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