32-bit:
 241  *
 242  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 243  */
 244 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 245 {
 246         unsigned long pgd_paddr;
 247         pmd_t *pmd_k;
 248         pte_t *pte_k;
 249
 250         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 251         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 252                 return -1;
 253
 254         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 255
 256         /*
 257          * Synchronize this task's top level page-table
 258          * with the 'reference' page table.
 259          *
 260          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 261          * an interrupt in the middle of a task switch..
 262          */
 263         pgd_paddr = read_cr3();
 264         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 265         if (!pmd_k)
 266                 return -1;
 267
 268         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 269         if (!pte_present(*pte_k))
 270                 return -1;
 271
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 277  */
 278 static inline void
 279 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 280                  struct task_struct *tsk)
 281 {
 282         unsigned long bit;
 283
 284         if (!v8086_mode(regs))
 285                 return;
 286
 287         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 288         if (bit < 32)
 289                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 290 }
 291
 292 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 293 {
 294         return pfn < max_low_pfn;
 295 }
 296
 297 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 298 {
 299         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 300         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 301         pmd_t *pmd;
 302         pte_t *pte;
 303
 304 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 305         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 306         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 307                 goto out;
 308 #endif
 309         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 310         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 311
 312         /*
 313          * We must not directly access the pte in the highpte
 314          * case if the page table is located in highmem.
 315          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 316          * it's allocated already:
 317          */
 318         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 319                 goto out;
 320
 321         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 322         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 323 out:
 324         printk("\n");
 325 }
 326
 327 #else /* CONFIG_X86_64: */
 328
 329 void vmalloc_sync_all(void)
 330 {
 331         unsigned long address;
 332
 333         for (address = VMALLOC_START & PGDIR_MASK; address <= VMALLOC_END;
 334              address += PGDIR_SIZE) {
 335
 336                 const pgd_t *pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 337                 unsigned long flags;
 338                 struct page *page;
 339
 340                 if (pgd_none(*pgd_ref))
 341                         continue;
 342
 343                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 344                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 345                         pgd_t *pgd;
 346                         pgd = (pgd_t *)page_address(page) + pgd_index(address);
 347                         if (pgd_none(*pgd))
 348                                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 349                         else
 350                                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 351                 }
 352                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 353         }
 354 }
 355
 356 /*
 357  * 64-bit:
 358  *
 359  *   Handle a fault on the vmalloc area
 360  *
 361  * This assumes no large pages in there.
 362  */
 363 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 364 {
 365         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 366         pud_t *pud, *pud_ref;
 367         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 368         pte_t *pte, *pte_ref;
 369
 370         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 371         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 372                 return -1;
 373
 374         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 375
 376         /*
 377          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 378          * happen within a race in page table update. In the later
 379          * case just flush:
 380          */
 381         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 382         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 383         if (pgd_none(*pgd_ref))
 384                 return -1;
 385
 386         if (pgd_none(*pgd))
 387                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 388         else
 389                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 390
 391         /*
 392          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 393          * are shared:
 394          */
 395
 396         pud = pud_offset(pgd, address);
 397         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 398         if (pud_none(*pud_ref))
 399                 return -1;
 400
 401         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 402                 BUG();
 403
 404         pmd = pmd_offset(pud, address);
 405         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 406         if (pmd_none(*pmd_ref))
 407                 return -1;
 408
 409         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 410                 BUG();
 411
 412         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 413         if (!pte_present(*pte_ref))
 414                 return -1;
 415
 416         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 417
 418         /*
 419          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 420          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 421          * that:
 422          */
 423         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 424                 BUG();
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 static const char errata93_warning[] =
 430 KERN_ERR
 431 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 432 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 433 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 434 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 435
 436 /*
 437  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 438  */
 439 static inline void
 440 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 441                  struct task_struct *tsk)
 442 {
 443 }
 444
 445 static int bad_address(void *p)
 446 {
 447         unsigned long dummy;
 448
 449         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 450 }
 451
 452 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 453 {
 454         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 455         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 456         pud_t *pud;
 457         pmd_t *pmd;
 458         pte_t *pte;
 459
 460         if (bad_address(pgd))
 461                 goto bad;
 462
 463         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 464
 465         if (!pgd_present(*pgd))
 466                 goto out;
 467
 468         pud = pud_offset(pgd, address);
 469         if (bad_address(pud))
 470                 goto bad;
 471
 472         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 473         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 474                 goto out;
 475
 476         pmd = pmd_offset(pud, address);
 477         if (bad_address(pmd))
 478                 goto bad;
 479
 480         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 481         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 482                 goto out;
 483
 484         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 485         if (bad_address(pte))
 486                 goto bad;
 487
 488         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 489 out:
 490         printk("\n");
 491         return;
 492 bad:
 493         printk("BAD\n");
 494 }
 495
 496 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 497
 498 /*
 499  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 500  *
 501  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 502  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 503  *
 504  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 505  *
 506  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 507  * Try to work around it here.
 508  *
 509  * Note we only handle faults in kernel here.
 510  * Does nothing on 32-bit.
 511  */
 512 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 513 {
 514 #ifdef CONFIG_X86_64
 515         if (address != regs->ip)
 516                 return 0;
 517
 518         if ((address >> 32) != 0)
 519                 return 0;
 520
 521         address |= 0xffffffffUL << 32;
 522         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 523             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 524                 printk_once(errata93_warning);
 525                 regs->ip = address;
 526                 return 1;
 527         }
 528 #endif
 529         return 0;
 530 }
 531
 532 /*
 533  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 534  * to illegal addresses >4GB.
 535  *
 536  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 537  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 538  * segment in LDT is compatibility mode.
 539  */
 540 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 541 {
 542 #ifdef CONFIG_X86_64
 543         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 544                 return 1;
 545 #endif
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 550 {
 551 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 552         unsigned long nr;
 553
 554         /*
 555          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 556          */
 557         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 558                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 559
 560                 if (nr == 6) {
 561                         do_invalid_op(regs, 0);
 562                         return 1;
 563                 }
 564         }
 565 #endif
 566         return 0;
 567 }
 568
 569 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 570 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 571
 572 static void
 573 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 574                 unsigned long address)
 575 {
 576         if (!oops_may_print())
 577                 return;
 578
 579         if (error_code & PF_INSTR) {
 580                 unsigned int level;
 581
 582                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 583
 584                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 585                         printk(nx_warning, current_uid());
 586         }
 587
 588         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 589         if (address < PAGE_SIZE)
 590                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 591         else
 592                 printk(KERN_CONT "paging request");
 593
 594         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 595         printk(KERN_ALERT "IP:");
 596         printk_address(regs->ip, 1);
 597
 598         dump_pagetable(address);
 599 }
 600
 601 static noinline void
 602 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 603             unsigned long address)
 604 {
 605         struct task_struct *tsk;
 606         unsigned long flags;
 607         int sig;
 608
 609         flags = oops_begin();
 610         tsk = current;
 611         sig = SIGKILL;
 612
 613         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 614                tsk->comm, address);
 615         dump_pagetable(address);
 616
 617         tsk->thread.cr2         = address;
 618         tsk->thread.trap_no     = 14;
 619         tsk->thread.error_code  = error_code;
 620
 621         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 622                 sig = 0;
 623
 624         oops_end(flags, regs, sig);
 625 }
 626
 627 static noinline void
 628 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 629            unsigned long address)
 630 {
 631         struct task_struct *tsk = current;
 632         unsigned long *stackend;
 633         unsigned long flags;
 634         int sig;
 635
 636         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 637         if (fixup_exception(regs))
 638                 return;
 639
 640         /*
 641          * 32-bit:
 642          *
 643          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 644          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 645          *   handled it.
 646          *
 647          * 64-bit:
 648          *
 649          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 650          */
 651         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 652                 return;
 653
 654         if (is_errata93(regs, address))
 655                 return;
 656
 657         /*
 658          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 659          * terminate things with extreme prejudice:
 660          */
 661         flags = oops_begin();
 662
 663         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 664
 665         stackend = end_of_stack(tsk);
 666         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 667                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 668
 669         tsk->thread.cr2         = address;
 670         tsk->thread.trap_no     = 14;
 671         tsk->thread.error_code  = error_code;
 672
 673         sig = SIGKILL;
 674         if (__die("Oops", regs, error_code))
 675                 sig = 0;
 676
 677         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 678         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 679
 680         oops_end(flags, regs, sig);
 681 }
 682
 683 /*
 684  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 685  * sysctl is set:
 686  */
 687 static inline void
 688 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 689                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 690 {
 691         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 692                 return;
 693
 694         if (!printk_ratelimit())
 695                 return;
 696
 697         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 698                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 699                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 700                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 701
 702         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 703
 704         printk(KERN_CONT "\n");
 705 }
 706
 707 static void
 708 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 709                        unsigned long address, int si_code)
 710 {
 711         struct task_struct *tsk = current;
 712
 713         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 714         if (error_code & PF_USER) {
 715                 /*
 716                  * It's possible to have interrupts off here:
 717                  */
 718                 local_irq_enable();
 719
 720                 /*
 721                  * Valid to do another page fault here because this one came
 722                  * from user space:
 723                  */
 724                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 725                         return;
 726
 727                 if (is_errata100(regs, address))
 728                         return;
 729
 730                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 731                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 732
 733                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 734                 tsk->thread.cr2         = address;
 735                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 736                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 737
 738                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 739
 740                 return;
 741         }
 742
 743         if (is_f00f_bug(regs, address))
 744                 return;
 745
 746         no_context(regs, error_code, address);
 747 }
 748
 749 static noinline void
 750 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 751                      unsigned long address)
 752 {
 753         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 754 }
 755
 756 static void
 757 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 758            unsigned long address, int si_code)
 759 {
 760         struct mm_struct *mm = current->mm;
 761
 762         /*
 763          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 764          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 765          */
 766         up_read(&mm->mmap_sem);
 767
 768         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 769 }
 770
 771 static noinline void
 772 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 773 {
 774         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 775 }
 776
 777 static noinline void
 778 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 779                       unsigned long address)
 780 {
 781         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 782 }
 783
 784 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 785 static void
 786 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 787               unsigned long address)
 788 {
 789         /*
 790          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 791          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 792          */
 793         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 794
 795         pagefault_out_of_memory();
 796 }
 797
 798 static void
 799 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 800           unsigned int fault)
 801 {
 802         struct task_struct *tsk = current;
 803         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 804         int code = BUS_ADRERR;
 805
 806         up_read(&mm->mmap_sem);
 807
 808         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 809         if (!(error_code & PF_USER)) {
 810                 no_context(regs, error_code, address);
 811                 return;
 812         }
 813
 814         /* User-space => ok to do another page fault: */
 815         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 816                 return;
 817
 818         tsk->thread.cr2         = address;
 819         tsk->thread.error_code  = error_code;
 820         tsk->thread.trap_no     = 14;
 821
 822 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 823         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON) {
 824                 printk(KERN_ERR
 825         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 826                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 827                 code = BUS_MCEERR_AR;
 828         }
 829 #endif
 830         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk);
 831 }
 832
 833 static noinline void
 834 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 835                unsigned long address, unsigned int fault)
 836 {
 837         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 838                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 839         } else {
 840                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON))
 841                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 842                 else
 843                         BUG();
 844         }
 845 }
 846
 847 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 848 {
 849         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 850                 return 0;
 851
 852         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 853                 return 0;
 854
 855         return 1;
 856 }
 857
 858 /*
 859  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 860  *
 861  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 862  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 863  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 864  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 865  * on other processors.
 866  *
 867  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 868  * increasing the permissions on a page.
 869  */
 870 static noinline __kprobes int
 871 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 872 {
 873         pgd_t *pgd;
 874         pud_t *pud;
 875         pmd_t *pmd;
 876         pte_t *pte;
 877         int ret;
 878
 879         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 880         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 881                 return 0;
 882
 883         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 884         if (!pgd_present(*pgd))
 885                 return 0;
 886
 887         pud = pud_offset(pgd, address);
 888         if (!pud_present(*pud))
 889                 return 0;
 890
 891         if (pud_large(*pud))
 892                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 893
 894         pmd = pmd_offset(pud, address);
 895         if (!pmd_present(*pmd))
 896                 return 0;
 897
 898         if (pmd_large(*pmd))
 899                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 900
 901         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 902         if (!pte_present(*pte))
 903                 return 0;
 904
 905         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 906         if (!ret)
 907                 return 0;
 908
 909         /*
 910          * Make sure we have permissions in PMD.
 911          * If not, then there's a bug in the page tables:
 912          */
 913         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 914         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 915
 916         return ret;
 917 }
 918
 919 int show_unhandled_signals = 1;
 920
 921 static inline int
 922 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 923 {
 924         if (write) {
 925                 /* write, present and write, not present: */
 926                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 927                         return 1;
 928                 return 0;
 929         }
 930
 931         /* read, present: */
 932         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 933                 return 1;
 934
 935         /* read, not present: */
 936         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 937                 return 1;
 938
 939         return 0;
 940 }
 941
 942 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 943 {
 944         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 945 }
 946
 947 /*
 948  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 949  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 950  * routines.
 951  */
 952 dotraplinkage void __kprobes
 953 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 954 {
 955         struct vm_area_struct *vma;
 956         struct task_struct *tsk;
 957         unsigned long address;
 958         struct mm_struct *mm;
 959         int write;
 960         int fault;
 961
 962         tsk = current;
 963         mm = tsk->mm;
 964
 965         /* Get the faulting address: */
 966         address = read_cr2();
 967
 968         /*
 969          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
 970          * both a tracked kernel page and a userspace page.
 971          */
 972         if (kmemcheck_active(regs))
 973                 kmemcheck_hide(regs);
 974         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 975
 976         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 977                 return;
 978
 979         /*
 980          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 981          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 982          *
 983          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 984          * be in an interrupt or a critical region, and should
 985          * only copy the information from the master page table,
 986          * nothing more.
 987          *
 988          * This verifies that the fault happens in kernel space
 989          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 990          * protection error (error_code & 9) == 0.
 991          */
 992         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
 993                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
 994                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
 995                                 return;
 996
 997                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
 998                                 return;
 999                 }
1000
1001                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
1002                 if (spurious_fault(error_code, address))
1003                         return;
1004
1005                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1006                 if (notify_page_fault(regs))
1007                         return;
1008                 /*
1009                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1010                  * fault we could otherwise deadlock:
1011                  */
1012                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1013
1014                 return;
1015         }
1016
1017         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1018         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1019                 return;
1020         /*
1021          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1022          * vmalloc fault has been handled.
1023          *
1024          * User-mode registers count as a user access even for any
1025          * potential system fault or CPU buglet:
1026          */
1027         if (user_mode_vm(regs)) {
1028                 local_irq_enable();
1029                 error_code |= PF_USER;
1030         } else {
1031                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1032                         local_irq_enable();
1033         }
1034
1035         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1036                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1037
1038         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1039
1040         /*
1041          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1042          * in an atomic region then we must not take the fault:
1043          */
1044         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1045                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1046                 return;
1047         }
1048
1049         /*
1050          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1051          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1052          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1053          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1054          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1055          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1056          * references user space from well defined areas of code, which are
1057          * listed in the exceptions table.
1058          *
1059          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1060          * the source reference check when there is a possibility of a
1061          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1062          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1063          * space check, thus avoiding the deadlock:
1064          */
1065         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1066                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1067                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1068                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1069                         return;
1070                 }
1071                 down_read(&mm->mmap_sem);
1072         } else {
1073                 /*
1074                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1075                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1076                  * down_read():
1077                  */
1078                 might_sleep();
1079         }
1080
1081         vma = find_vma(mm, address);
1082         if (unlikely(!vma)) {
1083                 bad_area(regs, error_code, address);
1084                 return;
1085         }
1086         if (likely(vma->vm_start <= address))
1087                 goto good_area;
1088         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1089                 bad_area(regs, error_code, address);
1090                 return;
1091         }
1092         if (error_code & PF_USER) {
1093                 /*
1094                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1095                  * The large cushion allows instructions like enter
1096                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1097                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1098                  */
1099                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1100                         bad_area(regs, error_code, address);
1101                         return;
1102                 }
1103         }
1104         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1105                 bad_area(regs, error_code, address);
1106                 return;
1107         }
1108
1109         /*
1110          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1111          * we can handle it..
1112          */
1113 good_area:
1114         write = error_code & PF_WRITE;
1115
1116         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1117                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1118                 return;
1119         }
1120
1121         /*
1122          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1123          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1124          * the fault:
1125          */
1126         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1127
1128         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1129                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1130                 return;
1131         }
1132
1133         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1134                 tsk->maj_flt++;
1135                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1136                                      regs, address);
1137         } else {
1138                 tsk->min_flt++;
1139                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1140                                      regs, address);
1141         }
1142
1143         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1144
1145         up_read(&mm->mmap_sem);
1146 }